Pada dasarnya teknologi seluler merupakan hasil pengembangan dari teknologi radio yang dikombinasikan dengan teknologi telepon. Dari kombinasi ini dihasilkan teknologi telekomunikasi seluler dengan pirantinya yang bersifat wireless (tanpa kabel), portable (mudah dibawa) dan mobile (dapat dibawa berpindah tempat).
Untuk mengenal lebih jauh tentang teknologi seluler maka kita harus memahami konsep dari :
- Jaringan Seluler
- Prosedur Pemanggilan
- Teknik Multiplexing
Jaringan seluler
Komponen jaringan seluler terdiri dari base station, MTSO (Mobile Telecommunication Switching Office) dan piranti komunikasi seluler. Fungsi dari base station adalah memberikan jalur hubungan komunikasi radio dengan piranti-piranti seluler yang berada dalam suatu wilayah sel.
Sedangkan MTSO bertugas sebagai pengatur lalulintas komunikasi yang menerima dan menghubungkan panggilan dari pengguna piranti seluler ke jaringan PSTN (telepon rumah), memonitor kualitas sinyal komunikasi dan mengatur perpindahan base station yang menangani komunikasi dengan suatu piranti seluler.
Untuk memahami jaringan seluler maka kita harus mengenal konsep dari
- Sel dan sektor
- Frekuensi dan kanal
Sel dan Sektor
Untuk memasang jaringan telekomunikasi seluler pada suatu daerah maka pertama kali dilakukan pemetaan atas daerah tersebut menjadi sejumlah wilayah kecil yang disebut sel. Setiap sel berbentuk hexagon (segi enam) yang saling berimpit satu sama lain membentuk pola seperti sarang lebah yang melingkupi daerah tersebut.
Ukuran wilayah sel umumnya bervariasi dari radius 2 mil hingga 10 mil tergantung pada keadaan topografi, kepadatan bangunan dan tingkat keramaian jalur komunikasi.
Dari peta formasi sarang lebah dari sel selanjutnya ditentukan sejumlah titik-titik sudut pada pertemuan antara tiga sel sebagai sel site. Sel site merupakan lokasi pemasangan stasiun telekomunikasi radio seluler yang disebut base station.
Setiap base station dilengkapi dengan piranti komunikasi radio seluler berupa sistem radio transceiver yang terkomputerisasi yang bekerja pada kisaran frekuensi 800 atau 1900 MHz beserta menara dan antena transmisi.
Setiap sel umumnya dibagi dalam tiga sektor. Antena base station memancarkan sinyal transmisi berdaya rendah yang daerah cakupannya hanya sebuah sektor pada setiap sel yang terletak di sekitar base station. Sedangkan daerah sektor sel yang lain akan dicakup oleh sinyal dari base station lain yang terdekat.
Frekuensi dan Kanal
Teknologi radio termasuk seluler menggunakan gelombang radio sebagai pembawa sinyal komunikasi data maupun suara. Frekuensi gelombang radio untuk jaringan seluler telah ditetapkan secara internasional pada band (daerah frekuensi ) 800 MHz dan 1900 MHz untuk sistem PCS.
Pada band 800 MHz hanya 50 MHz yang dialokasikan untuk jaringan seluler. Rentang frekuensi 50 Mhz ini dibagi atas 2 blok yakni blok pertama dengan daerah frekuensi 824,04 MHz s/d 848,97 MHz digunakan untuk gelombang transmisi dari piranti seluler sedangkan blok ke dua pada frekuensi 869,04 MHz s/d 893,97 MHz untuk gelombang sinyal dari base station.
Penggunaan dua blok frekuensi yang terpisah ditujukan agar tidak terjadi interferensi antara frekuensi gelombang base station dengan piranti seluler.
Komunikasi pada jaringan seluler bersifat full duplex yakni pengguna dapat mengirim serta menerima sinyal secara bersamaan. Untuk menyediakan hubungan komunikasi secara full duplex harus digunakan sepasang frekuensi yang disebut kanal.
Sebuah kanal merupakan pasangan antara frekuensi transmit (Tx) dari base station dan frekuensi receive (Rx) dari piranti seluler. Base station menyediakan satu kelompok kanal untuk setiap sektor. Sebuah sektor memiliki 4 hingga 80 kanal, dan setiap kanal memakai pasangan frekuensi yang terpisah oleh rentang 45 Mhz.
Contoh :
Kanal 1 : Tx 879.990 Rx 834.990 Kanal 2 : Tx 879.360 Rx 834.360
Kanal komunikasi terdiri dari dua jenis yakni kanal kendali dan kanal suara. Kanal kendali umumnya ditetapkan sebagai kanal pertama pada tiap sel. Kanal kendali juga disebut kanal setup karena digunakan pada proses setup panggilan. Sedangkan kanal suara dipakai sebagai pembawa sinyal komunikasi suara dan data antara piranti seluler dan base station.
