Kita denganr bahwa throughput LTE bisa mencapai 100Mbps. Darimana sih angka itu? Beneran bisa sampai 100Mbps? Disini kita akan bahas hal tersebut.

Mengingat kembali yang telah dijelaskan pada bagian Air Interface 4G LTE, 1 RB(Resource Block) terdiri dari 12 subcarrier dan 7 timeslot. 1 RB memiliki bandwidth 180kHz dan waktu interval 0.5ms. RB setara dengan 84 RE(Resource Element) dimana 1 RE memiliki 1 simbol OFDMA

Karena konfigurasi bandwidth LTE ada 6 macam, maka throughput maksimal yang diberikan pun akan berbeda karena jumlah RBnya berbeda. Besar throughput sangat dipengaruhi oleh jumlah RB yang dapat diberikan kepada user. Jadi, pertama-tama kita harus menghitung jumlah RB yang ada pada setiap konfigurasi bandwidth:

Untuk contoh, kita akan menghitung jumlah RB pada konfigurasi bandwidth 20MHz:

Note:

Untuk melihat "jumlah bandwidth yang terpakai" setiap konfigurasi bandwidth lihat di: Air Interface 4G LTE.

Dengan rumus yang sama, kita cari jumlah RB pada semua konfigurasi bandwidth, dan berikut ini adalah hasilnya:

Setelah mengetahui jumlah RB pada masing-masing konfigurasi bandwidth, kita dapat menghitung throughput LTE dengan menggunakan rumus berikut:

Angka 84 berasal dari jumlah RE dalam 1 RB, sedangkan besar dari faktor modulasi bermacam-macam bergantung dari modulasi yang dipakai:

1. BPSK = 1
2. QPSK = 2
3. 16-QAM = 4
4. 64-QAM = 6

Untuk contoh, kita akan menghitung throughput maksimal LTE pada Bandwidth 20MHz dengan modulasi 64-QAM:

Nah, sekarang kita sudah tau kan angka 100Mbps itu darimana? Tapi benarkah kecepatan maksimumnya segitu? TIDAK!

Pada 4G, 3GPP memperkenal teknologi MIMO(Multi Input Multi Output), dengan teknologi ini kita masih dapat meningkatkan throughput LTE hingga 2x lipat dengan 2x2 MIMO atau 4x lipat dengan 4x4 MIMO.

Sekilas Teknologi MIMO Pada Wireless Broadband

Salah satu alasan dari perkembangan broadband (pita lebar ) adalah perkembangan kebutuhanakan informasi yang tidak terbatas. Ilmu pengetahuan dan Next Generation Network (NGN) merupakan hal yang potensial dalam dalam mengubah
industri telekomunikasi dan informatikaTIK) . Perkembangan ini juga terkait dengan kebutuhan akan bandwidth yang besar dalammenjalankan suatu aplikasi tertentu. Kebutuhan akan akses broadband terutama internetselama ini masih banyak dipenuhi melalui fiber optic. Penggunaan fiber optic mempunyaikelemahan antara lain biaya penggelaran yang mahal serta mobilitas yang hampir tidakmemungkinkan. Kelemahan ini memunculkan adanya suatu teknologi yang mampu mempunyaikemampuan dalam transfer rate yang besar dan juga mempunyai kemampuan mobilitas yang tinggi. Hal ini melandasi adanya mobile broadband.

Perkembangan teknologi 3G memungkinkan ekspansi dalam hal mobile bandwidth dankapasitas. Selain itu sekarang mulai muncul teknolgi baru yaitu WiMAX yang disebut-sebutsebagai teknologi 4G. Perkembangan ini sangat ditentukan oleh perkembangan dalam teknologiteleomunikasi antara lain adalah perkembangan MIMO( Multiple Input, Multiple Output) danOFDM ( Orthogonal Divison Multiplexing).

Orthogonal Divison Multiplexing (OFDM)

OFDM merupakan teknologi yang terbukti dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan mengenai berbagai macam propagasi (multipath), termasuk kondisi NLOS antara BS (base Station) dan SS (subsriceber Station). OFDM juga dapat mengatasi permasalahan delay spread dan Intersymbol Interference (ISI). Sinyal OFDM dibentuk oleh beberapa sinyal sempit yang dipancarkan secara paralel untuk setiap informasi yang dikirim. Gambar memperlihatkan perbandingan sinyal OFDM dengan Single carrier yang melewatkan informasi secara serial. Sub-channellization diterapkan pada sinyal uplink dari SS atau CPE (Customer Premises Equipment) dan bersifat optional.


