Long Term Evolution (4G) Technology

Dalam kurun waktu 10 tahun sejak lahirnya AMPS sudah terjadi perkembangan yang sangat pesat dengan berbagai penemuan atau inovasi teknologi komunikasi dan pada akhir tahun 90-an muncullah teknologi 2G (Generasi Kedua). Perbedaan utama dari teknologi 1G dan 2G adalah 1G masih menggunakan sistem Analog sedangkan 2G sudah menggunakan sistem digital. Dengan adanya kehadiran teknologi generasi kedua, maka muncullah teknologi selular yang baru yaitu, GSM. yang merupakan suatu sistem komunikasi wireless2G. Pada awal tahun 2000-an muncullah teknologi generasi 2.5 (2.5 G) yang mempunyai kemampuan transfer data yang lebih cepat. Yang terkenal dari generasi ini adalah GPRS (General Packet Radio Service) dan EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Suatu protokol yang mengatur cara kerja transfer data pada sistem wireless GSM. Dalam teorinya kecepatan transfer data EDGE dapat mencapai 384 Kbps. Setelah adanya teknologi generasi pertama, kedua dan teknologi 2.5 G, maka disusul kemudian dengan generasi ketiga (3G) yang menawarkan kelebihan yang lebih baik lagi baik dari segi kemampuan fitur dan transfer data dengan memiliki kecepatan transfer data lebih cepat dari sebelumnya dalam menghadirkan layanan yang sangat dibutuhkan oleh pelanggan. Selanjutnya setelah teknologi 3G pengembangan akan jaringan dan berbagai peralatan pendukungnya terus dilakukan hingga saat ini lahirlah teknologi LTE (Long Term Evolution). Berlatang belakang dari kemajuan teknologi komunikasi yang sangat pesat, mengharuskan mahasiswa di bidang telekomunikasi untuk mengerti akan teknologi LTE.

Sumber Gambar

Long Term Evolution (LTE) adalah generasi teknologi telekomunikasi selular. Menurut standar, LTE memberikan kecepatan uplink hingga 50 megabit per detik (Mbps) dan kecepatan downlink hingga 100 Mbps. Tidak diragukan lagi, LTE akan membawa banyak manfaat bagi jaringan selular. Perkembangan telekomunikasi menurut standar 3GPP (third generation partnership project).

Sumber Gambar

Terihat pada gambar di atas bahwa LTE merupakan evolusi dari jaringan seluler yang dipersiapkan untuk teknologi 4G. Adapun tujuan pengembangan teknologi pada 3GPP adalah sebagai berikut:

1. Kebutuhan akan pengembangan jaringan 3G dalam waktu yang akan datang.

2. Kebutuhan pelanggan akan kecepatan data yang tinggi dan quality of service (QOS).

3. Pengembangan teknologi packet switching.

4. Mengurangi biaya operasional karena arsitektur jaringan yang sederhana.

Bandwidth LTE adalah dari 1,4 MHz hingga 20 MHz. Operator jaringan dapat memilih bandwidth yang berbeda dan memberikan layanan yang berbeda berdasarkan spektrum. Itu juga merupakan tujuan desain dari LTE yaitu untuk meningkatkan efisiensi spektrum pada jaringan, yang memungkinkan operator untuk menyediakan lebih banyak paket data pada suatu bandwidth. Beberapa kelebihannya lainnya dari LTE 4G ialah :

a. Mendukung bandwidth yang bervariasi, yaitu 1.4, 3, 5, 10, 15 and 20 MHz.

b. Dukungan untuk semua gelombang frekuensi yang saat ini digunakan oleh sistem IMT dan ITU-R, Kompatibel dengan teknologi 3GPP sebelumnya dan teknologi lainnya.

c. Di daerah kota dan perkotaan, frekuensi band yang lebih tinggi (seperti 2.6 GHz di Uni Eropa) digunakan untuk mendukung kecepatan tinggi mobile broadband.

d. Dukungan untuk MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network). Fitur ini dapat memberikan layanan seperti Mobile TV menggunakan infrastruktur LTE, dan merupakan pesaing untuk layanan DVB-H berbasis siaran TV.

