Teknologi 4G

Pengertian

4G adalah singkatan dari istilah dalam bahasa Inggris: fourth-generation technology. Istilah ini umumnya digunakan mengacu kepada pengembangan teknologi telepon seluler. 4G merupakan pengembangan dari teknologi 3G. Nama resmi dari teknologi 4G ini menurut IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) adalah "3G and beyond".

Teknologi 4G adalah istilah serapan dari bahasa Inggris: fourth-generation technology. Istilah ini umumnya digunakan untuk menjelaskan pengembangan teknologi telepon seluler.


Sejarah
Perkembangan teknologi nirkabel dapat dirangkum sebagai berikut:

* Generasi pertama: hampir seluruh sistem pada generasi ini merupakan sistem analog dengan kecepatan rendah (low-speed) dan suara sebagai objek utama. Contoh: NMT (Nordic Mobile Telephone) dan AMPS (Analog Mobile Phone System).

* Generasi kedua: dijadikan standar komersial dengan format digital, kecepatan rendah - menengah. Contoh: GSM dan CDMA2000 1xRTT.

* Generasi ketiga: digital, mampu mentransfer data dengan kecepatan tinggi (high-speed) dan aplikasi multimedia, untuk pita lebar (broadband). Contoh: W-CDMA (atau dikenal juga dengan UMTS) dan CDMA2000 1xEV-DO.

Antara generasi kedua dan generasi ketiga, sering disisipkan Generasi 2,5 yaitu digital, kecepatan menengah (hingga 150 Kbps). Teknologi yang masuk kategori 2,5 G adalah layanan berbasis data seperti GPRS (General Packet Radio Service) dan EDGE (Enhance Data rate for GSM Evolution) pada domain GSM dan PDN (Packet Data Network) pada domain CDMA. 4G merupakan pengembangan dari teknologi 3G. Nama resmi dari teknologi 4G ini menurut IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) adalah "3G and beyond". Sebelum 4G, High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) yang kadangkala disebut sebagai teknologi 3,5G telah dikembangkan oleh WCDMA sama seperti EV-DO mengembangkan CDMA2000. HSDPA adalah sebuah protokol telepon genggam yang memberikan jalur evolusi untuk jaringan Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) yang akan dapat memberikan kapasitas data yang lebih besar (sampai 14,4 Mbit/detik arah turun).

Definisi

Sistem 4G akan dapat menyediakan solusi IP yang komprehensif dimana suara, data, dan arus multimedia dapat sampai kepada pengguna kapan saja dan dimana saja, pada rata-rata data lebih tinggi dari generasi sebelumnya. Belum ada definisi formal untuk 4G. Bagaimanapun, terdapat beberapa pendapat yang ditujukan untuk 4G, yakni: 4G akan merupakan sistem berbasis IP terintegrasi penuh. Ini akan dicapai setelah teknologi kabel dan nirkabel dapat dikonversikan dan mampu menghasilkan kecepatan 100Mb/detik dan 1Gb/detik baik dalam maupun luar ruang dengan kualitas premium dan keamanan tinggi. 4G akan menawarkan segala jenis layanan dengan harga yang terjangkau. Setiap handset 4G akan langsung mempunyai nomor IP v6 dilengkapi dengan kemampuan untuk berinteraksi internet telephony yang berbasis Session Initiation Protocol (SIP). Semua jenis radio transmisi seperti GSM, TDMA, EDGE, CDMA 2G, 2.5G akan dapat digunakan, dan dapat berintegrasi dengan mudah dengan radio yang di operasikan tanpa lisensi seperti IEEE 802.11 di frekuensi 2.4GHz & 5-5.8Ghz, bluetooth dan selular. Integrasi voice dan data dalam channel yang sama. Integrasi voice dan data aplikasi SIP-enabled.

Jaringan akses generasi ke-3 (3G) seperti WCDMA dan cdma2000 memiliki struktur jaringan yang kompleks dan perlu melibatkan banyak protokol untuk meng-cover seluruh sistemnya. Oleh sebab itu, jaringan akses generasi ke-4 (4G) diharapkan memiliki struktur yang lebih sederhana yang seluruhnya berbasis pada internet protocol (all-IP). Dengan berbasis pada IP, seluruh lalu lintas paket dalam jaringan akses dan jaringan backbone adalah seragam, tanpa perlu mengkonversikan satu protokol ke protokol lainnya.

Sebagian besar jaringan 3G pada dasarnya dibangun di atas jaringan selular circuit-switched, dimana mereka memiliki gerbang (gateways) sendiri untuk menterjemahkan paket-paket IP dari jaringan backbone. Jaringan 3G juga mempunyai protokol dan interface sendiri-sendiri dalam berkomunikasi sesamanya. Ini menjadi masalah tersendiri dalam hal interoperability. Oleh sebab itu, untuk mengatasi berbagai masalah ini, jaringan 4G dirancang sebagai sebuah jaringan all-IP yang berbasis packet switched seperti halnya jaringan backbone berbasis IP seperti intranet (LAN, WLAN) dan internet.

