ISU – ISU DAN TANTANGAN DALAM IMPLEMENTASI 4G MOBILE SYSTEM

TUGAS MATA KULIAH TEKNOLOGI INFORMASI DAN KOMUNIKASI
Setiyo Budi / 126060300111042
Sistem Komunikasi dan Informasi / Dosen : Ahmad Nadzir, Ph.D. / PMDFT UB 2013
 

Abstrak

Semakin pesatnya perkembangan jaringan komunikasi nirkabel, diharapkan sistem mobile generasi keempat akan diluncurkan dalam beberapa dekade. Sistem mobile 4G nampaknya akan berfokus pengintegrasian teknologi nirkabel yang ada termasuk GSM, LAN nirkabel, dan Bluetooth. Hal ini kontras dengan 3G, yang hanya berfokus pada pengembangan standar baru dan perangkat keras. Sistem 4G akan mendukung layanan yang komprehensif dan personal, memberikan kinerja sistem yang stabil dan kualitas layanan yang memuaskan. Namun, migrasi sistem saat ini untuk 4G memunculkan tantangan yang besar. Artikel ini tantangan – tantangan tersebut akan dibahas berdasarkan topik – topik utama yaitu Mobile Station, sistem, dan aspek pelayanan. Solusi yang disarankan untuk penelitian selanjutnya juga akan dikaji.

Sementara itu, peneliti dan vendor mengekspresikan minat yang tumbuh di 4G Wireless Network yang mendukung roaming global di beberapa wireless dan ponsel jaringan-misalnya, dari jaringan selular ke jaringan berbasis satelit ke-bandwidth tinggi LAN nirkabel. Dengan fitur ini, pengguna akan memiliki akses ke berbagai layanan, peningkatan jangkauan, kenyamanan, satu tagihan, dan akses wireless yang lebih handal, bahkan dengan kegagalan atau kehilangan satu atau lebih jaringan. Jaringan 4G juga akan memiliki kemampuan (feature) IP interoperabilitas untuk akses internet mobile yang tanpa batas dan bit rate dari 50 Mbps atau lebih. Kemampuan yang demikian menimbulkan isu – isu masalah dalam penerapannya antara lain : akses, handoff, koordinasi lokasi, koordinasi sumber daya untuk menambah pengguna baru, dukungan untuk multicasting, dukungan untuk kualitas layanan, keamanan dan otentikasi, kegagalan jaringan dan backup, serta harga dan penagihan.

Pendahuluan

Sistem mobile Generasi kedua (2G) sangat sukses pada dekade sebelumnya. Keberhasilannya mendorong pengembangan sistem mobile generasi ketiga (3G). Sistem 2G, seperti GSM, IS-95, dan cdmaOne, yang dirancang untuk mengirimkan percakapan dan-low-bit-rate data, sementara sistem 3G dirancang untuk menyediakan layanan yang lebih tinggi-data-rate-nya. Selama evolusi dari 2G ke 3G, berbagai sistem nirkabel, termasuk GPRS, IMT-2000, Bluetooth, WLAN, dan HiperLAN, telah dikembangkan. Semua sistem ini dirancang secara independen, menargetkan berbagai jenis layanan, kecepatan data, dan pengguna. Karena hal tersebut, semua sistem ini memiliki kelebihan dan kekurangan mereka sendiri, tidak ada sistem tunggal yang cukup baik untuk menggantikan semua teknologi lainnya. Daripada melakukan upaya dalam mengembangkan interface radio baru dan teknologi untuk sistem 4G, yang beberapa peneliti telah lakukan, dipercaya bahwa membangun sistem 4G yang mengintegrasikan sistem nirkabel yang telah ada maupun yang baru dikembangkan adalah pilihan yang lebih baik.

