Teknologi Rangkaian Tanpa Wayar: Dulu, Kini dan Akan Datang

dauswq

Teknologi Rangkaian Tanpa Wayar: Dulu, Kini dan Akan Datang
                    by editor on Oct 9, 2011 • 10:34 am No Comments



               

        Oleh: Dr. Rosdiadee Nordin

Universiti Kebangsaan Malaysia

Jika artikel sebelum ini (Bahagian 1) membicarakan tentang perkembangan teknologi tanpa wayar dari Generasi Pertama (1G) hingga Generasi Ketiga (3G), tulisan kali ini akan menceritakan secara ringkas perkembangan teknologi rangkaian tanpa wayar untuk generasi-generasi selanjutnya.

Badan piawaian kejuruteraan terbesar di dunia, iaitu Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), telah memperkenalkan beberapa teknologi-teknologi rangkaian tanpa wayar seperti WiFi (IEEE 802.11a/b/g/n) dan Fixed WiMAX (IEEE 802.16d). Dengan pengenalan teknologi tanpa wayar tersebut, sektor telekomunikasi mula menyaksikan pertembungan antara dua platform rangkaian yang berbeza: antara rangkaian selular dan juga tanpa wayar.
Namun begitu, terdapat jurang perbezaan antara kebolehgerakan yang boleh ditawarkan oleh teknologi mudah alih dan peningkatan kelajuan data yang boleh ditawarkan oleh rangkaian tanpa wayar. Perbezaan jurang ini dipenuhi dengan pengenalan teknologi Mobile WiMAX (IEEE 802.16e). Di dalam teknologi Mobile WiMAX, modul pengurusan mobiliti diperkenalkan ke dalam rangkaian Fixed WiMAX sedia ada untuk membenarkan kebolehgerakan pengguna. Ini membenarkan proses yang dikenali sebagai ‘penyerahan’ (ataupun hand-over) antara satu menara pemancar ke menara pemancar yang lain. Proses penyerahan ini membenarkan teknologi WiMAX sebagai rangkaian ‘bergerak’ sepenuhnya.
Mobile WiMAX juga dilihat sebagai teknologi yang berpotensi untuk merapatkan jurang di antara rangkaian pada masa kini dan juga rangkaian masa hadapan, lebih dikenali sebagai Beyond 3G (B3G) yang digariskan oleh International Telecommunications Union (ITU).
Dengan spektrum berkecekapan tinggi dan rangkaian teras berdasarkan IP sepenuhnya, platform rangkaian Mobile WiMAX dianggap selaras dengan platform yang dipertimbangkan untuk evolusi berikutnya, iaitu rangkaian Generasi Keempat (4G).

Pada tahun 2004, satu lagi badan piawaian kejuruteraan, dikenali sebagai Third Generation Partnership Project (3GPP) telah memulakan proses piawaian untuk satu lagi teknologi rangkaian tanpa wayar terbaru, iaitu Long Term Evolution (LTE), juga dikenali sebagai 3.9G. LTE, seperti Mobile Wimax merupakan sebuah sistem khidmat rangkaian berasaskan Internet Protocol (IP) sepenuhnya. Ianya menyediakan platform untuk mewujudkan rangkaian 4G dengan memperkenalkan topologi rangkaian yang ‘nipis’. Ini dapat mengurangkan kelewatan pada lalulintas untuk penghantaran pakej data di dalam rangkaian. Di dalam LTE, nadi utama untuk mengawal komunikasi antara pengguna dilakukan oleh modul yang dikenali sebagai E-UTRAN Node B (eNode-B). eNodeB melakukan semua tugas berkaitan peruntukan radio, ataupun Radio Resource Management (RRM) di dalam rangkaian LTE.