MIMO (Multiple Output Multiple Input)

Secara sederhana multiple-input and multiple-output (MIMO) adalah penggunaan multipe antena baik di pemancar (transmitter) dan juga di penerima (receiver) untuk meningkatkan performance teleomunikasi. MIMO sendiri merupakan salah satu bentuk dari Smart Antenna. MIMO digunakan dalah teknologi komunikasi wireless karena mempunyai kemampuan signifikan dalam meningkatkan data troughput tanpa adanya tambahan bandwith maupun transmit power (daya pemancar).

Spatial multiplexing dalam MIMO memungkinkan transfer rate yang tinggi karena sinyal dipecah (split) menjadi multiple lower rate stream ( aliran data kecepatan rendah yang majemuk) dan masing masing aliran (stream) di pancarkan (transmit) dalam antena yang berbeda dalam satu kanal frekuensi (frequency channel). Jika sinyal ini sampai kepada antena penerima, akan memisahkan aliran (stream) ini dan membuat kanal paralel (parallel channel). Spatial Multiplexing sangat bermanfaat dalam meningkatkan kapasitas kanal agar lebih tinggi.

Teknik Spatial Multiplexing membuat penerima (receiver) sangat komplek dan biasanya digabungkan dengan Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) atau Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) dimana problem multipath dapat diatasi dengan efisien. Penggunaan MIMO dan OFDM secara bersama antara lain pada standar IEEE dan juga IEEE 802.16e standard n yang akan segera diluncurkan. Standar komunikasi 3G juga mengakomodasi MIMO dan OFDM. Standar IEEE 802.16e merupakan salah satu standar dari WiMAX.

*) Ketua Departmen Teknik Elektro UI dalam mata kuliah Jaringan Komputer Masa Depan


True Multiple Input Multiple Output (True MIMO) - Lebih Cepat, Lebih Jauh

True MIMO: Menangkap pantulan dari gelombang

Teknologi True MIMO hadir sebagai pengembangan dari teknologi wireless biasa yang menggunakan prinsip Single Input Single Output (SISO). Teknologi wireless konvensional yang biasa digunakan hanya menggunakan satu input dan satu output (dengan satu antena). Teknologi True MIMO menggunakan minimal dua antena (pada umumnya digunakan tiga). Semakin banyak antena yang digunakan tentunya akan semakin baik.

Prinsip kerja True MIMO sebenarnya memanfaatkan “kelemahan” dari mekanisme perambatan gelombang. Dalam sebuah ruangan yang memiliki banyak benda, sebuah gelombang yang membentur benda tentunya akan dipantulkan menjadi beberapa gelombang (disebut multipath fading). Pantulan ini bisa jadi akan melemahkan gelombang tersebut.


Keunikan dari teknologi True MIMO adalah ia akan memanfaatkan multipath fading ini dengan menggunakan algoritma khusus yang diimplementasikan dalam chip Digital Signal Processor (DSP)-nya. Agak rumit jika membahas secara detail algoritma yang digunakan, namun secara umum, teknologi True MIMO ini sangat bergantung dengan terjadinya efek pantulan ini. Sisi positifnya adalah efek pantulan ini sangat sering ditemukan pada aplikasi wireless dalam gedung atau perkantoran. Kondisi demikian tentu akan membuat kinerja dari perangkat True MIMO menjadi lebih maksimal.

Perangkat yang telah mengadopsi teknologi True MIMO pada dasarnya menggunakan chipset AGN100 (sebagai Baseband/MAC processor) dan chipset AGN 100RF (sebagai transceiver) dari Airgo Networks. Airgo Networks juga telah mempatenkan teknologi multi antena yang digunakan pada perangkat True MIMO. Saat ini, teknologi True MIMO bisa diimplementasikan pada jaringan 802.11a/b/g (2,4 dan 5 GHz) dengan kecepatan maksimal sampai 108 Mbps.

Prinsip kerja True MIMO:
1. Wireless client akan mengirimkan data dengan kecepatan maksimal 108 Mbps.
2. Encoder akan memecah data stream menjadi beberapa stream dengan kecepatan yang lebih rendah (misal: Sebuah stream 108 Mbps dipecah menjadi dua stream 54 Mbps).
3. Transmitter akan mengirim kedua data stream tersebut dengan menggunakan antena yang berbeda, tetapi masih dalam satu channel.
4. Sinyal yang dikirim tentunya akan menemui hambatan dan dipantulkan sehingga membentuk multiple paths. Teknologi MIMO akan mengubah “paths” ini menjadi virtual channel yang akan membawa data stream.
5. Dua atau lebih antena akan mengumpulkan sinyal-sinyal tersebut. Algoritma khusus akan menggabungkan sinyal-sinyal tersebut untuk membentuk sebuah stream yang lengkap (108 Mbps).