Para peneliti sedang mengembangkan kerangka kerja untuk jaringan 4G di masa depan. Program – program penelitian yang berbeda, seperti Mobile VCE, MIRAI, dan DoCoMo, memiliki visi sendiri- sendiri pada fitur 4G dan implementasinya. Beberapa fitur utama (terutama dari sudut pandang pengguna) dari jaringan 4G dinyatakan sebagai berikut:

• High Usability / kehandalan tinggi : kapanpun, dimanapun, dan dengan teknologi apapun
• Dukungan untuk layanan multimedia dengan biaya transmisi yang murah
• Personalisasi
• Layanan Terpadu / Integrated services

Pertama, jaringan 4G adalah jaringan heterogen berbasis all-IP yang memungkinkan pengguna untuk menggunakan sistem setiap saat dan dimana saja. Pengguna membawa terminal terintegrasi serta dapat menggunakan berbagai aplikasi yang disediakan oleh beberapa jaringan nirkabel. Kedua, sistem 4G tidak hanya memberikan layanan telekomunikasi, namun juga layanan data dan multimedia. Untuk mendukung layanan multimedia, layanan high-data-rate dengan keandalan sistem yang baik akan diberikan. Pada saat yang sama, biaya transmisi per-bit yang rendah akan dipertahankan. Ketiga, layanan pribadi akan disediakan oleh jaringan generasi baru ini. Diharapkan bahwa ketika layanan 4G yang diluncurkan, pengguna di lokasi yang sangat berbeda, baik pekerjaan maupun kelas ekonominya akan menggunakan layanan ini. Dalam rangka memenuhi tuntutan para pengguna yang beragam, penyedia layanan harus merancang layanan pribadi dan disesuaikan dengan mereka. Akhirnya, sistem 4G juga menyediakan fasilitas untuk layanan terpadu. Pengguna dapat menggunakan beberapa layanan dari setiap penyedia layanan pada waktu yang sama. Bayangkan saja pengguna ponsel 4G, Mary, yang mencari informasi tentang film yang diputar di bioskop-bioskop terdekat. Ponselnya sekaligus dapat terhubung ke sistem nirkabel yang berbeda. Ini sistem nirkabel mungkin termasuk Global Positioning System (GPS) (untuk melacak lokasi nya saat ini), LAN nirkabel (untuk menerima preview film di bioskop-bioskop di dekatnya), dan kode-division multiple access (CDMA) (untuk membuat telepon panggilan ke salah satu bioskop). Dalam contoh ini, Mary benar-benar menggunakan beberapa layanan nirkabel yang berbeda dalam kualitas layanan (QoS) tingkat, kebijakan keamanan, pengaturan perangkat, metode pengisian, dan aplikasi. Ini akan menjadi sebuah revolusi yang signifikan jika layanan yang sangat terintegrasi tersebut dimungkinkan dalam aplikasi mobile 4G.

Untuk bermigrasi dar sistem yang digunakan saat ini menuju 4G dengan fitur yang disebutkan di atas, kita harus menghadapi sejumlah tantangan. Dalam artikel ini tantangan tersebut difokuskan dan dikelompokkan ke dalam berbagai bidang penelitian. Sebuah gambaran dari tantangan pada sistem heterogen pada masa depan akan diberikan. Setiap gambaran tantangan akan dikaji secara detail. Artikel ini kemudian menyimpulkan sejumlah kajian tersebut.

TINJAUAN TANTANGAN DALAM PENGINTEGRASIAN SISTEM YANG HETEROGEN

Akan lebih mudah untuk mendiskusikan tantangan (dan solusi yang diajukan) dengan mengelompokkannya ke dalam tiga aspek yang berbeda yaitu: mobile station, sistem, dan layanan. Masing-masing aspek tersebut mengarah ke beberapa bidang penelitian yang penting.

TANTANGAN PENELITIAN

Pada bagian ini masing-masing daerah penelitian utama yang tercantum dalam Tabel 1 akan dijelaskan secara rinci.

