Pengenalan Teknologi 4G

• Trend teknologi komunikasi masa depan adalah teknologibaru yang benar-benar mengadopsi tren yang sedangberkembang, dimana komputer dapat berfungsi sebagai alattelekomunikasi mobile, dan begitu pula sebaliknya. Salah satuteknologi komunikasi masa depan adalah teknologi 4G.

• Pada teknologi 4G ini akan berbasis teknologi IP yangmampu mengintegrasikan sistem-sistem serta jaringan-jaringan yang ada. Kecepatan akses yang dapat diberikanpada teknologi 4G ini dapat mencapai kisaran antara 100Mbps sampai 1Gbps, baik di dalam ruangan maupun diluarruangan dengan QoS (Quality of Service) yang terjamindengan baik, sistem keamanan yang terjamin danpenyampaian informasi yang real-time di mana pun dankapan pun.

Pengenalan Teknologi 4G (lanjutan)• Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penerapan teknologi 4G

ini adalah:

– Penggunaan spektrum yang lebih efisien

– Kapasitas jaringan yang lebih besar

– Kecepatan data yang cepat minimal 100 Mbps untuk setiapnode yang ada

– Handover yang baik ditengah kerumitan jaringan yang ada

– Kemampuan integrasi dengan beragam jaringan yang ada

– Transfer data dengan kualitas terbaik (realtime audio, highspeed data access, mobile TV dan lainnya)

– Sistem IP berbasis paket switched network

– Mendukung service multimedia interaktif

– Teleconference, Wireless Internet

– Global Mobility, Service Portability, Low-cost service

– Skalabilitas untuk jaringan mobile

Komponen 4G• Teknologi yang digunakan pada generasi sebelum 4G adalah

Time Division Multiple Access (TDMA), Frequency DivisionMultiple Access (FDMA), serta Code Division Multiple Access(CDMA)

• Teknologi 3G menggunakan dua node yaitu circuited switchednodes dan packet oriented nodes, sedangkan pada 4G hanyamenggunakan satu metode node yaitu packet oriented node,yang akan mengurangi kehilangan waktu dalam prosestransmisi data.

• Pada perkembangannya nanti 4G akan mengayomi sejumlahbesar piranti elektronik yang dapat dialamatkan sertadirutekan. Oleh karena itu pada teknologi 4G peran IPv6 (IPversi 6) sangat penting agar dapat mendukung sejumlahbesar piranti elektronik yang saling terhubung secara nirkabel.

HSDPA

• Salah satu evolusi dari 3G menuju 4G adalah dengandiperkenalkannya akses data kecepatan tinggi melaluiteknologi High Speed Downlink Packet Access (HSDPA).

• HSDPA mampu menghasilkan delay yang rendah dankapasitas besar serta dapat memberikan data rate yangtinggi hingga 10Mbps. Kemampuan ini diperoleh berkatpenambahan kanal baru pada layer fisik, implementasiAdaptive Modulation and Coding (AMC), HybridAutomatic Repeat Request (HARQ), Fast Scheduling,dan Fast Cell Selection (FCS) pada platform WCDMA.

HSDPA (lanjutan)

• Kehadiran Wideband Code Division Multiple Access(WCDMA) sebagai standar teknologi telekomunikasi 3Gmemungkinkan akses data kecepatan tinggi melaluijalur nirkabel.

• HSDPA diperkenalkan pada arsitektur UMTS release 5.Bertujuan untuk meningkatkan 2 ms kapasitas data ratedengan penambahan kanal baru pada layer fisik,implementasi Adaptive Modulation and Coding (AMC),Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ), FastScheduling, dan Fast Cell Selection (FCS).

Peluang HSDPA

• Dengan berbagai kelebihan, teknologi HSDPA memilikipeluang yang sangat besar untuk diimplementasikanuntuk memenuhi layanan akses data kecepatan tinggimelalui jalur nirkabel.

• HSDPA mampu melayani data rate yang tinggi, sehinggaaplikasi multimedia dan internet nirkabel lebih leluasauntuk digelar.

• Implementasi HSDPA meningkatkan kapasitaspelayanan internet telephony (panggilan melalui jalurVoIP) yang secara signifikan akan menurunkan biayapanggilan.

LTE• Long Term Evolution (LTE) adalah bentuk kemajuan

dalam layanan seluler 3G.

• 3GPP LTE adalah sebuah nama yang diberikan kepadasuatu project dalam The Third Generation PartnershipProject (3GPP) untuk mengembangkan UMTS mobilephone standard dalam mengatasi kebutuhanmendatang.

• Tujuannya meliputi peningkatan efisiensi, peningkatanservis, making use of new spectrum opportunities, danintegrasi yang lebih baik dengan open standar lainnya.

• LTE menjadi evolusi lanjutan dari 3G dan akan dikenalsebagai 4G yang nantinya jauh lebih efisien dan simpel.

