5G Radio Baru: Latar belakang teknis
Meskipun 5G sedang dipasarkan secara luas sebagai teknologi baru, itu tidak terlalu baru atau teknologi tunggal. Jika teknologi mobile adalah serial TV yang sudah berjalan lama, 5G adalah reboot pertengahan musim, dengan karakter baru diperkenalkan bersamaan dengan yang lama, alur cerita baru melengkapi alur cerita yang ada, dan drive publisitas yang agak melebih-lebihkan kasus ini. Namun, kemungkinan untuk pengembangan di masa depan jauh lebih ditingkatkan.
Ada tiga generasi baru teknologi seluler: 2G menggantikan analog dengan digital; 3G mulai beralih ke jaringan data-sentris; dan 4G menyelesaikan langkah itu. 5G memiliki tiga fokus utama – jaringan seluler, IoT, dan kontrol industri berkinerja sangat tinggi – di mana jaringan seluler akan menjadi yang paling penting bagi kebanyakan orang selama beberapa tahun ke depan, dan yang paling baik dianggap sebagai kelanjutan dari 4G Long Term Evolution (LTE) di bawah bendera baru. Memang, tahap 5G ini dikenal sebagai NSA (Non Stand Alone) karena akan berjalan berdampingan dan berinteroperasi dengan jaringan LTE yang ada. SA (Stand Alone) datang kemudian.
Yang tidak mengatakan bahwa tidak ada inovasi yang signifikan di 5G. Sementara proses standardisasi 5G mencakup jaringan inti dan topologi stasiun pangkalan serta aspek-aspek lain dari menjalankan jaringan berkinerja tinggi, sebagian besar faktor yang akan mempengaruhi pengalaman pertama kami 5G dipengaruhi oleh subset standar yang disebut New Radio, atau 5G NR . Meskipun pekerjaan pada NR baru dimulai pada musim semi 2016, ia dengan cepat menggulung area penelitian yang sangat berbeda hingga saat itu dan telah menghasilkan sejumlah referensi pra-standar yang hampir ada (lihat boks di bawah).
15, tahap sulit itu …
5G NR dikembangkan oleh kelompok yang disebut 3GPP, Proyek Kemitraan 3G, dan versi pertama standar disebut Rilis 15. 3GPP disebut demikian karena pertama kali dibentuk untuk menstandarisasi 3G; ia memiliki otoritas yang cukup besar sebagai kelompok internasional yang menyatukan komite standar, regulator dan badan industri, dan masalah hukum untuk mengganti nama itu terlalu berat ketika 4G datang. Rilis 15 adalah standar utama ke-18, yang faktanya merupakan indikator yang sangat baik tentang bagaimana sebenarnya organisasi di tingkat ini bekerja.
Rilis 15 telah diproduksi dengan kecepatan tertentu. Mulai awal 2016, rilis pendahuluan pada Maret 2018 dinyatakan cukup lengkap bagi pabrikan untuk memulai produksi pendahuluan, Pada kuartal ketiga 2018, baik Ericsson dan Huawei mengatakan mereka telah mengerahkan lebih dari 10.000 BTS pada rilis itu. Pembaruan standar lebih lanjut muncul pada bulan September, dengan versi pra-standar final 'pembekuan fitur' yang dijanjikan untuk bulan Desember. Namun, chip yang dikembangkan oleh Qualcomm untuk rilis September dilaporkan oleh situs industri Light Reading telah terbukti tidak kompatibel dengan BTS berbasis rilis Maret, yang berpotensi membutuhkan pertukaran perangkat keras.
Penundaan tiga bulan dalam menyelesaikan standar Rel 15 3GPP (fase 1 dari 5G) telah mengakibatkan penundaan knock-on ke Rel 16 (fase 2 dari 5G).
Gambar: 3GPP
Akibatnya pembekuan Desember telah ditunda hingga Maret 2019 dengan penundaan knock-on untuk Rilis 16, yang diharapkan akan menjadikan aspek 5G latensi rendah dan kecepatan tinggi menjadi terkenal. Kesulitan, menurut 3GPP, disebabkan oleh kurangnya komunikasi antara subkelompok teknis yang bekerja di sisi Radio Access Network, yang mendefinisikan konfigurasi sistem secara keseluruhan, dan mereka yang bertanggung jawab atas konfigurasi jaringan inti. Mengutip beban kerja yang luar biasa, 3GPP mengatakan bahwa tidak ada waktu untuk rapat koordinasi semua subkelompok sebelum rilis September.
Industri ini simpatik, dengan para pemain seperti Samsung mengatakan bahwa mereka tidak mengubah rencana peluncuran mereka. Samsung diperkirakan akan menunjukkan handset 5G berkemampuan 28GHz di Mobile World Congress pada Februari 2019.