MOBILE STATION

Multimode Terminal Pengguna - Dalam rangka untuk menggunakan berbagai macam layanan dan jaringan nirkabel di sistem 4G, terminal pengguna multimode sangat penting karena mereka dapat beradaptasi dengan jaringan nirkabel yang berbeda dengan konfigurasi ulang sendiri. Ini menghilangkan kebutuhan untuk menggunakan beberapa terminal (atau beberapa komponen perangkat keras dalam terminal). Cara yang paling menjanjikan pelaksanaan terminal pengguna multimode adalah untuk mengadopsi pendekatan radio perangkat lunak [1]. Gambar 1 menunjukkan desain radio perangkat lunak yang ideal. Bagian analog dari penerima terdiri dari antena, bandpass filter (BPF), dan penguat suara rendah (LNA). Sinyal analog yang diterima didigitalkan oleh konverter analog / digital (ADC) segera setelah proses analog. Pengolahan di tahap berikutnya (biasanya masih analog pengolahan di terminal konvensional) selanjutnya dilakukan oleh baseband digital signal processor reprogrammable (DSP). DSP akan memproses sinyal digital sesuai dengan lingkungan nirkabel. Sayangnya, teknologi radio perangkat lunak saat ini tidak sepenuhnya layak untuk semua jaringan nirkabel yang berbeda karena masalah teknologi berikut.
Pertama, adalah mustahil untuk memiliki hanya satu antena dan satu LNA untuk melayani berbagai pita frekuensi (yaitu, untuk menutupi band dari semua jaringan nirkabel 4G). Satu-satunya solusi adalah dengan menggunakan beberapa bagian analog untuk bekerja di band frekuensi yang berbeda. Hal ini tentu meningkatkan kompleksitas desain dan ukuran fisik terminal. Tantangan kedua adalah bahwa ADC yang ada tidak cukup cepat. Sebagai contoh, GSM dan Universal Mobile Telecommunications Layanan (UMTS) bentuk gelombang memerlukan resolusi setidaknya 17 bit dengan tingkat sampling yang sangat tinggi (lebih dari 100 Msamples / s). Untuk memberikan resolusi bit seperti, kecepatan ADC tercepat saat ini masih 2-3 lipat lebih lambat dari yang dibutuhkan.
Akhirnya, untuk memungkinkan eksekusi real-time software melaksanakan fungsi antarmuka radio seperti konversi frekuensi, digital penyaringan, menyebarkan, dan despreading, DSP paralel harus digunakan. Hal ini juga menimbulkan masalah seperti kompleksitas sirkuit tinggi, dan konsumsi daya tinggi dan disipasi.

Wireless System Discovery- Untuk menggunakan layanan 4G, terminal pengguna multimode harus dapat memilih sistem nirkabel sasaran. Dalam sistem GSM saat ini, BTS berkala menyiarkan sinyal pesan untuk berlangganan layanan untuk stasiun bergerak. Namun, proses ini menjadi rumit dalam 4G sistem heterogen karena perbedaan dalam teknologi nirkabel dan protokol akses. Salah satu solusi yang diusulkan adalah dengan menggunakan software radio perangkat yang dapat memindai jaringan yang tersedia.

Setelah scanning, mereka akan memuat perangkat lunak yang diperlukan dan mengkonfigurasi ulang diri untuk jaringan yang dipilih. Ada sejumlah cara untuk memfasilitasi pengunduhan modul perangkat lunak [2].

Gambar 2 menunjukkan contoh bagaimana terminal multimode melekat ke WLAN adalah pemindaian jaringan nirkabel yang tersedia. Setelah terminal menemukan sistem yang tersedia, dapat men-download perangkat lunak yang sesuai untuk mengkonfigurasi ulang perangkat lunak radio. Seperti ditunjukkan, perangkat lunak dapat didownload dari media seperti server PC, kartu pintar, atau kartu memori, atau melalui udara (OTA). Setiap metode download memiliki kelebihan dan kekurangan sehubungan dengan kecepatan, akurasi, penggunaan sumber daya, dan kenyamanan. OTA adalah cara yang paling menantang untuk mencapai penemuan sistem nirkabel, tetapi ketersediaannya membebaskan pengguna dari kebosanan men-download. Operator juga akan menikmati manajemen jaringan disederhanakan. Le dan Aghvami [2] mengusulkan sebuah pendekatan download OTA di mana terminal pengguna multimode terus memonitor siaran yang telah ditetapkan channel (pilot global dan men-download channel, GPDCH) untuk memeriksa jaringan yang tersedia. Setelah mereka mendeteksi jaringan yang tersedia baru, mereka dapat memutuskan apakah atau tidak perubahan harus dibuat. Seperti yang ditunjukkan dalam [2], kita masih perlu untuk memecahkan masalah seperti lama waktu download dan kecepatan lambat GPDCH tersebut.

 Contonue ....