Dalam rancangan pengembangannya, jaringan 4G mempunyai 2 visi yang berbeda. Pertama adalah jaringan 4G yang Revolusioner (4G-R), dimana dikembangkan sebuah sistem yang inovatif. Yang kedua adalah yang bervisi Evolusioner (4G-E), dimana jaringan 4G disini mempunyai kemampuan interworking dengan sistem-sistem jaringan yang telah ada. Model interworking akan mengintegrasikan jaringan-jaringan selular, jaringan nirkabel metropolitan (wireless metropolitan area networks - WMANs), jaringan nirkabel lokal (local wireless local area networks -WLANs), dan jaringan nirkable personal (wireless personal area networks - WPANs). Model interworking ini meng-cover skenario jaringan masa depan yang terintegrasi dimana setiap orang dapat mengakses jaringan kapan saja (anytime), dari mana saja (anywhere), dan dengan cara apa saja (anyway).

4G-R

WLAN IEEE 802.11 adalah sistem yang telah mencapai throughput sampai dengan 54Mbps akan tetapi masih terbatas pada area layanan yang hanya mencapai beberapa ratus meter saja (200 – 300 meter). Dilain pihak, jaringan selular saat ini (seperti cdma2000 1x EV-DO) dapat mengcover layanan sejauh beberapa kilometer, akan tetapi throughput sel nya hanya mencapai 2Mbps. Berdasarkan hal ini, adalah sangat esensial untuk mengembangkan sistem yang inovatif yang memiliki throughput yang tinggi dan jangkauan layanan yang lebar.

Sistem baru 4G yang inovatif ini menggunakan teknik-teknik yang berbeda dari pendahulunya, seperti penggunaan orthogonal frequency division multiplexing/multiple access (OFDM/OFDMA) dan antenna dengan sistem multiple input multiple output (MIMO). Untuk mendukung berbagai kondisi, seperti mobilitas pengguna, baik yang bergerak dengan kecepatan tinggi (mobile) atau pun yang berkecepatan rendah (nomadic), jenis trafik (data atau suara), atau batasan cakupan (cellcentre/boundary), maka dikembangkanlah teknik-teknik yang mengkombinasikan beberapa akses jamak (hybrid multiple access).

Kandidat teknologi 4G-R yang paling kuat adalah teknologi jaringan yang berbasis pada standard IEEE 802.16 dan ETSI/HIPERMAN, yang dikenal dengan jaringan WiMAX. Standar jaringan ini terus dikembangkan, dari yang paling awal 802.16 yang hanya mendukung topologi akses point-to-multipoint line of sight (PMP - LOS), 802.16d yang mendukung topologi mesh non line of sight (mesh-NLOS), 802.16e yang mendukung mobilitas, hingga yang terakhir yang masih berjalan, 802.16j yang mendukung relay bergerak multi hop (multihop mobile relay-MMR) dan 802.16m advance air interface yang memungkinkan rate data 100Mb/s untuk aplikasi bergerak (mobile application) dan 1Gb/s untuk aplikasi tetap (fixed application) sesuai dengan persyaratan IMT-Advanced. Pengembangan jaringan 4G inovatif ini, terutama dalam lapisan Medium Acces Control (MAC layer – L2) dan lapisan fisik (PHY layer – L1).

4G-E

Berbeda dengan teknologi 4G-R, teknologi yang di usung oleh 4G-E merupakan pengembangan teknologi berbasis 3G – Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) yang telah diimplementasikan oleh the Third Generation Partnership Project (3GPP) dan dikenal dengan nama 3GPP Long Term Evolution (LTE). LTE diperkenalkan sebagai standard 3GPP Release 8. Pada awalnya pengembangannya, LTE dinyatakan sebagai bentuk peningkatan teknologi 3G atau pre-4G karena hanya merupakan pengembangan dari UMTS. Selain itu dengan spesifikasi peak rates 100 Mbps untuk downlink dan 50 Mbps untuk uplink, LTE jelas tidak memenuhi kriteri teknologi 4G yang ditetapkan ITU-IMT Advanced.

Menyikapi hal tersebut, dalam workshop yang diadakan di China bulan April 2008, 3GPP/3GPP2 berkomitmen untuk meningkatkan spesifikasi LTE untuk memenuhi kriteria 4G. Peningkatan spesifikasi ini dikenal dengan LTE-Advanced (LTE-A). Selain memenuhi peak rates 1 Gbps, peningkatan spesifikasi juga dilakukan pada elemen Radio Access Network (RAN) dan Radio Access Control (RAC) untuk meningkatkan performance jaringan. Standard resmi LTE-A ditetapkan dalam 3GPP Release 10, dan diharapkan akan diluncurkan pada kuartal ketiga 2010.