Arsitektur Jaringan LTE

Arsitektur jaringan LTE dirancang untuk tujuan mendukung trafik packet switching dengan mobilitas tinggi, quality of service(QOS), dan latency yang kecil. Pendekatan packet switching ini memperbolehkan semua layanan termasuk layanan voice menggunakan koneksi paket. Oleh karena itu pada arsitektur jaringan LTE dirancang sesederhana mungkin, yaitu hanya terdiri dari dua node yaitu eNodeB dan mobility management entity/gateway (MME/GW). Hal ini sangat berbeda dengan arsitektur teknologi GSM dan UMTS yang memiliki struktur lebih kompleks dengan adanya radio network controller (RNC). Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan hanya adanya single node pada jaringan akses adalah pengurangan latency dan distribusi beban proses RNC untuk beberapa eNodeB. Pengeliminasian RNC pada jaringan akses memungkinkan karena LTE tidak mendukung soft handover.

Sumber Gambar

Semua interface jaringan pada LTE adalah berbasis internet protocol (IP). eNodeB saling terkoneksi dengan interface X2 dan terhubung dengan MME/SGW melalui interface S1. Pada LTE terdapat 2logical gateway, yaitu serving gateway (S-GW) dan packet data network gateway (P-GW). S-GW bertugas untuk melanjutkan dan menerima paket ke dan dari eNodeB yang melayani user equipment (UE). P-GW menyediakan interface dengan jaringan packet data network (PDN), seperti internet dan IMS. Selain itu PGW juga melakukan beberapa fungsi lainnya, seperti alokasi alamat, packet filtering, dan routing. Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa E-UTRAN sangat fleksibel. Satu eNodeB dapat berhubungan dengan MME/UPE yang manapun, tidak seperti NodeB yang hanya dapat berhubungan dengan satu RNC. Sedangkan arsitektur lengkap LTE ada pada dibawah ini:

a. eNodeB: Jaringan akses pada LTE terdiri dari satu elemen, yaitu eNodeB. eNodeB (eNB) merupakan interface dengan UE (User Equipment). eNodeB berfungsi untuk Radio Resurce Management (RRM) dan sebagai transceiver. Sebagai RRM, fungsi eNodeB adalah untuk mengontrol dan mengawasi pengiriman sinyal yang dibawa oleh sinyal radio, berperan dalam autentikasi atau mengontrol kelayakan data yang akan melewati eNodeB, dan untuk mengatur scheduling.

b. Mobility Management Entity (MME): MME dapat dianalogikan sebagai MSC pada jaringan GSM. MME adalah node-kontrol utama pada jaringan akses LTE. Ia bertanggung jawab untuk prosedur paging untuk idlemode UE termasuk retransmisi. MME juga bertanggung jawab dalam prosesaktivasi/deaktivasi dan autentikasi user (dengan bantuan HSS). MME juga berfungsi untuk mengatur handover, yaitu memilih MME lain untuk handover dengan MME lain, atau memilih SGSN untuk handover dengan jaringan akses 2G/3G.

c. Serving Gateway (SGW): SGW terdiri dari dua bagian, yaitu 3GPP Anchor dan SAE Anchor. 3GPP Anchor berfungsi sebagai gateway paket data yang berasal dari jaringan 3GPP, sedangkan SAE Anchor berfungsi sebagai gateway jaringan non-3GPP. SGW merutekan dan memforward paket datauser, sambil juga berfungsi sebagai mobility anchor saat handover antar eNodeB dan untuk menghubungkan LTE dengan jaringan lain yang sudah ada.

d. Home Subscriber Server (HSS): HSS adalah database utama yang ada pada jaringan LTE. HSS adalah sebuah super HLR yang mengkombinasikan fungsi HLR sebagai database dan AuC sebagai autentikasi.

Interface Radio LTE

Spesifikasi LTE telah ditetapkan oleh 3GPP untuk user equipment (UE) dan eNodeB. Adapun spesifikasi teknik LTE yang telah ditetapkan meliputi mode akses radio, teknik akses jamak, mode transmisi MIMO, dan modulasi yang digunakan.