Konsep Dasar LTE• LTE memanfaatkan OFDM (Orthogonal Frequency

Division Multiplexing) untuk downlink data transmissiondan single-carrier FDMA (SC-FDMA/ Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) untuk transmisiuplink. OFDM terkenal sebagai teknik modulasi yangbiasa dipakai pada kanal wireless yang selalu berubah-ubah akibat adanya fading.

• Ketika informasi ditransmisikan melalui kanal wireless,sinyal dapat terdistorsi karena adanya multipath fading.Sebenarnya terdapat line-of-sight path antara transmitterdan receiver. Tambah lagi, ada banyak jalur lainnya yangdibuat oleh sinyal pantulan (refleksi) dari bangunan,kendaraan, dan halangan lainnya.

Single Carrier Modulation

• Sekarang ini, sistem seluler telah menggunakan singlecarrier modulation walaupun LTE lebih baikmenggunakan OFDM daripada single carrier modulation.

• Penyebaran waktu delay menggambarkan jumlah waktudelay pada receiver dari perjalanan sinyal daritransmitter sepanjang jalur yang berbeda. Pada aplikasiseluler, penyebaran delay berada pada kisaranmicrosecond. Delay terinduksi oleh multipath dapatmenyebabkan sebuah simbol diterima sepanjangdelayed path. Efek ini mengacu pada Inter-SymbolInterference (ISI).

Single Carrier Modulation (lanjutan)

Terjadinya ISI akibat multipath delay

Single Carrier Modulation (lanjutan)

• Ini juga membantu untuk memikirkan efek distorsimultipath dalam domain frekuensi. Setiap panjang pathyang berbeda dan refleksi akan menghasilkan phaseshift yang spesifik.

• Semua sinyal dikombinasikan pada receiver, beberapafrekuensi dengan sinyal passband mengalamiinterferensi konstruktif (sinyal kombinasi linear dalamsatu fasa), saat lainnya bertemu interferensi destruktif.

• Gabungan sinyal yang diterima terdistorsi oleh selektiffrekuensi fading. Delay spread yang panjang yangterdapat pada fading frekuensi selektif akan ditunjukkanpada gambar berikut ini:

Single Carrier Modulation (lanjutan)

OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)

• Tidak seperti single carrier, sistem komunikasi OFDMtidak bersandar pada peningkatan symbol rate untukmencapai data rate yang lebih tinggi. Ini membuat tugaspengaturan ISI lebih mudah. Setiap simbol OFDMadalah kombinasi linear signal yang tetap pada setiapsub-carrier dalam kanal.

• Karena data yang ditransmisikan dalam paralel yanglebih baik daripada serial, maka simbol OFDM lebihpanjang daripada simbol single carrier dengan data rateyang sepadan.

OFDM (lanjutan)• Ada 2 aspek yang penting dalam OFDM, yaitu:

– Setiap symbol OFDM didahului dengan Cyclic Prefix(CP) yang digunakan secara efektif mengeliminasiISI.

– Sub-carrier memiliki space yang sempit untukmengefisiensi penggunaan bandwidth yang tersedia.

• Simbol OFDM terdiri dari dua komponen utama yaitu CPdan FFT period (TFFT). Durasi CP ditentukan oleh delayspread sudut antisipasi tertinggi untuk menargetkanaplikasi.

• Ketika sinyal transmisi tiba pada penerima dengan 2jalur yang berbeda panjang, mereka digilir dalam satuwaktu.

OFDM (lanjutan)

OFDM mengeliminasi ISI melalui periode simbol yang panjangdan Cyclic Prefix

Layer Fisik LTE

• Kemampuan dari Node B dan UE (User Equipment)sangat berbeda pada LTE. Tidak mengejutkan LTE PHYDL (LTE Physical Layer Downlink) dan UL (Uplink) jugaberbeda. Satu elemen yang digunakan secara bersamaoleh LTE DL dan UL adalah struktur frame.

• Spesifikasi LTE ada yang FDD (Frequency DivisionDuplex) dan TDD (Time Division Duplex). Struktur frameyang umum digunakan untuk DL dan UL pada operasiFDD akan dijelaskan pada gambar berikut:

Layer Fisik LTE (lanjutan)

Layer Fisik LTE (lanjutan)

• Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa transmisi LTEdibagi-bagi menjadi beberapa frame dengan durasiwaktu 10 milisecon. Tiap frame terdiridari 20 slot waktu0,5 milisecon. Sub-frame berdurasi 1,0 milisecon dimana terdiri dari 2 slot waktu.

Downlink• Spesifikasi dari LTE PHY didisain untuk mengakomodasi

bandwidth dari 1,25 MHz sampai 20 Mhz. Modulasi yangdipakai adalah OFDM karena sifatnya yang robust padakeadaan multipath fading yang parah. Teknikmultiplexing untuk downlink yang digunakan adalahOFDMA.

• Parameter Modulasi

Teknik modulasi yang digunakan untuk DL adalahOFDM. Digunakan dua CP (Cyclic Prefix) yaitu short danlong. Ketika short CP yang digunakan, simbol pertamadari OFDM dalam sebuah slot memiliki CP sedikit lebihpanjang dibandingkan dengan 6 simbol tersisa. Hal inidilakukan untuk menghemat slot waktu sebesar 0,5milisecon.

