GPRS

General Packet Radio Services (GPRS)

GPRS di Indonesia pertama kali diperkenalkan oleh PT.Indosat Multi Media (IM3) pada tahun 2001. GPRS merupakan teknologi overlay yang disisipkan di atas jaringan GSM (Global System for Mobile Communication) untuk menangani komunikasi data pada jaringan. Dengan kata lain dengan menggunakan handset GPRS, komunikasi data tetap berlangsung di atas jaringan GSM dengan GSM masih menangani komunikasi suara dan transfer data ditangani oleh GPRS. Pengembangan teknologi GPRS di atas GSM dapat dilakukan secara efektif tanpa menghilangkan infrastruktur lama, yaitu dengan penambahan beberapa hardware dan upgrade software baru pada terminal/station dan server GSM. Kecepatan transfer data GPRS dapat mencapai hingga 115 kbps, dengan menggabungkan kanal-kanal dan menggunakan teknologi penyandian yang baru.

GPRS menggunakan teknologi packet switching (layanan komunikasi wireless berbasis paket) yang memungkinkan semua pengguna dalam sebuah sel dapat berbagi sumber-sumber yang sama. Dengan kata lain para pelanggan menggunakan spektrum radio hanya ketika benar-benar mentransmisikan data. Efisiensi penggunaan spektrum pada akhirnya berarti kinerja yang lebih baik dan biaya yang lebih rendah. Sebuah perangkat mobile GSM sekarang ini pada dasarnya memiliki ROM 1MB dan RAM 128KB. Namun, untuk mendukung karakter jaringan GPRS, tentu ada persyaratan tambahan pada perangkat mobilenya. Untuk mendukung GPRS dan beberapa fungsi organizer, fabrikan mempertimbangkan kapasitas minimum 4MB ROM dan 512KB RAM.

GPRS diimplementasikan dengan menambah packet data nodes yang baru dan mengupgrade node yang ada saat ini untuk menyediakan jalur routing untuk paket data antara mobile terminal dan suatu gate way node. Gate way node meyediakan interworking dengan jaringan paket data external untuk access ke internet dan intranets.

Dengan memperkenalkan paket switching dan Internet Protokol (IP) terhadap jaringan mobile, GPRS memberikan kecepatan data yang tinggi kepada pengguna mobile phone, terutama untuk access internet dan intranet. GPRS super charges mobile internet services, seperti pada WAP membuat access internet lebih cepat dan user friendly. Untuk pelanggan GPRS memungkinkan voice dan data ditangani secara bersamaaan, sehingga user dapat selalu menikmati koneksi ke Mobile Internet, delivery e-mail. GPRS membutuhkan fungsi yang baru dalam GSM network dan type hubungan yang baru ke jaringan paket data external.

GPRS juga memungkinkan untuk dapat berkirim Mobile Multimedia Message (MMS) dan juga menikmati berita langusng dari Hand Phone secara real time. Pemakaian GPRS lebih ditujukan untuk akses internet yang lebih flexibel dimana saja, kapan saja, kita dapat melakukannya asalkan masih ada sinyal GPRS.

Arsitektur Jaringan pada GPRS

Mobile Station (MS)

Mobile station /telephone selular terdiri dari perlengkapan physics seperti radio transceiver, display , digital signal processor dan smart card atau yang disebut Subscriber Identity Module (SIM).

SIM menyediakan personal mobity, dengan memasukan SIM card ke dalam GSM cellular phone maka user dapat mengakses seluruh service yang disediakan oleh operator mobile phone (dalam hal ini operator GSM). The International Mobile Equipment Identity (IMEI) mengidentifikasikan mobile equipment. SIM card berisi International Mobil Subscriber Identity (IMSI), yang mengidentifikasikan pelanggan, kunci rahasia untuk authentication dan informasi user yang lainnya. IMSI dan IMEI tidak saling berhubungan, oleh karenanya menyediakan personal mobility. SIM card dapat diproteksi terhadap pemakai yang tidak dikehendaki dengan menggunakan password dan identitas personal lainnya.