1, Teknik Akses

Pada LTE teknik akses yang digunakan pada transmisi dalam arah downlink dan uplink berbeda. Arah downlink adalah arah komunikasi dari eNodeB ke UE, sementara arah uplink adalah arah dari UE menuju eNodeB. Pada arah downlink teknik akses yang digunakan adalah orthogonal frequency division modulation access (OFDMA) dan pada arah uplink teknik akses yang digunakan adalah single carrier frequency division multiple access(SC-FDMA). OFDMA adalah variasi dari orthogonal frequency division modulation (OFDM).

Pada teknik OFDM setiap subcarrier adalah orthogonal sehingga akan menghemat spektrum frekuensi dan setiap subcarrier tidak akan saling mempengaruhi . Akan tetapi salah satu kelemahan teknik akses ini adalah tingginya peak average power ratio (PAPR) yang dibutuhkan. Tingginya PAPR dalam OFDM membuat 3GPP melihat skema teknik akses yang berbeda pada arah uplink karena akan sangat mempengaruhi konsumsi daya pada UE sehingga pada arah uplink LTE menggunakan teknik SC-FDMA. SC-FDMA dipilih karena teknik ini mengkombinasikan keunggulan PAPR yang rendah dengan daya tahan terhadap gangguan lintasan jamak dan alokasi frekuensi yang fleksibel dari OFDMA

2. Mode Akses Radio

Pada komunikasi seluler sangat penting untuk mempertimbangkan kemampuan jaringan untuk melakukan komunikasi dalam dua arah secara simultan atau dikenal dengan istilah komunikasi full duplex. Oleh karena itu untuk dapat melakukan komunikasi dua arah secara simultan, maka dibutuhkan suatu teknik duplex. Pada umumnya terdapat dua teknik duplex yang biasanya digunakan, yaitu frequency division duplex (FDD) dan time division duplex(TDD).FDD merupakan teknik duplex yang menggunakan dua frekuensi yang berbeda untuk melakukan komunikasi dalam dua arah. Dengan menggunakan FDD dimungkinkan untuk mengirim dan menerima sinyal secara simultan dengan frekuensi yang berbedabeda. Dengan teknik ini dibutuhkan guard frequency untuk memisahkan frekuensi pengiriman dan penerimaan secara simultan, serta dibutuhkan proses filtering frekuensi yang harus akurat. Sedangkan TDD menggunakan frekuensi tunggal dan frekuensi tersebut digunakan oleh semua kanal untuk melakukan pengiriman dan penerimaan data. Setiap kanal tersebut di-multiplexing dengan menggunakan basis waktu sehingga setiap kanal memiliki time slot yang berbeda

Dapat dilihat bahwa dalam teknik FDD lebih banyak menggunakan spektrum frekuensi yang tersedia. FDD lebih unggul dalam menangani latency dibandingkan TDD karena kanal harus lebih lama menunggu waktu pemprosesan dalam multiplexing. Interface radio LTE mendukung frequency divison duplex dan time divison duplex(TDD), yang masing-masing memiliki struktur frame yang berbedabeda. Pada LTE terdapat 15 band operasi FDD dan 8 band operasi TDD pada LTE. LTE juga dapat menggunakan fasilitas half-duplex FDD yang mengizinkan sharing hardware di antara uplink dan downlink dimana koneksi uplink dan downlink tidak digunakan secara simultan. LTE dapat menggunakan kembali semua band frekuensi yang digunakan pada UMTS.

3. Antena pada LTE

Pada LTE terdapat beberapa konfigurasi antena yang digunakan untuk mengoptimasikan kinerja pada arah downlink dalam kondisi linkradio yang bervariasi. Konfigurasi ini mengkombinasikan jumlah antenna, baik dibagian pengirim maupun di penerima sesuai dengan tujuan sistem jaringan yang diinginkan, seperti untuk memperbaiki kinerja penerimaan sinyal pada kondisi link radio yang buruk. Teknik ini menggunakan antena lebih dari satu, baik di penerima maupun di pengirim. Teknik ini dapat digunakan untuk meningkatkan bit ratedan perbaikan BER. Transmisi dengan teknik MIMO mendukung konfigurasi dua atau empat antena pengirim dan dua atau empat antena penerima. Konfigurasi MIMO yang mungkin pada arah downlink adalah MIMO 2x2, MIMO2x4, MIMO 4x2, dan MIMO 4x4. Akan tetapi UE dengan 4 antena penerima yang dibutuhkan untuk konfigurasi MIMO 4x4 hingga saat ini masih belum diimplementasikan.