Downlink (lanjutan)• Multiplexing pada Downlink

Teknik multiplexing yang digunakan pada downlink LTEadalah OFDMA. 12 grup adjacent subcarriersdikelompokkanbersama pada basis slot-slot untukmembentuk physical resource blocks (PRBs). SebuahPRB merupakan unit terkecil dari bandwidth yang dibagi-bagi oleh scheduler di base station.

• Kanal Fisik

Kanal-kanal fisik yang digunakan untuk downlink padaLTE antara lain:

– Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)

– Physical Downlink Control Channel (PDCCH)

– Common Control Physical Channel (CCPCH)

Downlink (lanjutan)• Sinyal Fisik

Ada dua tipe sinyal fisik, yaitu:

– Sinyal referensi yang digunakan untuk menentukanchanel impulse response (CIR)

– Sinyal sinkronisasi yang membawa informasipewaktuan jaringan

• Kanal Transport

Berfungsi sebagai service access points (SAPs) untuklayer yang lebih tinggi. Kanal transport antara lain:

― Broadcast Channel

― Downlink Shared Channel

― Paging Channel

― Multicast Channel

Downlink (lanjutan)

• Pemetaan Downlink dari Kanal Fisik ke Kanal Transport

Kanal transport dipetakan kekanal fisik sesuai dengangambar dibawah ini:

• Pengodean Kanal Downlink

Berbagai algoritma pemrograman diterapkan padadownlink. Pada CCPH, modulasi yang digunakan adalahQPSK, PDSCH menggunakan 64QAM

Uplink• Layer fisik dari LTE menggunakan Single Carrier

Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) sebagaiskema transmisi pada uplink.

• Parameter Modulasi

Modulasi yang digunakan dapat berupa QPSK, 16QAM,atau 64QAM tergantung padakualitas kanal.

• Multiplexing

Uplink dari Physical Resource Blocks (PRBs) dikirimkanke User Equipment (UE) oleh Base Station melaluiCCPCH downlink. Uplink PRBs terdiri dari 12 subcarrieryang berdampingan pada sebuah slot durasi.

• Kanal Fisik Uplink– Physical Uplink Shared Channel (PUSCH)

– Physical Uplink Control Channel (PUCCH)

Uplink (lanjutan)• Sinyal Fisik

– Reference Signal

– Random Access Preamble

• Kanal Transport Uplink– UL-Shared Channel

– Random Access Channel (RACH)

• Pemetaan Uplink dari Kanal Fisik ke Kanal Transport

• Pengkodean Kanal Uplink

Pengkodean pada UL sama dengan DL.

SOAL LATIHAN

1. Teknologi yang digunakan 4G, yaitu :a. CDMA d. Packet oriented nodeb. FDMA e. TDMAc. HSDPA

2. Merupakan teknologi pengembangan dari 3G dan 3,5Gyang lebih dikenal 4G, yaitu:a. EDGE d. GPRSb. 3G e. HSDPAc. LTE

2. Merupakan teknologi pengembangan dari 3G dan 3,5Gyang lebih dikenal 4G, yaitu:a. EDGE d. GPRSb. 3G e. HSDPAc. LTE

3. Organisasi internasional yang tujuan utamanya meliputistandardisasi, pengalokasian spektrum radio, danmengorganisasikan perjanjian rangkaian interkoneksiantara negara-negara berbeda untuk memungkinkanpanggilan telepon internasional, yaitu:a. ITU d. CPUb. MTU e. WTOc. MTA

3. Organisasi internasional yang tujuan utamanya meliputistandardisasi, pengalokasian spektrum radio, danmengorganisasikan perjanjian rangkaian interkoneksiantara negara-negara berbeda untuk memungkinkanpanggilan telepon internasional, yaitu:a. ITU d. CPUb. MTU e. WTOc. MTA

4. HSDPA singkatan dari:a. High single downlink packet accessb. Hospital Security Development Parent Accessc. High speed downlink packet accessd. High speed downlink pisik accesse. High single downlink packet action

4. HSDPA singkatan dari:a. High single downlink packet accessb. Hospital Security Development Parent Accessc. High speed downlink packet accessd. High speed downlink pisik accesse. High single downlink packet action

5. Downlink pada LTE dengan teknik modulasi yang biasadipakai pada kanal wireless yang selalu berubah-ubahakibat adanya fading, yaitu :a. CDMA d. Single Carrierb. OFDM e. FDMAc. HSDPA

5. Downlink pada LTE dengan teknik modulasi yang biasadipakai pada kanal wireless yang selalu berubah-ubahakibat adanya fading, yaitu :a. CDMA d. Single Carrierb. OFDM e. FDMAc. HSDPA

1. Teknologi yang digunakan 4G, yaitu :a. CDMA d. Packet oriented nodeb. FDMA e. TDMAc. HSDPA