Base Station Subsystem (BSS)

Base station subsystem terdiri dari dua bagian yaitu:

1. The Base Transceiver Station (BTS)
2. The Base Station Controller (BSC)

Komponen- komponen yang berlainan supplier dapat saling berkomunikasi melalui bus inteface.

• The Base Transceiver Station : pada base transceiver terdapat radio transceiver yang menetukan cell dan menangani radio link protokol dengan mobil station. Pada urban area yang luas sangat mungkin terdapat banyak BTS. Persyaratan BTS adalah reliability, minim cost dan kuat.
• The Base Station Controller : menangani radio resources untuk satu atau lebih BTS. BSC mengani radio channel set up, frequency hoping dan handovers. BSC menghubungkan mobile phone dengan mobile service switching center ( MSC ) dan mengkonversikan 13 Kbps voice channel yang digunakan pada radio link ke 64 Kbps standard channel yang biasa digunakan pada Public Switched telephone Network (PSTN) atau Integrated Service Digital Network (ISDN). Pada BSC dipasang PCU (Packet Control Unit) yaitu equipment GPRS yang berfungsi melakukan fungsi-fungsi pengaturan kanal radio untuk GPRS seperti power control dan congestion control. Pada umumnya PCU berfungsi sebagai interface antara jaringan core GPRS (SGSN dan GGSN) dengan BSS sub system.

Network Subsystem (NSS)

NSS terdiri dari :

o Mobile Switching Center (MSC)

MSC adalah terminal pada jaringan seluler yang bertanggungjawab untuk menguhubungkan dan menjaga percakapan telepon dan lalulintas data pada jaringan circuit-switched. Untuk membuat GPRS bekerja berdasarkan paket maka ditambahkan komponen baru yaitu : GPRS Support Node (GSN). GSN adalah network node yang mendukung GPRS pada GSM core network. GSN terdiri dari dua komponen yaitu Serving GPRS Support Node (SGSN) dan Gateway GPRS Support Node (GGSN).

SGSN dapat dipandang sebagai "packet Switched MSC" yang mendeliver packet ke MS dalam suatu area service. SGSN mengirim sejumlah pertanyaan ke Home Location Register (HLR) guna memperoleh profile data pelanggan GPRS. SGSN mendeteksi mobile station GPRS yang baru dalam suatu area service yang berada dalam tanggung jawabnya dan melakukan pencatatan dari pelanggan mobile phone yang baru. Oleh karenanya SGSN melaksanakan fungsi managemen mobility seperti mobile subscriber attach/detach dan location management. SGSN dihubungkan ke base station subsystem melalui Frame relay connection ke PCU dalam BSC. GGSN digunakan sebagai antarmuka ke external IP networks seperti public internet, mobile service provider.

GGSN atau “wireless gateway” yang memungkinkan pengguna “mobile cell-phone” mengakses “Public Data Network (PDN)” atau “specified private IP networks”. GGSN mengupdate informasi routing dari PDU (Protokol data Units) ke SGSN. GGSN berfungsi sebagai interface antara GPRS backbone network dan external packet data networks (radio network & IP network). GGSN mengkonversi GPRS packets dari SGSN ke Packet Data Protocol (PDP) format yang sesuai (IP atau X.25) dan kemudian meneruskannya ke packet data network. Sebaliknya PDP address dari incoming data packets dikonversi ke GSM address untuk mobile user. “Re-address packets” dikirimkan ke responsible SGSN. Dalam hal ini, GGSN menyimpan current SGSN address dari user dan profile-nya di location register. GGSN bertanggung jawab memberikan alamat IP dan berperan sebagai “default router” yang menghubungkan UE (User Equipment). GGSN juga melakukan fungsi authentication dan charging Fungsi lainnya melaksanakan screening pelanggan, jaringan dan address mapping. Satu atau lebih GGSN dapat dipasang untuk mensupport beberapa SGSN.