1

2

Pada umumnya teknik MIMO terdiri atas teknik spatial multiplexing dan transmit diversity seperti yang ditunjukkan pada Gambar di atas. Teknik spatial multiplexing mengirimkan data yang berbeda pada masing-masing antena pemancar seperti yang ditunjukkan pada Gambar di atas(1), sedangkan teknik transmit diversity mengirimkan data yang sama pada masing-masing antena pemancar seperti yang ditunjukkan pada Gambar di atas(2). Masing-masing teknik ini memiliki keuntungan tersendiri tergantung dari skenario yang ada. Misalnya, pada beban jaringan yang tinggi atau pada tepi sel, teknik spatial multiplexing keuntungan yang terbatas karena pada kondisi ini kondisi SNR cukup buruk. Sebaliknya teknik transmit diversity seharusnya digunakan untuk memperbaiki SNR dengan beamforming. Selanjutnya pada skenario dimana kondisi SNR tinggi, misalnya pada sel yang kecil, maka spatial multiplexing lebih baik digunakan untuk memberikan bit rate yang tinggi.

Sehingga Long Term Evolution (LTE) adalah generasi teknologi telekomunikasi selular. Menurut standar yang dikeluarkan oleh 3GPP, LTE memberikan kecepatan uplink hingga 50 megabit per detik (Mbps) dan kecepatan downlink hingga 100 Mbps. LTE Mendukung bandwidth yang bervariasi, yaitu 1.4, 3, 5, 10, 15 and 20 MHz. Di daerah kota dan perkotaan, frekuensi band yang lebih tinggi (seperti 2.6 GHz di Uni Eropa) digunakan untuk mendukung kecepatan tinggi mobile broadband. Mendukung MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network). Fitur ini dapat memberikan layanan seperti Mobile TV menggunakan infrastruktur LTE, dan merupakan pesaing untuk layanan DVB-H berbasis siaran TV. Arsitektur jaringan LTE dirancang untuk tujuan mendukung trafik packet switching dengan mobilitas tinggi, quality of service(QOS), dan latency yang kecil. Oleh karena itu pada arsitektur jaringan LTE dirancang sesederhana mungkin, yaitu hanya terdiri dari dua node yaitu eNodeB dan mobility management entity/gateway (MME/GW). Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan hanya adanya single node pada jaringan akses adalah pengurangan latency dan distribusi beban proses RNC untuk beberapa eNodeB. LTE merupakan teknologi baru yang hanya berkerja meningkatkan performa transfer data wireless di banding dengan teknologi sebelumnya yaitu 3G, dan untuk kualitas telepon voice masih seperti pada teknologi sebelumnya.

Daftar Pustaka

http://id.scribd.com/doc/73327803/63636260-Makalah-LTE

http://xa.yimg.com/kq/groups/51615199/749477656/name/Jurnal-PPETMengenal+Teknologi+LTE-Uke+IT+Telkom.doc

http://balitbang.kominfo.go.id/balitbang/sdppi/files/2013/02/Kesiapan-OperatorSeluler-dalam-Mengimplementasikan-teknologi-LTE.pdf

http://id.scribd.com/doc/91037474/Teknologi-LTE

http://id.scribd.com/doc/100369336/LTE-Dan-Tantangan-Implementasinya-YudhiTriprasetyo-0906495715

http://www.ittelkom.ac.id/staf/uku/Paper%20Publikasi%20-%20Uke/LTE-uke-hal- 1.pdf

https://ikabuh.files.wordpress.com/2013/10/makalah-klmpok-3-tja_lte.pdf

Baca Selengkapnya »

5G Telecommunication

Teknologi saat ini mengalami perkembangan yang pesat, terlebih lagi di bidang telekomunikasi. Hal ini akan sangat menuntut kepada operator ataupun konsumen untuk dapat mengikuti dan menggunakan atau memanfaatkannya dengan bijak kemajuan teknologi telekomunikasi. Karena salah satu ciri kemajuan bangsa dapat dilihat dari bagaimana suatu bangsa dapat memanfaatkan kemajuan teknologi.