5G NR termasuk kemajuan besar di atas LTE, masing-masing dengan manfaat spesifik.
Spektrum
Yang terpenting, ada massa wilayah udara baru. 5G NR termasuk spektrum gelombang milimeter (mmWave) (> 24GHz) untuk pertama kalinya, dengan rilis pertama 5G termasuk frekuensi dari bawah 1GHz hingga 52,6GHz. Spektrum frekuensi tinggi (> 6GHz) hadir dalam banyak pita berbeda yang berbeda-beda berdasarkan wilayah, serta banyak yang belum sepenuhnya tersedia karena layanan yang ada harus ditutup atau dipindahkan.
Pita spektrum yang berbeda disediakan untuk NR 5G di seluruh dunia, pada rentang waktu yang berbeda.
Gambar: Ericsson
Alokasi band yang tinggi dapat mendukung kecepatan data yang sangat tinggi dan penggunaan kembali frekuensi yang intensif, menyediakan jaringan yang sangat padat dan berkinerja tinggi. Mereka memiliki jangkauan yang sangat terbatas untuk daya transmisi yang diberikan dibandingkan dengan pita yang lebih rendah dan batas kesehatan dan keselamatan yang lebih ketat, dan mereka lebih rentan terhadap masalah lingkungan seperti hujan deras dan pertumbuhan daun musiman. Sebaliknya, panjang gelombang yang sangat kecil membuatnya lebih mudah untuk membangun antena berkinerja sangat tinggi dengan ukuran fisik kecil.
Band-band tinggi akan digunakan untuk melapisi jaringan LTE yang ada, menyediakan bandwidth yang jauh lebih tinggi pada permintaan untuk mengurangi LTE (dan akhirnya, 5G) kepadatan menengah dan rendah-band, serta kecepatan nirkabel akses nirkabel rumah dan kantor (FWA) broadband. Pita 28GHz telah menjadi perhatian utama, dengan rincian UK berdasarkan wilayah dan operator menjadi ciri khas bagaimana suatu wilayah yang telah dilayani dengan baik dengan LTE akan mengalokasikan sumber daya:
Desain ultra ramping
Desain ultra-ramping adalah prinsip utama desain 5G NR, mengurangi konsumsi energi dan gangguan. LTE mengandalkan sejumlah sinyal selalu aktif yang ditransmisikan oleh stasiun pangkalan – suar yang menunjukkan sel mana yang tersedia, saluran referensi yang digunakan terminal dan stasiun pangkalan untuk mengkonfigurasi tautan data, saluran perintah untuk melacak mobilitas dan sebagainya. Dalam LTE, sinyal-sinyal ini tidak mengambil persentase yang signifikan dari keseluruhan penggunaan saluran, tetapi 5G akan memiliki jaringan yang lebih padat dengan lebih banyak sel, yang rata-rata akan memiliki tingkat penggunaan aktual yang cukup rendah. Sinyal selalu aktif akan mengambil persentase daya yang lebih besar, dan akan lebih banyak mengganggu sel-sel yang berdekatan, yang mengarah ke throughput yang lebih rendah.
Sedapat mungkin 5G mengurangi atau mematikan sinyal seperti itu sampai mereka benar-benar dibutuhkan. Sinyal referensi, misalnya, hanya ditransmisikan setelah transfer data sedang berlangsung. Ini berarti handset dan stasiun pangkalan harus mengoptimalkan sinyal on the fly, tetapi manfaat keseluruhan untuk throughput untuk jaringan patut diperhatikan.
Desain ultra-ramping juga merupakan komponen utama kompatibilitas ke depan, persyaratan khusus dalam 5G NR untuk tujuan yang tidak spesifik dan aneh. Aturan dasarnya adalah memberikan ruang sebanyak mungkin dalam implementasi untuk memungkinkan pengembangan di masa depan. Dalam praktiknya, ini berarti meminimalkan transmisi yang tidak membawa data (mengurangi keseluruhan gangguan dan penggunaan spektrum), memiliki tingkat frekuensi dan fleksibilitas waktu-domain yang tinggi dalam desain 5G, dan menyediakan jalur untuk konfigurasi ulang di masa depan baik di perangkat keras maupun di spesifikasi itu sendiri.