Koneksi antara SGSN dan GGSN menggunakan protokol yang disebut “GPRS Tunneling Protocol (GTP)”. Sedangkan koneksi antara GGSN dan PDN menggunakan Internet Protocol (IP).

o Home Location Register (HLR)

HLR adalah database yang menyimpan data pengguna jaringan GPRS. Informasi yang disimpan dalam HLR misalnya APN (Access Point Name). HLR juga berisi rekaman lengkap lokasi terkini dari user.

o Visitor Location Register (VLR)

VLR adalah database sementara yang berisi informasi semua MS yang sedang terhubung dengan GPRS. VLR digunakan untuk pelanggan lokal dan yang sedang melakukan roaming. VLR diakses oleh MSC untuk setiap panggilan, dan MSC dihubungkan dengan VLR. Setiap MSC terhubung dengan sebuah VLR, tetapi satu VLR dapat terhubung dengan beberapa MSC.

o Equiptment Identity Register (EIR)

EIR adalah database yang berisi data tentang seluruh MS. Dalam EIR bisa berisi data-data IMEI dari telepon selular yang diperbolehkan/tidak diperbolehkan memakai GPRS.

o Authentication Center (AuC)

AuC adalah database yang berisi informasi pengguna yang diperbolehkan memakai jaringan GPRS. AuC merupakan bagian dari HLR.

Security dalam GPRS network

Fungsi security pada GPRS adalah sama dengan fungsi security pada GSM dikarenakan komunikasi data pada GPRS berjalan diatas jaringan GSM. Fungsi utamanya adalah authentication (seperti Equipment Identity register [EIR] yang berisi list yang benar dari seluruh mobil equipment yang ada dan IMEI (International Mobile Equipment Identity) yang mengidentifikasikan setiap mobile station, dsb) dan enkripsi.

Subscriber Identity Confidentiality

Untuk dapat mengakses GPRS service, mobile station harus memberikan informasi mengenai keberadaannya ke jaringan melalui GPRS attach. Suatu TLLI (Temporary Logical Link Identity) digunakan untuk mengidentifikasikan user GPRS (ada jalur radio sebagai pengganti dari TMSI pada GSM). Enkripsi dilakukan diantara MS dan SGSN (Pada GSM antara MS dan base station)

GPRS user confidentiality

A5 algoritma yang baru digunakan dengan ciphering ( sandi rahasia ) yang berbeda dari GSM. Ruang lingkup dari GSM adalah antara BTS dan MS sedangkan ruang lingkup GPRS dari SGSN ke MS. Ciphering dilakukan dalam logical link control (LLC ) layer. Frame tidak di enkripsi di BTS, tetapi pada SGSN. Untuk melalukan attack/gangguan terhadap implementasi A5 sangat sulit disebabkan data tidak ditransmisikan ke BTS dan channel transmisi antara BTS dan SGSN dienkripsi.

Skema Coding Sistem GPRS

GPRS didesign untuk menyediakan layanan transfer packet data pada jaringan GSM dengan kecepatan yang lebih baik dari GSM. Kecepatan yang lebih baik ini didapat dengan menggunakan Coding Scheme (CS) yang berbeda dari GSM. Pada GPRS dikenal 4 macam CS yang menghasilkan kecepatan transfer 9,05 kbps sampai 21,4 kbps per timeslot.

