Teknologi jaringan 5G | Pixabay/ADMC
25 Jul 2021, 17:35 WIB

Faktor yang Pengaruhi Kecepatan Jaringan 5G

Setidaknya ada enam faktor yang mempengaruhi kecepatan jaringan 5G.

GAGUK ZAKARIAPraktisi Telekomunikasi, Bekerja di Amerika Serikat

 

Jaringan 5G di Indonesia sudah mulai tersedia. Jaringan 5G adalah generasi terkini komunikasi seluler yang diharapkan bisa mencapai kecepatan maksimum 20 giga bit per second (Gbps) [ITU IMT-2020], yaitu 20 kali lebih cepat dari 4G [ITU IMT-Advanced].

Kecepatan 5G ini menunjang kebutuhan aplikasi modern, seperti high-definition video conferencing, augmented reality, live sport broadcasting. dan lain-lain. 

Terkait

Beberapa operator seluler telah memenangkan lelang frekuensi 2,3 GHz untuk jaringan 5G. Frekuensi 2,3 GHz adalah bagian dari rentang frekuensi FR1 yang ditetapkan 3GPP (3gpp.org) sebagi induk organisasi pembuat spesifikasi 5G. Rentang frekuensi yang lain adalah FR2 untuk frekuensi di atas 24 GHz. FR2 dikenal dengan millimeter wave (mmWave). 

Formula di 3GPP spesifikasi 38.306 bisa dipakai untuk menghitung data rate atau kecepatan di udara 5G. Kalau kita ambil frekuensi 2,3 GHz sebagai contoh dan dengan lebar spektrum 50 MHz, kecepatan teoretis yang bisa dicapai sekitar 13 Mbps sampai 1,1 Gbps bergantung dari konfigurasi 5G base station (disebut gNB) dan kapabilitas dari ponsel. Perlu dicatat bahwa kecepatan bahwa 5G tidak lebih baik dari kecepatan 4G. 

Berikut ini pembahasan singkat faktor utama yang mempengaruhi kecepatan jaringan 5G.

1. Rentang Frekuensi

Seperi disebutkan di atas, ada dua rentang frekuensi yang sudah dispesifikasikan, yaitu FR1 dan FR2. FR1 memungkinkan penggunaan single carrier (carrier tunggal) dengan lebar spektrum 5 MHz sampai 100 MHz. FR2 memungkinkan penggunaan single carrier dengan lebar spektrum dari 50MHz sampai 400 MHz. 

Carrier itu bisa dibayangkan sebagai truk. Carrier dengan spektrum sempit dimisalkan truk dengan daya angkutnya sedikit. Carrier dengan spektrum lebar bisa dimisalkan truk dengan daya angkut banyak. Dengan spektrum lebar, maka banyak data yang bisa dikirim alias kecepatannya lebih tinggi.

Dengan FR2, secara teoretis 5G bisa mendekati 20 Gbps. Di sisi lain, redaman sinyal FR2 sangat besar sehingga liputannya sempit. 

Pemakaian FR1 atau FR2 untuk jaringan 5G bergantung dari target pemakaian. Untuk keperluan kecepatan tinggi dan liputan sempit seperti di stadion olahraga, FR2 adalah pilihan utama. Untuk liputan luas walaupun kecepatan lebih rendah, FR1 lebih disukai. 

2. Carrier Aggregation 

Carrier aggregation (CA -penggabungan carrier) digunakan untuk meningkatkan kecepatan. Kalau gNB menggabungkan dua carrier untuk satu ponsel, data yang dikirim ke ponsel dibagi dan dikirim melalui kedua carrier sehingga ponsel tersebut menerima data lebih cepat daripada kalau dikirim melalui satu carrier.

3. Massive Multi Input Multi Output (MIMO)

MIMO adalah konsep di 4G yang diperkaya di 5G yang dikenal dengan massive MIMO di mana setiap gNB dilengkapi dengan ratusan antena. Dengan beamforming (pembentukan beam), dari ratusan antena tersebut dibuat banyak beam (saluran data), di mana setiap ponsel diberi satu atau lebih beam. Kalau gNB dimisalkan sebagai tempat air, beam bisa dimisalkan sebagai keran untuk mendapat air. 

Ada dua tipe MIMO di 5G, yaitu Single User MIMO (SU-MIMO) dan Multi User MIMO (MU-MIMO). SU-MIMO adalah teknik menggunakan beberapa beam (beberapa keran) untuk mengirim data ke satu ponsel sehingga kecepatan untuk ponsel ini bisa ditingkatkan. MU-MIMO adalah teknik menggunakan beam (keran) yang berbeda untuk pengiriman data ke setiap ponsel sehingga kapasitas sel bisa ditingkatkan.

4. Modulation dan Coding Scheme

Modulation dan Coding Scheme (MCS) adalah teknik untuk mengubah modulasi dan coding berdasarkan kondisi kanal komunikasi. Modulasi adalah cara untuk mengubah data digital (bit) menjadi analog sehingga bisa dikirim di kanal komunikasi. Sedangkan coding adalah cara untuk melindungi data agar lebih tahan terhadap error.