Sumber Gambar

Pada saat ini teknologi baik teknologi 3G ataupun 4G menempati rentang spektrum yang tak berselisih jauh. Berbeda dengan 5G yang disebut akan menempati spektrum yang masuk kategori ultra-high, jauh berbeda dari yang ditempati 4G dan 3G. saat ini perkembangan dari teknologi 3G dan 4G masih terus dilakukan, bahkan di Indonesia teknologi 4G LTE masih belum maksimal dalam pengembangaannya, hanya baru dikota-kota besar saja yang sudah bisa menggunakan teknologi LTE.

Karena melihat begitu pesatnya teknologi telekomunikasi seperti 3G, 4G, dan yang akan datang 5G, maka sebagai mahasiswa di bidang teknologi komunikasi sangat penting mengikuti, mempelajari hingga memanfaatkan teknologi yang berkembang hingga saat ini, oleh karena itu saya ingin membahas tentang teknologi yang akan dating yaitu 5G.

Konsep Telepon seluler 5G adalah sebuah konsep teknologi yang akan memiliki software yang mendefinisikan skema radio dan modulasi seperti halnya skema pengontrol kesalahan terbaru ( New Error-Control Schemes ) yang dapat didownload melalui internet. Pengembangan ini terlihat sudah menuju ke arah pengguna koneksi sebagai fokus dari konsep Telepon seluler 5G ini. Koneksi tersebut mampu mengakses ke teknologi nirkabel yang berbeda pada waktu yang sama dan koneksi mampu menggabungkan arus yang berbeda dari teknologi-teknologi yang berbeda pula. Dalam teknologi 5G, setiap jaringan akan bertanggung jawab dalam menangani pergerakan pengguna, sementara koneksi akan menentukan pilihan terakhirnya antara nirkabel yang berbeda dan penyedia layanan jaringan akses seluler untuk pelayanan tertentu. Pilihan tersebut akan didasarkan pada middleware yang terpasang di telepon seluler.

Sampai dengan saat ini teknologi generasi kelima dalam bidang telekomunikasi masih belum ditetapkan standar yang berlaku di dunia, meskipun begitu para pelaku telekomunikasi di berbagai belahan dunia telah berlomba-lomba untuk mencari teknologi yang dapat memenuhi persyaratan minimal dimana teknologi tersebut dapat dikatakan sebagai teknologi 5G. Target teknologi 5G secara umum sebagai berikut (NTT Docomo, 2014):

• ·         Data rates yang tinggi (1-10 Gbps)
• ·         Memiliki latensi dibawah 1 ms
• ·         Biaya dan energi yang efisien (cost & energy efficiency)
• ·         1000x kapasitas saat ini
• ·         Cakupan yang luas dengan menggunakan jaringan heterogen
• ·         Konektivitas yang stabil.

Dalam teknologi telekomunikasi seluler, teknologi 5G bukan merupakan standar yang merevolusi teknologi generasi sebelumnya. Standar-standar terkait teknologi 5G yang akan muncul nantinya akan mengubah beberapa regulasi telekomunikasi karena regulasi tersebut akan menjadi obsolete. Upaya untuk mengantisipasi hal tersebut, ada beberapa hal yang harus dirumuskan untuk mempersiapkan datangnya standar yang selalu dikaitkan dengan “The Disruptive Standard” (Boccardi et al., 2014). Beberapa teknologi yang searah dengan teknologi 5G (DMC R&D Centre Samsung, 2015)