Untuk menggambarkan komunikasi antara base station dan piranti seluler maka ditetapkan path atau arah komunikasi. Path maju adalah arah transmisi sinyal dari base station ke piranti seluler, sedangkan path balik adalah transmisi dari piranti seluler ke base station.
Prosedur Pemanggilan
Untuk menghubungi suatu piranti seluler dilakukan dengan melakukan pemanggilan. Prosedur penanganan panggilan dapat dibedakan menuru jenis panggilan yakni:
- Panggilan aktif
- Panggilan pasif
Panggilan Aktif
Pada kondisi panggilan aktif, pengguna melakukan panggilan untuk dihubungkan ke nomor telepon tertentu.
Proses komunikasi pada panggilan aktif dapat diuraikan sebagai berikut :
- Piranti seluler mendeteksi sinyal kanal kendali arah maju yang diterimanya lalu memilih kanal yang paling kuat sinyalnya. Sinyal yang terkuat umumnya berasal dari base station yang paling dekat ke pengguna.
- Piranti seluler secara otomatis melakukan registrasi dengan mengirim sinyal pada kanal kendali arah balik yang berisi informasi nomor telepon, serial number dan ID lokalnya.
- Base station meneruskan sinyal kanal kendali arah balik ke MTSO.
- MTSO memeriksa status pelanggan pada database. Bila status pelanggan masih aktif maka MTSO menetapkan sebuah kanal suara untuk pelanggan tersebut lalu mengirim informasi penetapan kanal suara tersebut dengan sinyal kanal kendali arah maju.
- Base station menerima konfirmasi dari MTSO lalu membuka kanal suara tersebut untuk pelanggan dan mengirim konfirmasi ke piranti seluler.
- Kanal suara sudah terbuka dan dapat digunakan untuk komunikasi dan kanal kontrol ditutup. Sinyal kendali komunikasi antara base station dan piranti seller selanjutnya akan ditumpangkan pada kanal suara sebagai tone
Panggilan Pasif
Bila pengguna menerima panggilan maka disebut dengan panggilan pasif. Proses komunikasi pada panggilan pasif lebih sederhana sebagai berikut
- MTSO mengirim kanal kendali arah maju yang merupakan kanal panggilan yang memuat nomor telepon seluler yang dituju.
- Piranti mengenali nomor telepon selulernya yang termuat pada kanal panggilan dan memberi tanggapan dengan mengirim pesan konfirmasi telah menerima kanal panggilan dengan kanal kendali arah balik ke MTSO
- MTSO mengirim informasi penetapan kanal suara untuk menerima panggilan pada BTS pada sel yang ditempati piranti tujuan dari panggilan.
- Base station membuka kanal suara yang ditetapkan MTSO dan memberi konfirmasi pada piranti seluler bahwa kanal suara telah tersedia
Teknik Multiplexing
Untuk mengoptimalkan penggunaan kanal komunikasi pada jaringan seluler digunakan teknik multiplexing. Multiplexing adalah penempatan beberapa sinyal komunikasi pada suatu kanal
Teknik multiplexing dapat dibedakan menurut metoda yang digunakan atas :
- FDMA
- TDMA
- CDMA
F D M A
FDMA (Frequency Division Multiple Access) melakukan pembagian spektrum gelombang dalam beberapa kanal frekuensi. Setiap panggilan hubungan akan memperoleh kanal tersendiri.
Metode FDMA paling tidak efisien dan umumnya digunakan pada jaringan analog seperti AMPS
T D M A
TDMA (Time Divison Multiple Access) merupakan metode pengembangan dari FDMA yakni setiap kanal frekuensi masih dibagi dalam slot waktu sekitar 10 ms. Data pada setiap hubungan komunikasi diubah dalam format digital dengan waktu pencuplikan data (sampling) 30 ms.
Data cuplikan dari tiga hubungan Komunikasi selanjutnya ditempatkan pada sebuah antrian penggunaan kanal frekuensi. Masing-masing data cuplikan akan mendapat sebuah slot waktu untuk pengiriman pada kanal.
Metoda TDMA digunakan pada jaringan GSM (Global System for Mobile Communication)
C D M A
CDMA (Code Division Multiple Access) merupakan metoda multiplexing yang paling canggih dan rumit. Seluruh daerah frekuensi digunakan bersama-sama tanpa pembagian kanal. Untuk membedakan antara masing-masing hubungan digunakan sistem pengkodean dengan modulasi frekuensi (pengubahan pola frekuensi pembawa) secara unik untuk masing-masing hubungan.