5G menggunakan modulasi QPSK sampai 256 QAM. Satu simbol QPSK merepresentasikan 2 bit data, sedangkan satu simbol 256 QAM merepresentasikan 8 bit data. Dengan 256 QAM kecepatan yang bisa dicapai adalah empat kali kecepatan dari QPSK. 

Untuk kondisi kanal yang baik, 256 QAM digunakan untuk meningkatkan kecepatan. Untuk kondisi kanal yang kurang baik, QPSK digunakan untuk menurunkan kepekaan dari error. Dari laporan ponsel, gNB bisa mengubah MCS untuk menyesuaikan dengan kondisi kanal.

5. Lokasi Ponsel

Semakin jauh jarak ponsel dari gNB, semakin besar redaman sinyalnya (path loss). Karena sinyal pada ponsel di pinggir sel lebih lemah dari yang dekat gNB, maka kecepatan ponsel di pinggir sel akan lebih rendah. Teknik Dual Connectivity (DC) bisa dipakai untuk meningkatkan kecepatan ponsel di pinggir sel.

DC adalah teknik di mana satu ponsel bisa berhubungan dengan dua gNB. Data untuk ponsel tersebut dibagi dan dikirim melalui ke dua gNB. Jadi meskipun kecepatan data dari masing-masing gNB adalah rendah, tapi karena data dipecah dua maka ponsel tersebut dapat menerima data lebih cepat.

DC bisa dimisalkan dua tempat air masing-masing dengan keran kecil. Ember yang diisi bersamaan dari dua keran lebih cepat penuh dari ember yang diisi dari satu keran.

Di sini perlu bagi operator untuk mengoptimalkan lokasi gNB sehingga kemungkinan ponsel bisa mendapatkan sinyal dari dua gNB adalah besar. 

6. Beban Jaringan

Semakin banyak ponsel di suatu sel, maka semakin rendah kecepatan yang dirasakan karena resources dari gNB akan dibagi ke semua ponsel di sel tersebut. Resources bisa dimisalkan seperti kue dan beban jaringan dimisalkan banyaknya orang yang mau diberi kue. Semakin banyak orang yang mau diberi kue, lebih sedikit porsi kue untuk setiap orang.

Ada juga orang “istimewa” yang bagiannya tetap tidak bergantung banyaknya orang yang mau diberi kue. Orang istimewa ini adalah aplikasi dengan Guranteed Bit Rate (GBR) di mana kecepatannya tetap tidak bergantung jumlah ponsel di sel. Adapun orang biasa adalah aplikasi dengan non-GBR di mana kecepatan bisa turun naik.

Contoh aplikasi GBR adalah 5G Voice over NR (VoNR), yaitu komunikasi suara dengan high-definition voice yang menghasilkan suara lebih jernih. Contoh aplikasi non-GBR adalah YouTube.

Apabila di sel ada ponsel dengan aplikasi VoNR dan YouTube, maka kecepatan menonton YouTube bisa berkurang karena gNB harus memenuhi kebutuhan VoNR dulu.

7. User Experience

User experience adalah kecepatan di level aplikasi yang selalu lebih rendah dari kecepatan di udara. Kecepatan aplikasi dipengaruhi antara lain penjadwalan pengiriman data (scheduling), pengiriman ulang karena ada error, prioritas data, dan overhead yaitu tambahan header pada data.

Ambil contoh YouTube. YouTube video biasanya dikirim dengan menggunakan TCP protocol di mana server akan mengirim paket berikutnya kalau paket sebelumnya sudah dijawab oleh penerima. Bila ada paket error di jalur komunikasi, TCP server akan mengirim ulang paket tersebut.

TCP juga menambahkan header pada paket-paket yang dikirim. Karakter TCP akan menurunkan kecepatan menonton video YouTube. Selanjutnya di gNB juga ada penjadwalan paket di mana paket-paket yang datang dikirim berdasarkan algoritma penjadwalan. Kalau ada data dengan prioritas yang lebih tinggi (GBR) seperti VoNR, kecepatan YouTube (non-GBR) akan berkurang.

 
5G memang diharapkan memberikan transfer data dengan kecepatan tinggi.
 
 

5G memang diharapkan memberikan transfer data dengan kecepatan tinggi. Namun untuk mencapai kecepatan tinggi, apalagi sampai 20 Gbps, banyak faktor yang harus dipenuhi oleh operator seluler seperti scheduling yang baik, penempatan gNB yang optimum, penggunaan SU-MIMO, MU-MIMO, CA, DC, frekuensi yang dipakai, dan lain-lain.

Pemakai juga perlu menyadari bahwa ada beberapa faktor di ponsel untuk mendapatkan kecepatan tinggi, antara lain, banyaknya antena, frekuensi yang dipakai, dan kemampuan CA dan DC.

Selain itu, penting bagi pemerintah untuk membuka lebih banyak spektrum yang bisa dimanfaatkan untuk meningkatkan kecepatan jaringan 5G.

 

*Penulis bekerja pada perusahaan telekomunikasi di Amerika Serikat di bidang Research dan System Design tentang GEO/LEO satellite constellation yang diintegrasi dengan jaringan 3G/4G/5G. Penulis memiliki sekitar 15+ granted dan pending USA patent di bidang GEO/LEO satellite dan 3G/4G/5G.


×