Antara ciri-iri utama teknologi LTE ialah (i) mampu menawarkan kadar muat turun selaju 292 Mbit/s dan muat naik 71 Mbit/s pada keadaan pemancaran yang ideal (bebas dari hingar, gangguan dan ralat pemancaran), (ii) kadar pindahan data yang begitu singkat, iaitu 5 ms, berbanding dengan teknologi 3G sedia ada, (iii) menyokong penggunaan data pada halaju 350 km/h (bergantung kepada jalur frekuensi), (iv) mempunyai saiz sel yang boleh diskala pada julat yang luas, iaitu dari radius seluas 10 meter (untuk femtosel dan pikosel) hingga ke radius 100 km
untuk pemancaran berdasarkan makrosel, dan (v) menyokong
operasi daripada teknologi terdahulu seperti GSM, UMTS, WiMAX dan sebagainya. LTE juga berkeupayaan untuk menguruskan rangkaian sendiri, di mana pengurusan rangkaian dilakukan oleh komponen pintar dikenali sebegai SON (Self Organizing Network). Di dalam SON, stesen pengawal dapat memantau dan memulihkan prestasi rangkaian tanpa memerlukan sebarang perkhidmatan dan penyeliaan daripada jurutera ataupun juruteknik! Kelebihan ini dapat menjimatkan perbelanjaan pada peringkat awal pelaksanaan serta kos operasi tahunan kepada penyedia perkhidmatan telekomunikasi.

Format pertama LTE diperkenalkan oleh syarikat gergasi telekomunikasi di Jepun, iaitu NTT DoCoMo pada tahun 2004. Lima tahun selepas itu, barulah wujud inisiatif daripada pelbagai syarikat industri untuk melengkapkan proses dokumentasi keperluan teknikal untuk teknologi LTE. Malaysia juga turut terlibat dalam meneliti kesesuaian teknologi LTE tersebut. Mengikut daripada maklumat terkini pada July, 2010, syarikat telekomunikasi di Malaysia, iaitu Maxis Communications telah melengkapkan proses ujian pertama rangkaian LTE dengan rakan-rakan teknologinya, iaitu Alcatel-Lucent dan Huawei. Hasil daripada ujian tersebut, Maxis dapat membuktikan bahawa rangkaian LTE tersebut mampu mencapai kelajuan muat turun 60 dan 104 Mbit/s pada dua saluran frekuensi yang berlainan, iaitu jalur lebar sebanyak 10 MHz dan 20 MHz. Dengan kadar kelajuan 104 Mbit/s, ini memudahkan pengguna untuk memuat turun sebuah rancangan filem pada saiz 640 Mb pada masa kurang daripada satu minit sahaja! Pesaing terdekat Maxis, iaitu Celcom turut menyertai ‘perang jalur lebar’ tersebut dengan mengumumkan ujian rangkaian LTE pada September, 2010. Selain daripada itu, Celcom bercadang untuk membelanjakan sejumlah RM 3 bilion sebagai modal untuk melengkapkan infrastruktur LTE pada jangka masa tiga tahun akan datang.

Pada tahun 2009, satu peningkatan kepada spesifikasi LTE, dikenali sebagai LTE-Advanced (LTE-A) telah diperkenalkan oleh 3GPP. Spesifikasi rangkaian LTE-A telah dihantar kepada badan organisasi ITU sebagai salah satu calon untuk teknologi rangkaian 4G. Walaubagaimanapun, teknologi rangkaian LTE dan LTE-A ini melibatkan perubahan perkakasan pada rangkaian, manakala pengguna perlu mengeluarkan wang untuk membeli peranti mudah alih baru.
Di sini dapat dilihat bahawa kedua-dua teknologi Mobile WiMAX dan LTE-A bersaing untuk menjadi teknologi rasmi kepada rangkaian 4G. Kedua-dua teknologi rangkaian tersebut menawarkan komunikasi berasaskan IP sepenuhnya dan mempunyai kelajuan muat turun sehingga 1 Gbps. Pemerhati mengharapkan kedua-dua teknologi ini dapat memenuhi keperluan dari International Telecommunications Union (ITU) untuk rangkaian IMT-Advanced, iaitu nama rasmi untuk rangkaian 4G, di mana keputusan akhir dijangka akan dicapai pada pertengahan tahun 2011.