Teknologi Antenna MIMO WiFi

Teknologi Antenna Multiple-Input-Multiple-Output Yang Bisa Meningkatkan Kecepatan Dan Jangkauan Jaringan Wireless

IEEE 802.11n dibuat berdasarkan standard sebelumnya 802.11 dengan menambahkan Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) dan operasi Channel-bonding / 40 Mhz pada layer Physical, dan aggregasi frame pada layer MAC.

MIMO menggunakan beberapa antenna transmitter dan receiver untuk memperbaiki kinerja systemnya. MIMO adalah technology yang menggunakan beberapa antenna untuk secara koheren mengurai lebih banyak informasi dibanding menggunakan satu antenna tunggal. Dua keuntungan penting yang diberikan kepada 802.11n adalah keragaman antenna dan multiplexing spatial.

Teknology MIMO mengandalkan sinyal-2 dari berbagai arah. Sinyal-2 dari berbagai arah ini adalah pantulan sinyal-2 yang sampai pada antenna penerima beberapa saat setelah transmisi sinyal utama yang satu garis (Line of sight) sampai. Pada jaringan 802.11a/b/g yang bukan MIMO, sinyal-2 dari berbagai arah ini diterima sebagai interferensi yang hanya mengurangi kemampuan penerima untuk mengumpulkan informasi yang ada dalam sinyal. Technology MIMO menggunakan sinyal dari berbagai arah ini untuk menaikkan kemampuan receiver untuk mengurai informasi yang dibawah oleh sinyal ini.


Satu lagi kemampuan teknologi MIMO ini adalah Spatial Division Multiplexing (SDM). SDM melakukan multiplexing secara spatial beberapa stream data independent, secara simultan di transfer didalam satu spectral channel bandwidth. MIMO SDM dapat secara significant menaikkan aliran data seiring naiknya jumlah stream data yang berserakan bisa diurai. Setiap stream data berserakan ini memerlukan suatu antenna yang berlainan pada kedua transmitter dan receiver. Sebagai tambahan, technology MIMO memerlukan suatu rantai frequency yang terpisah dan juga converter analog-to-digital untuk masing-2 antenna MIMO yang dalam proses conversi ini memerlukan biaya implementasi yang lebih tinggi dibanding dengan system teknologi non-MIMO.


Channel Bonding, yang juga dikenal dengan channel 40 MHz, adalah teknologi ke dua yang dipasang pada standard 802.11n yang dapat secara simultan menggunakan dua channel terpisah yang tidak saling tumpang tindih untuk mentransfer data. Channel bonding menaikkan jumlah data yang dapat ditransmisikan. Operasi Modus 40 MHz menggunakan dua band 20 MHz yang berdekatan. Hal ini membuat pendobelan langsung dari rate data PHY dari suatu channel band tunggal 20 MHz. (Perlu dicatat bahwa MAC dan level aliran user tidak akan dobel).

Teknologi arsitektur coupling MIMO dengan channel bandwidth yang lebih lebar menawarkan peluang menciptakan pendekatan yang sangat powerful dan cost-efektif untuk meningkatkan rate transfer physical.

Technology MIMO ini banyak diadopsikan kepada banyak piranti wireless dari kartu jaringan wireless sampai wireless router seperti WRT160N Linksys RangePlus wireless broadband router, DIR-615 D-Link wireless router dll. Dengan menggunakan piranti wireless yang berteknologi MIMO ini akan meningkatkan kinerja jaringan wireless di rumah anda dari kecepatan dan jangkauannya juga. Hal ini akan menjadi optimum jika kedua ujung piranti menggunakan teknologi yang sama, yaitu teknologi MIMO.

Jika anda membangun suatu infrastructure jaringan komputer di kantor atau di rumah, ada baiknya mempergunakan piranti wireless yang berteknologi MIMO ini demi kehandalan jaringan wireless anda.