Keputusan terakhir ini muncul melalui pengalaman dengan LTE, yang mengkodekan sejumlah keputusan desain dalam spesifikasi seperti kapan dan di mana koreksi kesalahan terjadi: jika layanan baru menemukan keputusan ini tidak efisien atau bahkan melumpuhkan, maka tidak ada yang bisa dilakukan. Standar yang dapat dikonfigurasi ulang dapat memperbaiki keputusan lama. Juga, teknologi dasar baru seperti radio yang ditentukan perangkat lunak (SDR) telah memindahkan banyak rekayasa radio dari perangkat keras ke perangkat lunak, yang berarti bahwa mengubah karakteristik operasi dengan cara yang pernah mengambil revisi perangkat keras yang lengkap sekarang dapat didorong keluar sebagai pembaruan perangkat lunak. 5G adalah generasi pertama yang sepenuhnya merangkul ini.
Modulasi dan pembingkaian
Modulasi dan pembingkaian 5G juga merupakan peningkatan dari ide-ide yang ada, tetapi yang signifikan. Seperti LTE (dan standar wi-fi terkini, dan hampir setiap sistem nirkabel digital modern), 5G NR menggunakan ODFM sebagai skema modulasi yang mendasarinya. ODFM (multiplexing pembagian frekuensi orthogonal) menggabungkan beberapa sub-saluran dalam suatu saluran, dan dikenal kuat terhadap interferensi dan efisien dalam penggunaan frekuensi. Ini juga sangat fleksibel, karena jumlah subcarrier yang berbeda dapat ditambahkan untuk meningkatkan kapasitas saluran, atau jumlah yang dikurangi untuk memberikan opsi bandwidth dengan daya lebih rendah dan bandwidth yang lebih rendah.
5G NR dapat memilih jarak subcarrier dari 15kHz ke 240kHz, dengan maksimum 3300 subcarrier yang digunakan secara simultan pada satu saluran. Namun, lebar saluran tidak boleh lebih dari 400MHz. Standar ini adalah agnostik frekuensi, yang berarti konfigurasi subcarrier apa pun dapat digunakan pada pita mana pun. Dalam praktiknya, frekuensi band menengah dan rendah di bawah 6GHz memiliki karakteristik saluran dan kebisingan yang sangat berbeda, serta bandwidth maksimum yang berbeda, dengan alokasi pita tinggi, sehingga akan menggunakan spasi saluran 15 hingga 60 kHz, sementara band tinggi akan menggunakan 60 hingga 120kHz. Saat ini tidak ada alokasi pita 5G antara 6GHz dan 24.25GHz, tetapi standar memungkinkan konfigurasi ODFM yang optimal untuk mencocokkan ekspansi di masa depan ke dalam spektrum ini.
Model penggunaan 5G ODFM, bandwidth saluran dan jarak subcarrier.
Gambar: Qualcomm
Tidak semua perangkat pada 5G NR harus mendukung semua bandwidth, yang merupakan perubahan dari LTE. Lebih lanjut, 5G NR mendukung bandwidth adaptif, membiarkan perangkat pindah ke bandwidth rendah, konfigurasi daya rendah bila diperlukan, dan bersiap untuk bandwidth yang lebih tinggi hanya jika diperlukan. Ini menciptakan peluang bagi perangkat daya rata-rata yang sangat rendah yang masih dapat memberikan kinerja tinggi – jaringan IoT, misalnya, yang biasanya hanya memerlukan sejumlah kecil data untuk telemetri, tetapi tetap harus memperbarui firmware mereka untuk patch fitur dan keamanan . Spesifikasi 5G NR merujuk pada konfigurasi yang berbeda ini sebagai 'bagian bandwidth', dan secara teori suatu perangkat dapat mendukung beberapa bagian bandwidth secara bersamaan pada saluran yang sama, meskipun rilis 5G NR pertama membatasi perangkat ke satu bagian bandwidth pada satu waktu.
Di dalam sub-saluran, data dibagi menjadi frame-frame yang masing-masing terdiri dari sepuluh milidetik, lebih lanjut dibagi lagi menjadi sepuluh subframe 1ms. Subframe itu sendiri dibagi menjadi slot masing-masing 14 simbol OFDM. Dengan demikian, sub-saluran bandwidth yang lebih luas memiliki lebih banyak simbol OFDM per detik dan setiap slot dengan demikian menjadi lebih pendek, tetapi struktur kerangka dasar tetap sama. Pada jarak subcarrier terendah, 15kHz, frame identik dengan LTE, menyederhanakan kompatibilitas.
LTE dan sistem serupa mengalokasikan bandwidth ke perangkat yang berbeda dengan slot, tetapi 5G NR memiliki mekanisme untuk transmisi untuk memulai dalam slot, secara efektif menciptakan apa yang disebut 'mini-slot'. Ini sangat berguna untuk band-band tinggi, yang dapat memiliki simbol OFDM yang sangat besar dan dengan demikian kemampuan untuk menggunakan hanya beberapa untuk membawa pesan yang relatif singkat meningkatkan penggunaan kembali saluran dan latensi. Keuntungan potensial lainnya adalah jika, atau ketika, 5G meluas ke spektrum yang tidak berlisensi, yang biasanya dilengkapi dengan aturan 'dengarkan sebelum digunakan' untuk mencegah gangguan. Jika sebuah saluran tampak diam, kemampuan untuk memulai transmisi tanpa harus menunggu batas slot mengurangi kemungkinan perangkat lain meraih saluran tersebut.