Tujuan utama sistem rangkaian Generasi Keempat (4G) diperkenalkan ialah untuk merapatkan jurang antara rangkaian selular dan tanpa wayar. Selain daripada itu, cabaran utama dalam perlaksanaan teknologi 4G ialah untuk memastikan kadar kelajuan data yang tinggi untuk saiz sel beradius besar (seperti makrosel). Terdapat dua pendekatan yang dapat menyumbang kepada kemajuan daripada segi kelajuan data kepada kedua-dua teknologi tersebut. Pertama ialah dengan penggunaan kaedah capaian pelbagai menggunakan Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), yang mampu menukar spektrum jalur lebar kepada spektrum jalur ‘sempit’. Spektrum jalur ‘sempit’ ini mampu mengurangkan kesan gangguan antara isyarat-isyarat berdekatan dan kesan hingar. Kedua-dua faktor tersebut menjadi halangan utama di dalam pemancaran saluran tanpa wayar. Teknologi OFDMA ini digabungkan dengan teknologi pelbagai antena, ataupun dikenali sebagai Multiple-Input Multiple-Output (MIMO). Teknologi MIMO mampu melipatgandakan kapasiti muat turun kepada pengguna, di mana peningkatan kapasiti bergantung kepada bilangan antena yang menghubungkan stesen pemancar dan juga peranti mudah alih pengguna.

Walaupun 4G secara rasminya belum diperkenalkan, namun timbul ura-ura mengatakan bahawa evolusi seterusnya, iaitu Generasi Kelima (5G) bakal berlaku dalam masa kurang daripada satu dekad ini. Mengikut sumber tidak rasmi, spesifikasi teknikal untuk rangkaian tersebut akan diperincikan pada tahun 2013 manakala perlaksanaan rangkaian tersebut dijangka seawal tahun 2020. Namun, Korea Selatan menyangkal ramalan tersebut. Korea Selatan menjadi negara pertama mengambil langkah agresif dengan mengumumkan perbelanjaan sebanyak $58 juta untuk pembangunan dan penyelidikan teknologi 5G tersebut dan komited untuk menyediakan rangkaian 5G tersebut seawal tahun 2012! Analisis meramalkan teknologi 3G sedia ada akan pupus ketika rangkaian 5G akan diperkenalkan. Ini adalah kerana ada pelbagai kemungkinan teknologi baru akan diperkenalkan untuk rangkaian 5G ini. Antara khabar angin terkini ialah pengenalan teknologi capaian pelbagai baru, iaitu Beam Division Multiple Access (BDMA) yang bakal menggantikan teknologi capaian OFDMA yang masih belum ’matang’ lagi penggunaannya di dalam sektor telekomunikasi. Ini menyebabkan syarikat telekomunikasi di dalam dilema oleh kerana banyak perbelanjaan telah dibelanjakan untuk melengkapkan infrastruktur rangkaian di serata pelusuk benua.

Oleh kerana setiap evolusi antara rangkaian menawarkan peningkatan kepada kelajuan muat turun, pengguna rangkaian 5G dijangka dapat menikmati kelajuan setinggi 3 Gbps! Kelajuan tersebut lebih daripada jumlah kelajuan yang boleh ditawarkan oleh sebuah bangunan komersil bersaiz sederhana pada masa kini! Mungkin pada masa itu teknologi tanpa wayar sedia ada sekarang, seperti GSM, WiFi dan WiMAX sudah pun pupus! Tidak mustahil jika terdapat pelbagai aplikasi yang pada ketika ini dianggap sebagai khayalan pasti akan menjadi realiti pada suatu hari nanti!

Biodata//: Penulis baru sahaja menamatkan pengajian Doktor Falsafah (Ph.D.) di University of Bristol, United Kingdom dan sekarang sedang berkhidmat di Fakulti Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) sebagai seorang ahli akademik dan juga penyelidik di dalam bidang telekomunikasi tanpa wayar. Penulis boleh dihubungi melalui email adee@eng.ukm.my

CREDIT TO MAJALAHSAINS