FDMA VS TDMA VS CDMA

Pertama kali jaringan sellular bergerak menggunakan teknologi Akses dengan FDMA, yaitu dengan memanfaatkan penggunaan spektrum frekuensi. Dimana setiap user memakai satu bundle frekuensi tertentu, kendalanya adalah pada saat user semakin banyak sementara resource bandwith frekuensi terbatas.
Di tambah adanya operator yang semakin banyak menyebabkan resource frekuensi menjadi terbatas dan mahal karena di bagi bagi. Pada saat erah GSM di Tahun 90 an, di gunakan metode akses dengan TDMA dimana satu set frekuensi bisa di pakai untuk beberapa user sehingga dapat menghebat resource frekuensi yg ada. Tidak selang lama beberapa operator mengenalkan teknologi yang lain pada sekitar tahun 95 an yaitu CDMA one (atau IS 95), dimana akses jamaknya menggunakan frekuensi yang sama dengan setiap user di bedakan berdasarkan Code.

Berikut Perbedaan di antara FDMA, TDMA dan CDMA :

FDMA (Frekuency Division Multiple access)

Metoda akses dengan FDMA bisa di analogikan dengan satu user memakai satu frekuensi dengan bandwith tertentu. User lainya menggunakan frekuensi yang lain dan seterusnya. 

 Gambar 6 (FDMA)

Contoh analogi, Misal Suatu operator mempunyai Bandwith Frekuensi 5Mhz dengan dengan pemakain 30khz per user, maka dengan 5Mhz bandwith tsb dapat di pakai :

N user = Jumlah Bandwith / Bandwith 1 user = 5Mhz/30khz = 166 user

Maka Bisa di katakan dengan Bandwith 5 Mhz, operator tsb sanggup melayani 166 user dalam satu area tsb. Perhitungan tsb belum memasukan frekuensi guarband yaitu frekuensi di antara user 1 dengan yang lainya. Karena tanpa guarband akan terjadi interferency/gesekan antar satu frekuensi dengan frekuensi terdekatnya. Berikut Gambaranya :

 Gambar 7(Guardband)

Maka Jika dengan Guarband, misal Guardband = 10khz, maka  satu user = 30 khz + Guardband = 30 + 10 =40 khz. Maka hitungan baru:

N user = 5 Mhz/ 40khz = 125 user.

TDMA (Time Division Multiple Access)

Sesuai namanya teknik TDMA memakai pewaktuan untuk melayani user nya. Bisa di katakan satu set frekuensi bisa di pakai bersama beberapa user dengan pembagian waktu dalam orde ms. Karena orde pewaktuanya sangat cepat (ms), sehingga seolah olah satu set frekuensi bisa melayani lebih dari 1 user dalam waktu bersamaan.

 Gambar 8 (TDMA)

Ambil Contoh teknik TDMA yg di pakai operator GSM, dimana satu set frekuensi adalah 200khz dan dapat di gunakan oleh 8 user atau 8 time slot. Dimana satu set frekuensi tsb di gilir ke 8 user tsb dalam orde ms, sehingga seolah olah frekuensi tersebut bisa melayani 8 user simultan.

Kenapa satu set nya memakai 200khz? Kenapa tidak memakai 30khz saja seperti contoh di FDMA?

Jawabanya cukup kompleks. Di buat mudah saja karena untuk standarisai semua vendor. Bisa saja memakai 30khz atau lainya, tetapi dengan 200khz berarti bandwith lebih besar sehingga kualitas akan lebih bagus. Sekarang hitung2 an efesiensi bilah di bandingkan dengan FDMA :

Analoginya sama, mempunya 5Mhz bandwith dengan 1 set frekuensi =200khz, maka ada N set frekuensi :

N Set Frekuensi = Jumlah Bandwith / 1 set Frekuensi = 5Mhz/200khz = 25 Set frekuensi

1 set Frekuensi bisa untuk 8 user, maka Jumlah User = 25 x 8 = 200 user

Maka Perbandinganya adalah :

FDMA = 125 user, TDMA = 200user maka efisiensi yg bisa di dapat setelah memakai TDMA sekitar 62% atau bisa di katakan dengan TDMA bisa mendapatkan kapasitas 60% lebih banyak dari FDMA.

Ini baru dari satu sisi perbandingan dan masih ada lainya.

CDMA (Code Division Multiple Access)

Di teknik CDMA semua user di layani oleh frekuensi yang sama dengan teknik pengcodean untuk memisahkan user satu dengan lainya.