Sementara standard air interface untuk teknologi 4G-R masih terus dalam pengembangan, demikian juga halnya untuk standard compliances dan conformances melalui WiMAX forum. Dilain pihak peluang 4G-E sangat terbuka untuk dipasarkan, terutama oleh operator incumbent, melalui pre-4G LTE atau paling tidak dengan mengimplementasikan standard 3GPP Release 5 dan Release 6 yang dikenal dengan nama IP Multimedia Subystem (IMS).

IMS

Standard IP-Media Subsystem (IMS) dapat menjembatani sekaligus mengkonvergensikan berbagai teknologi jaringan, sehingga operator incumbent dengan teknologi GSM/GPRS/EDGE, UMTS/3G, maupun tradisional PSTN dapat untuk bermigrasi dan memberikan layanan 4G dengan interoperability antar sistem yang terjamin. Arsitektur umum IMS dapat dilihat pada gambar berikut.

IP Multimedia Subsystem (IMS) adalah sebuah framework baru di bidang telekomunikasi. Pada awalnya IMS dispesifikasikan untuk jaringan bergerak, untuk mendukung layanan telekomunikasi berbasis IP. IMS diperkenalkan pertama kali oleh 3GPP melalui dua fase pengembangan (release 5 dan release 6) untuk jaringan UMTS. Dilain pihak sebuah framework IP multimedia lain juga diluncurkan oleh 3GPP2 sebagai the Multi Media Domain (MMD) untuk jaringan 3G CDMA2000. Pada akhirnya framework ini diharmonisasikan (bukan digabungkan lho) dengan IMS, menjadi apa yang berlaku saat ini. Standard IP Multimedia Subsystem (IMS) ini mendefinisikan sebuah arsitektur dasar jaringan yang mendukung Voice over IP (VoIP) dan layanan-layanan multimedia lainnya. Selanjutnya standard IMS dari 3GPP/3GPP2 ini diadopsi sepenuhnya oleh badan standard ETSI menjadi ETSI/TISPAN.

Dari sini dapat kita lihat, bagaimana 2 badan standard telekomunikasi yang paling berpengaruh di dunia saling berkompetisi untuk pengembangan teknologi 4G. IEEE pada 4G-R di satu pihak dan ETSI pada 4G-E di pihak lainnya.

Dari sisi pengguna, IMS memungkinkan layanan komunikasi person-to-person dan person-to-content dengan berbagai mode komunikasi, meliputi suara, teks, gambar dan video, atau kombinasinya, dengan cara yang sangat personal dan terkontrol.

Dari sisi operator, IMS memberikan satu kemajuan penting pada konsep arsitektur layering dengan mendefinisikan sebuah arsitektur horizontal, dimana service enablers dan common functions dapat di gunakan ulang untuk berbagai aplikasi. Ini sebuah terobosan yang luar biasa pada konsep layering untuk komunikasi data. Arsitektur horizontal dalam IMS juga menspesifikasikan interoperability dan kemampuan roaming, selain itu juga menyediakan bearer control, pentarifan (charging) dan keamanan (security). Dan yang paling utama, ia dapat diintegrasikan dengan jaringan suara dan data eksisting dengan mengadopsi berbagai keuntungan dari domain IT.

Dengan kemampuan yang ditawarkannya, IMS menjadi jembatan untuk konvergensi jaringan bergerak dan jaringan tak bergerak (fixed-mobile convergence – FMC). Dengan alasan inilah IMS dapat menjadi solusi bagi operator jaringan bergerak maupun tak bergerak untuk mengembangkan bisnis multimedianya dan menyajikan layanan bernilai tambah (value added services – VAS). Integrasi dari berbagai media yang berbeda membuka peluang untuk menyediakan layanan komunikasi yang lebih kaya dari pada layanan yang telah tersedia saat ini.

Meskipun mereduksi penggunaan jaringan circuit switched bukanlah tujuan IMS, dengan mungkinnya layanan suara lewat packet switched, banyak fihak yang meramalkan bahwa tereduksinya layanan circuit switched tinggal menunggu waktu saja. Akan tetapi dengan kemampuan interworking dengan jaringan circuit switched PSTN dan PLMN, setidaknya ini memperpanjang umur jaringan circuit switched. Wink

Dengan perangkat-perangkat yang sepenuhnya berbasis software, menjadikan peluang besar sekaligus tantangan bagi kita untuk mengembangkan IMS sebagai salah satu produk telekomunikasi nasional.



source : wikipedia, other