Selama beberapa tahun terakhir, para peneliti telah bekerja keras untuk mengeksplorasi konsep dan teknologi baru untuk menjawab pertanyaan: "Apa itu 5G?"
3GPP [3rd Generation Partnership Project] mengembangkan dan menerbitkan spesifikasi yang selaras dengan standar nirkabel. Dia telah menetapkan jadwal kerja 5G, dan fase pertama definisi untuk 5G yang disebut New Radio (NR) [radio baru] diadopsi pada awal Desember 2017.
Fig. 1 - spesifikasi pertama teknologi NR untuk 5G disetujui pada akhir 2017, pembaruan terjadwal dijadwalkan untuk 2018Meskipun fase pertama NR akan berbeda dari protokol LTE, yang banyak digunakan dalam komunikasi seluler saat ini, ada kesamaan di antara mereka. Perbedaan yang paling mencolok antara LTE dan NR adalah bandwidth dan frekuensi operasi. Selain itu, NR menambahkan peluang baru untuk konsentrasi radiasi - baik dalam komunikasi analog maupun digital. Tabel tersebut membandingkan spesifikasi utama LTE dan NR.
| LTE | NR fase 1 |
|---|
| Frekuensi kerja | Hingga 6 GHz | Hingga 52 GHz |
| Strip lebar | Hingga 20 MHz | Hingga 100 MHz pada frekuensi <6 GHz, hingga 1 GHz pada frekuensi> 6 GHz |
| Asosiasi Pengangkut | Hingga 32 | Hingga 16 |
| Konsentrasi sinar analog (dinamis) | Tidak didukung | Didukung oleh |
| Konsentrasi Balok Digital | Hingga 8 lapisan | Hingga 12 lapisan |
| Pengkodean saluran | Data: turbo coding, control: convolutional coding | Data: LDPC, kontrol: pengkodean polar |
| Subcarrier | 15 kHz | 15, 30, 60, 120, 240 kHz |
| Subframe mandiri | Tidak didukung | Tersedia |
| Kemacetan spektrum | 90% lebar saluran | Hingga 98% lebar saluran |
Untuk memenuhi tenggat waktu yang ketat untuk implementasi 5G, rencana implementasi langkah demi langkah diusulkan. Rencana tersebut terdiri dari dua versi NR: stand-alone dan built-in. Versi bawaan akan bekerja dengan LTE eNB sebagai yang utama dan dengan NR gNB sel bantu kedua (setara dengan 5N NR eNB) yang terhubung ke EPC. Versi standar ini disetujui pada Desember 2017. Diagram menunjukkan bagaimana tampilannya:
Fig. 25G NR bawaan akan memungkinkan untuk memanfaatkan infrastruktur yang ada untuk implementasi awal teknologi 5G. Versi mandiri dirancang agar kompatibel dari bawah ke atas dengan versi standar nirkabel di masa depan. Jaringan otonom dapat hidup berdampingan dengan jaringan gabungan dan bekerja secara bersamaan. Tanggal pasti penyajian teknologi otonom belum ditentukan, tetapi skema seperti itu diperhitungkan ketika mengembangkan fase pertama NR. Diagram kasus yang berdiri sendiri disajikan di bawah ini:
Fig. 3 ( sumber )Selain berpartisipasi dalam konsorsium standardisasi, Verizon dan Korea Telecom (KT) mencari cara untuk mengkomersialkan teknologi sebelum 5G. Verizon sedang mencoba untuk menggunakan akses nirkabel permanen berdasarkan Forum Teknis 5G (Verizon 5GTF atau V5GTF) pada musim dingin 2017. V5GTF akan beroperasi pada 28 GHz dan akan digunakan untuk memberikan Internet berkecepatan tinggi dalam kasus "last mile", tetapi tidak akan mencakup komunikasi seluler. KT, di sisi lain, sedang mencoba untuk menggunakan teknologi 5G sebelumnya untuk digunakan di Olimpiade Musim Dingin. Spesifikasi untuk paket ini belum dipublikasikan.
Ketika membahas 5G, frekuensi kerja menyebabkan perdebatan sengit, dan sekarang kejelasan mulai muncul pada masalah ini. Tabel menyediakan ringkasan frekuensi yang dipertimbangkan berdasarkan partisipasi dalam 3GP.
Pentingnya Gelombang Milimeter
Penting untuk dicatat bahwa frekuensi hingga 6 GHz masih akan memainkan peran penting dalam teknologi 5G. Perusahaan mencari cara untuk meningkatkan throughput hingga lima kali lipat dibandingkan yang tersedia di LTE. Frekuensi yang tercantum dalam tabel adalah sebagian besar dari frekuensi yang dipertimbangkan, tetapi ini bukan daftar lengkap. Sebagai contoh, T-Mobile berencana untuk menggunakan spektrum frekuensi di wilayah 600 MHz untuk memperkenalkan 5G di AS.
Dan meskipun frekuensi milimeter untuk fase NR pertama lebih baik, tergantung pada wilayah implementasi, standar akan memerlukan beberapa rentang. Misalnya, regulator Tiongkok telah mengusulkan kisaran 24,75-27,5 dan 37-42,5 GHz. FCC di Amerika Serikat mengusulkan 28 GHz dan 2 pita dari pita 37-40 GHz. Orang Eropa mengatakan bahwa 28 GHz tidak akan berfungsi, dan mereka berkonsentrasi pada spektrum 24-27 GHz, serta 38-39 GHz. Korea dan Jepang condong ke 28 GHz.
Langkah pertama yang baik dalam memahami proses komersialisasi 5G adalah pemahaman yang jelas tentang standar komunikasi, tetapi kesulitan lain juga akan mempengaruhi kecepatan penyebaran teknologi baru - baik di bidang pengembangan komponen dan desain sistem, serta dengan verifikasi dan sertifikasi perangkat. Penambahan teknologi seperti konsentrasi balok memerlukan perubahan sirkuit terpadu frekuensi radio seperti amplifier dan transceiver. Untuk meminimalkan kerugian sistem, susunan antena semakin terintegrasi ke dalam satu chip atau modul dalam amplifier dan transceiver. Akibatnya, insinyur tidak dapat lagi menguji perangkat ini dengan tes kabel. Pengujian nirkabel, yang sebelumnya dianggap tidak dapat diterima, menjadi wajib.
Kesulitan yang akan datang dengan tes dan pengukuran
NR, terutama untuk gelombang milimeter, jauh lebih kompleks daripada LTE. Sebagian besar peralatan uji yang ada tidak dirancang untuk bekerja dengan kombinasi frekuensi pembawa yang lebih tinggi, saluran throughput yang lebih luas dan pengukuran nirkabel. Bahkan, bahkan tugas pengukuran sederhana seperti pengukuran daya harus dipikirkan kembali dalam kasus 5G, karena tidak ada definisi dan kesepakatan yang jelas di seluruh industri tentang apa artinya menerima pengukuran nirkabel yang dikalibrasi.
Meskipun proses standardisasi komunikasi tingkat pertama dan kedua hampir selesai, banyak masalah tetap belum terselesaikan. Sejauh ini, 5G telah membuka era baru dalam komunikasi nirkabel dan jelas bahwa ini baru permulaan. Dalam industri pengembangan, verifikasi, dan pengukuran RFID, sudah waktunya untuk mengambil keuntungan dari penelitian dan inovasi nirkabel sehingga 5G dapat dikomersialkan.