Banyak pertanyaan kenapa bisa memakai frekuensi yang sama untuk semua user? Jawaban di permudahnya adalah bahwa jika ada pemakain frekuensi yang sama maka akan saling menginterferensi, tetapi di CDMA memakai bandwith yang besar sehingga bisa menekan level interferensinya. Semakin besar bandwith yg di pakai, semakin kebal terhadap interferensi. Sehingga di sistem CDMA, perhitungan kapasitasnya berdasarkan level interferensinya. Jadi ada level tertentu sampai user ke sekian, sampai batas toleransi interferensi akan tercapai batas maximalnya.

 Gambar 9 (CDMA)

CDMA sendiri di kembangkan oleh beberapa developer, yang sekarang di kenal ada 2 :

1.       CDMA 2000

Di kembangkan oleh kerangka 3gpp2 dan di kenal dengan nama CDMA. Memakai bandwith frekuensi 1.25Mhz. evolusi yg setara 3G nya adalah EVDO

2.       WCDMA

Di kembangkan oleh 3GPP dan di kenal sebagai UMTS, atau banyak yg menyebutnya 3G, HSDPA dan kawan kawanya. Merupakan evolusi dari GSM untuk generasi ke tiganya. Memakai bandwith yang lebih besar dari CDMA 2000.

MULTIPLE ACCESS DAN MULTIPLEXING

MULTIPLE ACCESS DAN MULTIPLEXING

Bermula dari praktikum pengantar sistem telekomunikasi yang saya ikuti, asisten lab saat itu memneri pertanyaan apa perbedaan multiple access ddengan multiplexing, saya spontan ingat perkataan salah satu teman saya dan menjawab kalau multiple access itu menggunakan prinsip multiplexing,dan dengan spontan pula asisten tersebut menyalahkan saya,da tugas ini pun saya bungkus pulang, kalu anda memiliki pemikira yang sama maka berikut hasil temuan saya tentang beda multiple access dengan multipexing.

Multiple access adalah sesuatu yang diakses secara bersama oleh banyak pihak, bedakan dengan multiplexing yang merupakan banyak sumber data yang dijadikan sehingga bisa dilewatkan dalam satu jalur. contoh dari multiple access itu adalah jaringan komputer/network LAN, pada LAN semua komputer bisa mengakses ke satu sambungan yang dihuubungkan dengan switch atau router. sedangkan contoh dari multiplexing adalah misal dalam video AVI, maka didalamnya terdapat misal satu bagian video, beberapa bagian sound dan bahkan mungkin disertai dengan subtitle, semua itu dapat diakses ketika kita menyalakan video tersebut.

Perbedaan yang lain adalah multiple access dalam penggunaannnya tidak dapat dilakukan secara bersamaan, karena pasti terjadi saling rebut antar user, misal dalam LAN tadi masing-masing user akan berebut bandwidth untuk mengakses router tersebut, sedangka pada multiplexing video tersebut dapat diakses secara bersamaan baik video,sound maupun subtitlenya. Pembagian multiple access sendiri ada Frequency division Multiple Access (FDMA),Time Division Multiple Access (TDMA), dan Code Division Multiple Access (CDMA), dan untuk multiplexing ada FDM, TDM, dan CDM yang akan saya lanjutkan pada postingan selanjutnya.

# Multiplexing itu pengiriman bnyk sinyal atau aliran paket data dgn suatu carrier pd waktu yg sama, sinyal yg majemuk, dan kemudian memisahkan sinyal2 tsb pd titik terakhir.

# Multiple access itu metode implementasinya dr multiplexing. Contohnya seperti di gelombang ponsel yg memakai metode TDMA (Time division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access), Time/Frequency Multiple Access, Random Access, CDMA.

- TDMA merupakan metode multiple access dmn user akan diberikan slot waktu masing2 utk pengiriman sinyalnya.
- FDMA merupakan metode multiple access dmn user diberikan slot frekuensi msg2 utk pengiriman sinyalnya.
- Time/Frequency MA merupakan metode multiple access dmn user dpt mengirimakn sinyal secara bersamaan dgn dibedakan thd satuan waktu dan frekuensi. Jd dlm satu frekuensi bisa ada bbrp slot waktu di situ. Hanya dsini akan ada delay antara user 1 dgn user berikutnya, tp masi dlm 1 kanal frekuensi.
- CDMA merupakan metode multiple access dmn user secara bersamaan dpt menggunakan kanal frekuensi manapun dlm pengiriman sinyalnya. Msg2 user mengirimkan sinyal yg unik dan berbeda satu sama laen, kemudian di titik terakhirnya akan dilakukan re-multiply dgn pemfilteran pseudo-code biner.