Coding Scheme	Precod. USF	Infobits without USF	Parity bits BC	Tail bits	Output conv encoder	Punctured bits	Code rate	Data rate kbits/s
CS-1	3	181	40	4	456	0	1/2	9.05
CS-2	6	268	16	4	588	132	2/3	13.4
CS-3	6	312	16	4	676	220	3/4	15.6
CS-4	12	428	16	-	456	-	1	21.4

Pada tabel, teknologi GPRS memiliki empat buah skema coding yaitu CS-1, CS-2, CS-3, dan CS-4. Skema coding ini digunakan untuk kanal-kanal trafik logik, dimana masing-masing channel coding mempunyai bit rate yang berbeda. Nilai throughput tiap skema coding diperoleh dengan membagi besarnya data yang dikirim dengan panjang satu frame kanal logika (4 burst data) sebesar 20 ms, untuk setiap pengiriman data. Teknik channel coding ini telah distandarisasi oleh ETSI pada GSM 05.03.

GPRS dibagi menjadi 3 kelas berdasarkan kemampuannya, yaitu :

1. Kelas A

Dapat dihubungkan ke jaringan GPRS dan GSM (suara, SMS) pada waktu bersamaan penggunannya, perangkat yang mendukung kelas A masih tersedia sampai saat ini.

2. Kelas B

Dapat dihubungkan ke jaringan GPRS dan GSM (suara, SMS) tetapi hanya satu yang dapat digunakan pada waktu yang sama. Ketika layanan GSM (telepon atau SMS) digunakan, maka GPRS harus menunggu dan akan otomatis aktif kembali setelah layanan GSM diakhiri. Kebanyakan perangkat GPRS termasuk dalam kelas B.

3. Kelas C

Untuk menghubungkan layanan GPRS atau GSM (suara,SMS), harus dilakukan pengantian layanan secara manual antara kedua layanan (hampir sama seperti kelas B hanya pergantian jaringan yang aktif tidak otomatis).

Manfaat dari teknologi GPRS :

1. Client-Server Services yang memungkinkan pengaksesan data yang tersimpan dalam suatu basisdata. Contoh penerapan aplikasi ini adalah pengaksesan WEB melalui browser.

2. Messaging Services yang ditujukan untuk komunikasi antar individu pengguna dengan memanfaatkan storage server untuk penanganan pesan sebagai tempat penyimpanan pesan sementara / intermediate sebelum diterima oleh pengguna. Conoth hasil layanannya yaitu aplikasi Multimedia Message Service(MMS) yang digunakan untuk pengiriman data pesan multimedia melalui jaringan GSM dengan menggunakan telepon seluler.

3. Real-time conversational Services yang memberikan layanan komunikasi dua arah kepada pengguna secara real-time. Beberapa contoh penerapannya adalah pada aplikasi internet dan multimedia semisal Voice over IP (VOIP) dan video conferencing.

4. Tele-action services.

Teknologi GPRS memiliki 3 fitur keunggulan, yaitu:

a. Always Online. GPRS menghilangkan mekanisme dial kepada pengguna pada saat ingin mengakses data, sehingga dikatakan GPRS selalu online karena transfer data dikirim berupa paket dan tidak bergantung pada waktu koneksi.

b. An Upgrade to existing networks (GSM dan TDMA). Adopsi sistem GPRS tidak perlu menghilangkan sistem lama karena GPRS dijalankan di atas infrastruktur yang telah ada.

c. An Integral part of EDGE and WCDMA. GPRS merupakan inti dari mekanisme pengiriman paket data untuk teknologi 3G selanjutnya.

Keuntungan

Teknologi GPRS memberikan beberapa keuntungan sebagai berikut:

· Memungkinkan penggunaan “packet-based air interface” melalui “existing circuit-switched GSM network”, yang memberikan efisiensi lebih besar pada spektrum radio karena bandwidth radio hanya digunakan ketika paket dikirim atau diterima.

· Support minimal upgrades untuk “existing GSM network infrastructure” bagi “network service providers” yang ingin menambahkan servis GPRS paling atas di GSM, yang saat ini sudah diimplementasikan.

· Support kecepatan data berkisar 115 Kbps, lebih besar daripada “traditional circuit-switched connection” yaitu 9.6 Kbps

· Support “larger message lengths” daripada Short Message Services (SMS).

· Support virtual private network (VPN)/Internet service provider (ISP) corporate site access.