Mengapa Jaringan 5G Lebih Cepat Dibandingkan dengan Jaringan 4G

Mengapa Jaringan 5G Lebih Cepat Dibandingkan dengan Jaringan 4G? Faktanya, peningkatan teknologi komunikasi nirkabel setelah penemuan 3G dilakukan dengan menentukan target terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan desain sistem dan pemilihan teknologi yang sesuai dengan target. Oleh karena itu, pertanyaan yang benar seharusnya adalah “Apa yang membuat 5G lebih cepat dibandingkan 4G?”

Artikel ini akan menjawab pertanyaan tersebut dari dua aspek berikut:

Bagian 1. Bagaimana 5G meningkatkan laju transmisi?

Menurut Teorema Shannon, batas atas dari kapasitas tautan dalam ukuran bit per detik (bps), adalah fungsi dari bandwidth yang tersedia dan rasio signal-to-noise dari tautan tersebut. Teorema tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut:

Apple Inc. adalah perusahaan teknologi multinasional Amerika terkenal yang didirikan oleh Steve Jobs, Steve Wozniak, dan Ronald Wayne pada April 1976. Perusahaan ini merancang, mengembangkan, dan menjual barang elektronik konsumen, software komputer, serta layanan online.

C = B * log2(1+ S/N)

di mana C adalah kapasitas saluran yang dapat dicapai, B adalah bandwidth saluran, S adalah daya sinyal rata-rata dan N adalah daya noise rata-rata.

5G meningkatkan kecepatan transmisi data dengan meningkatkan 'B' dan menurunkan 'N' dalam rumus. Secara khusus, ia mencakup tiga metode berikut:

1. Menggunakan gelombang milimeter untuk meningkatkan bandwidth.

2. Menerapkan beamforming yang lebih canggih untuk meningkatkan rasio signal-to-noise.

3. Massive MIMO digunakan untuk meningkatkan bandwidth dan rasio signal-to-noise.

Menggunakan gelombang milimeter untuk meningkatkan bandwidth

Saat ini, spektrum 300 MHz~3 GHz yang digunakan pada komunikasi nirkabel generasi pertama hingga keempat memiliki keunggulan penetrasi dan jangkauan yang luas, namun juga ada kerugian yang sangat fatal yaitu pita frekuensi yang terlalu sempit, dan banyak perangkat nirkabel pada pita frekuensi ini. Alokasi spektrum akan segera habis. Untuk mentransmisikan data berkapasitas besar dan kecepatan tinggi, satu-satunya spektrum yang tersedia dapat ditemukan di atas 3 GHz.

Pita frekuensi serapan oksigen dan pita frekuensi serapan uap air dalam spektrum gelombang milimeter (3 ~ 300 GHz) tidak dapat digunakan untuk komunikasi. Oleh karena itu, pita frekuensi gelombang milimeter memiliki total bandwidth 252 GHz. Padahal, pita frekuensi gelombang milimeter yang dialokasikan untuk jaringan komunikasi 5G di spektrum berbagai negara adalah sekitar 3~6 GHz. Tapi hal ini cukup untuk meningkatkan kecepatan transmisi data lebih dari 10 kali lipat. (Sebaliknya, jaringan komunikasi 1G hingga 4G semuanya berada di spektrum frekuensi di bawah 3 GHz).

Beamforming yang lebih canggih

Sebagian besar antena stasiun pangkalan jaringan 4G adalah antena omnidirectional. Tapi ini bukan pilihan yang baik untuk 5G. Jaringan 5G memang sangat terpengaruh oleh cuaca yang kompleks dikarenakan cakupan gelombang milimeter 5G yang sempit dan kehilangan jalur yang besar. Oleh karena itu, desain beam perlu diperbaiki untuk memfokuskan energi yang ditransmisikan untuk meningkatkan kualitas sinyal yang diterima. Faktanya, arah pancaran setelah beamforming dapat membantu meningkatkan jangkauan stasiun pangkalan, dan energi sinyal stasiun pangkalan pun akan menjadi lebih efektif.

Faktanya, beamforming pada 5G juga perlu menyelesaikan masalah pada Massive MIMO dan pelacakan pengguna berkas sempit gelombang milimeter, penjadwalan pengalihan pancaran antar sel, dan masalah stasiun pangkalan LOS dan NLOS. Ini juga menjadi arah penelitian mengenai komunikasi nirkabel yang bagus. Sekarang, banyak orang di dunia akademis mempertimbangkan untuk membagi sektor dalam cakupan stasiun pangkalan untuk membantu pengalihan sinar multi-antena.

Massive MIMO

Sistem multi-antena dalam komunikasi nirkabel perlu menetapkan berat ke setiap antena untuk meningkatkan keragaman spasial dan/atau tercapainya multipleksing. Pada kenyataannya, algoritma ini non-linear dan secara komputasi pun terbilang rumit. Semakin banyak adanya antena akan menjadi semakin rumit.