Salah satu teknologi yang digunakan dalam usulan 5G adalah Massive MIMO. MIMO sendiri sudah dipakai dalam teknologi 4G, dimana dalam tiap stasiun pemancar/penerima menggunakan antena lebih dari satu. Misal konfigurasi MIMO 2x2 berarti di sisi pemancar dan penerima masing-masing memiliki 2 antena. Pada LTE-A, konfigurasi MIMO paling banyak yakni 8 antena (Björnson, 2014)

Bila teknologi 4G LTE disiapkan untuk menempati spektrum 700 MHz, 800 MHz, dan 1800 MHz, maka para peneliti yang masih mengembangkan 5G menyebut teknologi seluler ini kemungkinan akan berjalan pada spektrum 15 GHz, 27 GHz, dan 70 GHz.
Keuntungan penggunaan spektrum berkategori ultra-high ini adalah cakupan yang jauh lebih luas, sehingga dapat mengakomodir paket data yang lebih banyak dengan kecepatan yang lebih tinggi. ZTE sebagai salah satu pabrikan yang tengah menggeber pengembangan teknologi 5G bahkan sesumbar penerus 4G ini akan mampu menangani 10 ribu kali lebih banyak lalu lintas data dan panggilan suara.

Jaringan Internet 5G memiliki kecepatan internet yang tinggi dengan lancar, meski mereka sedang berkendara dengan kecepatan sampai 500 kilometer per jam. Selain itu, dengan Teknologi Jaringan Internet 5G, pengguna mampu melakukan download film 800 MB dalam waktu sedetik saja. Sementara jaringan 4G membutuhkan waktu sekitar 40 detik untuk melakukan hal yang sama.

Teknologi Jaringan Internet 5G sebenarnya sudah pernah di ujicoba Samsung pada Mei 2013 lalu. Samsung mengklaim sukses mengujicoba Teknologi Jaringan 5G untuk pertama kalinya. Samsung berhasil mengujicoba platform menggunakan 28 GHz waveband, untuk mentransimisi data dalam kecepatan mencapai 1 Gbps. Ini juga mengisyaratkan bahwa kemungkinan besar perangkat gadget smartphone pertama yang mengadopsi Teknologi Jaringan Internet 5G adalah Samsung.

Jaringan teknologi 5G merupakan Jaringan Internet 5G yang memiliki kecepatan internet yang tinggi dengan lancar, meski mereka sedang berada di kereta berkecepatan sampai 500 kilometer per jam. Selain itu, dengan Teknologi Jaringan Internet 5G, pengguna mampu melakukan download film 800 MB dalam waktu sedetik saja. Sementara jaringan 4G membutuhkan waktu sekitar 40 detik untuk melakukan hal yang sama.

Konsep Telepon seluler 5G adalah sebuah konsep teknologi yang akan memiliki software yang mendefinisikan skema radio dan modulasi seperti halnya skema pengontrol kesalahan terbaru ( New Error-Control Schemes ) yang dapat didownload melalui internet,antar mobile phone dapat berkomunikasi tanpa berhubungan dengan BTS (Base Transreceiver Station). Pengembangan ini terlihat sudah menuju ke arah pengguna koneksi sebagai fokus dari konsep Telepon seluler 5G ini. Koneksi tersebut mampu mengakses ke teknologi nirkabel yang berbeda pada waktu yang sama dan koneksi mampu menggabungkan arus yang berbeda dari teknologi-teknologi yang berbeda pula. Dalam teknologi 5G, setiap jaringan akan bertanggung jawab dalam menangani pergerakan pengguna, sementara koneksi akan menentukan pilihan terakhirnya antara nirkabel yang berbeda dan penyedia layanan jaringan akses seluler untuk pelayanan tertentu. Pilihan tersebut akan didasarkan pada middleware yang terpasang di telepon seluler.

Hingga saat ini teknologi 5G sedang di ulas dan di kaji untuk pembuatan sistem dan standar standar teknologi, menurut info yang beredar bahwa kurang lebih tahun 2020 teknologi 5G akan di luncurkan, sehinnga jika Indonesia dapat cepat menikmati 5G mulai saat ini pemerintah dapat mempersiapkan kanal-kanal frekuensi yang diizinkan oleh komunikasi 5G.

Baca Selengkapnya »