COMMUNICATION SERVICE INDUSTRY - Series 4: Telekomunikasi Modern Saat Ini Part 1 - 2G to 5G
$TLKM, $WIFI, $INET

Setelah mengenal basic telekomunikasi selular dan fixline, kita akan mengupdate perkembangannya sesuai penggunaannya saat ini.

Kita jelaskan dulu perkembangan Telekomunikasi Selular. Pada pembahasan sebelumnya (Series 2), pembahasannya lebih menitikberatkan ke jaringan selular 2,75G yang dibangun di arsitektur jaringan generasi kedua (2G) ditandai dengan adanya perangkat SGSN dan GGSN. Pada perkembangannya, ada lompatan teknologi dari 2,75G ke 3G. Pada 3G, arsitekturnya mirip dengan 2G namun ada perbedaan nama. Misal, untuk perangkat yang sebelumnya disebut MS (Mobile Station) istilahnya berubah menjadi UE (User Equipment). BTS berubah istilah menjadi Node-B dan BSC menjadi RNC yang nantinya tetap terhubung ke perangkat SGSN dan GGSN. RNC ini juga tetap bisa berkomunikasi dengan MSC nya 2G sehingga perangkat tetap bisa melayani voice (telfon melalui PSTN). Node-B lebih sering disebut BTS 3G. Oke, Terlihat tidak berbeda ya? Sebenarnya lompatan teknologinya ada pada radio accessnya dalam artian bagaimana cara UE dan Node-B saling terhubung. Pada 2G dikenal istilah TDMA FDMA, bit (data) dikirimkan secara terbagi berdasarkan frekuensi dan time yang menyebabkan kanal frekuensi komunikasi sempit, kecepatan kecil dan interferensi antar sel tinggi. Pada 3G, bit (data) yang ingin dikirim di spread menggunakan kode dan spektrum saling tumpang tindih sehingga ini dikenal dengan istilah WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Agak susah dijelaskan soalnya konsepnya matematika banget. Intinya adalah pada 2G sinyal radio antar User Equipment itu ketika dikirimkan ke BTS sinyalnya dibagi dulu berdasarkan frekuensi lalu disesuaikan dengan waktunya kapan. Masalahnya ketika jumlah user dan data yang dikirim meningkat, sulit untuk membagi-bagi ini sehingga speed menjadi lambat. Dengan adanya teknologi WCDMA ini, sinyal radio dilabeli dengan kode matematika yang berbeda sehingga user 1, user 2 sampai misal user 100 sinyal radionya bisa dikirimkan bersamaan. Oke, tapi tetap ada masalah. Node B makin ruwet dan terlalu kompleks sehingga kerja RNC sebagai otak Node-B makin berat. 3G pun terdapat upgrade software MAC-HS sehingga sering disebut 3.5G.

Lanjut ke 4G yang mana jaringan ini di design khusus untuk komunikasi data saja dan tidak ada voice. Baik itu telepon, SMS, video dikirimkan dalam bentuk paket IP (internet protocol). Pada 2G dan 3G, infrastrukturnya ada dua kan, untuk voice menggunakan Circuit Switching (CS) dan data internet menggunakan Packet switching (PS). Hal ini mengakibatkan pada BTS/Node-B dan BSC/RNC banyak konversi dari CS ke PS dan sebaliknya serta banyaknya control pada jaringan apakah dia masuk ke CS atau ke PS. Akibatnya delay tinggi. Karena pada 4G sudah full PS, maka arsitekturnya bisa lebih sederhana. Ada UE sama seperti 3G, terus Node-Bnya khusus paket switching namanya menjadi E-Node-B. Lalu, E-Node-B nya bisa berkomunikasi sendiri dengan sesame E-Node-B tanpa bantuan RNC sehingga RNC dihilangkan. Terus untuk core nya karena tinggal PS saja, maka ada SGW dan PGW setelahnya langsung terhubung ke Internet. Kesimpulannya data yang dikirim lewat tanpa banyak melewati banyak perangkat core sehingga kerja Core tidak berat dan control sudah dipegang langsung sama e-Node-B yang lokasinya lebih dekat dengan UE akibatnya latency turun drastic dan respon jadi sangat cepat. Selain arsitekturnya sudah beda, yang membedakan 4G dari 3G adalah algoritma dan pemprosesan sinyalnya yang sangat canggih. Sebelumnya 3G kita mengenal istilah WCDMA yang persinyalannya dengan pengkodean. Pada 4G, data secara istilahkan mengalir ya, data yang high-rate dibagi menjadi aliran rate yang lebih rendah, yang kemudian dikirimkan secara bersama pada beberapa sub-carrier. Setiap subcarrier ini saling orthogonal yang berarti tidak saling ganggu (OFDM). Dengan begini, data yang dikirimkan bisa sangat tinggi. Selain itu ada teknologi MIMO (multiple input Multiple Output) pada 4G. Teknologi ini memungkinkan pemasangan banyak antenna baik pada UE ataupun pada e-Node-B sehingga suatu data dikirimkan dengan antenna yang berbeda secara parallel dan ditangkap dengan banyak antenna juga secara parallel. Misal MIMO 2x2 berarti data dipisah dan dikirimkan lewat 2 antena UE lalu diterima oleh 2 antenna e-Node-B. Sebenarnya teknologi MIMO ini sudah ada di 3G+, namun kurang efektif karena ya prinsip WCDMA sendiri. Maksudnya? Pada WCDMA, semua user menggunakan frekuensi dan waktu yang sama dengan hanya pembedaan kode sehingga sinyal tercampur padahal MIMO secara prinsip mengenali gelombang radio lewat perbedaan jalur (multipath menciptakan perbedaan spasial). Sangat teknis sekali sih haha.