Tapi yang mengejutkan adalah ketika jumlah antena ini sangatlah besar, precoding linier yang sederhana dapat mendekati hasil yang optimal dengan sangat baik. Massive MIMO sudah menarik banyak perhatian sejak mereka diusulkan.

Massive MIMO dalam 5G dapat diaplikasikan dalam banyak hal, tidak hanya stasiun pangkalan makro besar tetapi pemancar gelombang milimeter kecil juga dapat dilengkapi dengan sistem Massive MIMO. Karena antena gelombang milimeter memiliki pancaran yang sempit dan panjang antena yang pendek, antena tipe ini lebih cocok untuk aplikasi Massive MIMO.

Kembali lagi ke topik awal, manfaat Massive MIMO adalah memaksimalkan penggunaan sumber daya wilayah udara. Ia dapat menyediakan beberapa pancaran yang melayani pengguna sel pada saat yang sama melalui beamforming, dan secara bersamaan dapat meningkatkan rasio signal-to-noise pengguna dan meningkatkan kecepatan transmisi data.

Bagian 2. Bagaimana 5G mengurangi penundaan transmisi?

Latensi yang kita bicarakan di sini adalah latensi bolak-balik, yang mungkin dapat dipahami sebagai total waktu yang diperlukan data untuk melakukan perjalanan antara jaringan akses dan jaringan inti. Karena kecepatan propagasi radio relatif tetap dan tidak dapat dikompres, ada dua cara untuk menguranginya: mengurangi kehilangan sinyal dan mengompres proses jaringan. Cara untuk mengurangi kehilangan sinyal adalah dengan meminimalkan pensinyalan yang tidak perlu, seperti

• Mengurangi waktu estimasi saluran melalui teknologi full-duplex,
• Mengurangi CP prefiks dari sinyal OFDM, dan kompres panjang frame OFDM.
• Mendesain stasiun pemancar gelombang milimeter melalui grid untuk mengurangi interferensi dan penundaan

Mengompres jaringan

Mengompresi proses jaringan dan pemahaman gambar berfungsi untuk meratakan hierarki perusahaan dan mendesentralisasikan kekuatan pengambilan keputusan. Dengan cara ini, jumlah "pelaporan" akan lebih sedikit, dan pengeluaran yang tidak perlu dalam jaringan akan berkurang secara signifikan. Hal ini juga diungkapkan oleh responden lainnya.

Cara standar untuk mengompres jaringan inti adalah "jangan melalui unit pemrosesan yang tidak perlu", dengan kata lain, struktur kontrol harus dipisahkan dari struktur transmisi data. Tentu saja, masih ada banyak solusi lainnya.

Cara yang lebih baik untuk mengompres struktur jaringan adalah dengan menggunakan "komputasi fog", yang sangat populer di dunia akademik, yaitu mendesentralisasi beberapa tugas komputasi yang berulang dan menggunakan terminal akses nirkabel (stasiun basis, dan lain-lain.) sebagai unit pemrosesan komputasi. Ini dapat digunakan sebagai alternatif untuk "cache komputasi", yang mengurangi latensi jaringan dengan jumlah yang besar.

Cara yang lainnya sangatlah normal, dan tentu saja arah penelitian yang sangat populer ini adalah tentang "caching nirkabel". Gagasan ini berfungsi untuk meng-cache konten agar dapat mengurangi tertundanya transmisi.

Komputasi Fog

Komputasi fog Ini adalah kemajuan dari bagian penundaan dalam 5G, terutama teknologi lapisan MAC, yang berbicara tentang penjadwalan sumber daya secara efektif dan cara mengurangi penundaan. Ada banyak indikator berbeda lainnya dalam 5G, seperti "pengurangan konsumsi energi", "peningkatan kualitas layanan pengguna", dan "peningkatan kapasitas sel". Setiap kalimat di sini adalah topik yang sangat besar. Ada banyak lembaga penelitian yang menanganinya. Berbagai universitas telah melakukan pekerjaan dengan baik, dan ada banyak orang yang belajar di setiap area-area kecil ini, tetapi karena hal ini tidak ada hubungannya dengan masalah tersebut, kami tidak akan menjelaskannya secara detail.

Oleh karena itu, Anda sekarang dapat melihat bahwa 5G merupakan hasil kerjasama antara industri komunikasi dan akademisi. Organisasi standar (industri) mengusulkan indikator, memilih teknologi yang sesuai, dan memandu arahan teknis, sedangkan lembaga penelitian dan universitas mengusulkan solusi untuk meningkatkan jalur teknisnya.

iPhone 14: Semua Info yang Perlu Anda Ketahui

iPhone 13 vs. iPhone 14: Mana yang Lebih Baik?

5 Penggunakan Aplikasi MDM yang Sangat Sering Diketahui

7 Kelebihan dan Kekurangan dari Mobile Device Management

Caroline Laurent

staff Editor