Adaptasi latensi rendah lainnya dalam 5G NR adalah persyaratan ketat untuk transmisi data untuk memulai setelah saluran diberikan, dan pembatasan pemrosesan penundaan untuk aliran data. Ini dicapai pada lapisan jaringan yang lebih tinggi dengan mengubah struktur tajuk sehingga pemrosesan dapat dimulai tanpa informasi paket lengkap yang diketahui, dan pada lapisan fisik dengan meminta radio menerima informasi penting dari referensi dan sinyal kontrol downlink alih-alih memperolehnya dari simbol aliran.
Berperforma buruk
5G NR memiliki konsep beamforming yang jauh lebih maju daripada LTE. Beamforming adalah manipulasi sinyal yang diumpankan ke dan diterima dari antena kompleks untuk membuat sinar di ruang yang memfokuskan daya ke arah tertentu. LTE dapat melakukan ini untuk data; 5G NR memperluas ini untuk mengontrol saluran juga, sambil meningkatkan presisi dan kemampuan beradaptasi secara keseluruhan untuk operasi dalam kondisi yang berbeda. Pada pita tinggi, beamforming sebagian besar akan digunakan untuk meningkatkan rentang dengan fokus energi, sedangkan pada band menengah dan rendah di bawah 6GHz, di mana atenuasi lebih sedikit dari masalah, beamforming akan menjadi bagian penting dari MIMO, multiple-in multiple- teknik saluran spasial yang meningkatkan bandwidth untuk beberapa perangkat di area yang sama. Meskipun bukan bagian dari rilis pertama, 5G NR akan mendukung MIMO terdistribusi, di mana pengguna dapat menerima bagian berbeda dari aliran data yang sama dari beberapa situs.
Dengan FD-MIMO, sistem antena dapat membentuk balok dalam arah horisontal dan vertikal, memberikan jangkauan dalam ruang 3D.
Gambar: Sharetechnote.com
Ini menyentuh bidang utama lain 5G di luar radio: bagaimana stasiun pangkalan berkomunikasi satu sama lain dan dengan jaringan inti, bagaimana operator mengelola seluruh sistem untuk keandalan dan keuntungan, dan apa bentuk penggunaan jaringan baru yang dibangun di belakang teknologi ini akan mengambil. Jangan berharap gambaran lengkap menjadi jelas selama tiga hingga lima tahun: 5G pada 2019 akan lebih banyak tentang dasar sebagai hasil langsung.
KONTEN TERKINI DAN TERKAIT
Apa yang terjadi ketika mobil tanpa pengemudi bertemu dengan robot pengiriman di persimpangan?
Teknologi 5G terbaru digunakan di Estonia untuk menemukan jawaban atas situasi sulit bagi kendaraan yang bisa mengemudi sendiri.
Seoul dan SK Telecom menggunakan 5G untuk mencegah jaywalking
Sistem transportasi cerdas yang direncanakan Seoul dan SK Telecom akan menggunakan sensor 5G untuk memperingatkan mobil-mobil jaywalker dan membuka jalan bagi ambulan, kata mereka.
Bagaimana 5G dapat membuka potensi IoT
Internet of Things akan melibatkan jumlah data yang luar biasa — dan generasi berikutnya dari komunikasi nirkabel dapat memainkan peran kunci.
NTT dan NEC menggunakan 5G untuk mengalirkan rekaman 8K dari lokomotif uap ke penumpangnya
Berita bagus untuk steampun Jepang yang memiliki handset 5G dari masa depan.
Ericsson dan Deutsche Telekom mencapai kecepatan backhaul nirkabel 40Gbps
Ericsson mengatakan uji coba ini membuktikan backhaul gelombang mikro dapat digunakan di era 5G untuk mencapai kecepatan 40Gbps.
Prediksi pasar 5G untuk 2019 (TechRepublic)
Cari tahu seberapa cepat pakar mengantisipasi 5G diluncurkan tahun depan, serta apa yang diharapkan dan di mana menemukannya.
Teknologi 5G: Panduan pemimpin bisnis (Tech Pro Research)
Ini masih hari-hari awal untuk layanan 5G, tetapi karena mereka sedang diujicobakan dan digunakan, mereka berada di jalur untuk memiliki dampak yang luas bagi konsumen dan bisnis.