Lalu yang perlu diingat, 4G ini diciptakan bukan untuk menghilangkan 2G atau 3G. Walaupun telepon sudah bisa berbasis IP (VoLTE) tapi pada 4G masih ada software yang menyediakan proses billing dan roaming ketika kita ingin berkomunikasi dengan UE yang hanya support 2G dan 3G. Hal ini dipahami karena ada masih banyak UE yang support 2G dan 3G saja. Jadi di UE nanti memerintahkan untuk switch ke jaringan 2G atau 3G dan balik ke circuit switching.

Lanjut dengan perkembangan 5G. 5G sendiri dikembangkan karena makin tingginya kebutuhan komunikasi data (live streaming, HD video, cloud gaming) serta adanya kebutuhan perangkat-perangkat baru selain smartphone yang membutuhkan koneksi cepat, latensi rendah dan tanpa campur tangan manusia seperti autonomous car, smart city, CCTV, control mesin jarak jauh. Istilahnya yakni untuk Enhanced Mobile Broadband (EmBB), Massive Machine Type Communication (MMTC) dan Ultra-reliable and Latency Communication (UrLLC) (Gambar 1). Diharapkan 5G (SA) ini speednya meningkat 20x, 10x lebih rendah latensinya dan 3x lebih efisien dibanding 4G.

Implementasi 5G sendiri nantinya bisa numpang “core”nya 4G dan spektrumnya sharing dengan 4G. Implementasi ini kita sebut NSA (artinya Non-StandAlone). Idealnya, implementasinya yang sudah SA (standalone) yang mana sudah menggunakan teknologi core 5G sendiri tanpa menumpang core 4G. Spektrum 5G di Indonesia yakni 3,5 GHz.

Tidak seperti pendahulunya, 5G diciptakan tepat guna sesuai tujuan, bukan satu jaringan untuk semua kebutuhan. Kenapa bisa seperti itu? Ini salah satu perbedaan mendasar dari 4G dan 5G. Apalagi perbedaannya? 1) 5G punya subcarrier lebih banyak yakni 5 dibanding 4G yang hanya 1 jenis. Sehingga data akan dibagi berdasarkan frekuensi & waktu lebih banyak. Cek tulisan diatasnya untuk mendapatkan konteksnya. 2) Modulasinya lebih canggih sehingga adaptasi nya lebih terhadap kualitas sinyal. 3) MIMO yang sangat banyak sehingga bisa menghandle lebih banyak user per satu sel. 4) Pada 5G satu jaringan yang sama, bisa berbeda karakter outputnya. Misal pada robot operasi jarak jauh, maka disesuaikan jaringannya menjadi latency super rendah, Sensor air pada suatu Gedung, jaringannya menyesuaikan dengan karakter hemat daya & tahan lama. Misal untuk Streaming 8K, maka jaringannya dengan sifat bandwidth besar. 5) Pada 5G, jaringan tidak hanya fisik saja, tapi sudah menjadi “software”. Maksudnya adalah karingan bukan lagi perangkat keras yang kaku, tapi sistem software yang bisa diprogram. Sehingga Corenya nanti berupa SDN (Software Defined Network) dan NFV (Network Function Virtualization).

Ingatkan kalo 5G bisa diimplementasi jadi NSA atau SA. Di Indonesia saat ini masih berlaku NSA, jadi 5Gnya masih berdiri diatas core 4G. Nah ini tergantung daerah, apakah BTS 4G (e-node-B) yang utama atau BTS 5G (namanya G-node-B). Secara arsitektur, Core 4G (disebut EPC) yang berbentuk fisik akan bertransformasi menjadi cloud-base pada 5G (corenya disebut 5GC). Adapun beberapa fungsi pada 4G berubah nama sesuai gambar 2.

Adapun perbandingan arsitektur 4G dan 5G tergambar pada gambar 3. Terlihat pada 5G, corenya sudah cloud-native. 4G saat ini corenya ada juga yang cloud-base, tapi perlu diingat, walaupun dia cloud, informasi yang disimpan masih dalam cakupan area yang ditanganinya. Berbeda dengan 5G yang stateless.

Lanjut part selanjutnya. Terima Kasih.