Perkembangan teknologi seluler (1G, 2G, dan 3G)
Pada artikel ini, kita akan berdiskusi mengenai perkembangan generasi teknologi seluler dari masa ke masa. Namun, sebelum itu kita perlu mengethaui bahwa sebelum ditemukannya telepon seluler atau HP, komunikasi jarak jauh antara satu orang dengan orang lainnya dilakukan dengan menggunakan telepon kabel.
Lambat laun, penggunaan telepon kabel terasa tidak efisien dan fleksibel karena tidak bisa dibawa kemana-mana. Selain itu, telepon kabel hanya menawarkan fitur sederhana seperti melakukan panggilan tanpa pengiriman pesan teks. Oleh karena itu, pengembangan teknologi telepon tanpa kabel atau seluler dengan tambahan beberapa fitur yang bermanfaat, perlu dikembangkan sejak saat itu.
Teman-teman mungkin pernah mendengar beberapa istilah jaringan seluler mulai dari 1G, 2G, 3G hingga teknologi terbaru yang menggunakan jaringan 4G dan 5G. Sebelum kita mulai mendalami teknologi 4G dan 5G, ada baiknya jika kita memahami terlebih dahulu beberapa generasi seluler sebelumnya. Sebagai tambahan informasi G adalah singkatan dari Generation.
1G: Generasi pertama
Teknologi 1G pertama kali diimplementasikan pada tahun 1979 oleh perusahaan telekomunikasi Jepang, Nippon Telegraph and Telephone (NTT) di Tokyo, Jepang [1]. Pada tahun 1984, NTT berhasil mengimplementasikan jaringan 1G yang mencakup seluruh wilayah di Jepang.
Tidak hanya di Jepang, jaringan 1G sudah beroperasi di US sejak tahun 1983 menggunakan Motorola’s DynaTAC sebagai perangkat utamanya. Implementasi kemudian disusul oleh Kanada dan UK beberapa tahun setelahnya.
Namun, teknologi 1G memiliki beberapa kekurangan seperti kualitas jaringan dan suara yang jelek (hanya menawarkan kecepatan 2.4 kbps), tidak menyediakan fitur roaming antar operator, berbedanya frekuensi operasi pada setiap sistem, dan panggilan yang dilakukan tidak terenkripsi sehingga menyebabkan panggilan sangat mudah diputus dan direkam oleh pihak yang tidak bertanggung jawab.
Gambar 1 mengilustrasikan arsitektur 1G yang melibatkan beberapa infrastruktur seperti Mobile Telephone Switching Office (MTSO), Circuit Switched Data Network (CSDN), dan Public Switched Telephone Network (PSTN). Alur komunikasinya dapat dijelaskan sebagai berikut. Pertama, pemancar terdekat atau Base Transceiver Station (BTS) akan memancarkan sinyal yang selanjutnya ditangkap oleh antena pada telepon seluler yang ada disekitarnya. Selanjutnya sinyal tersebut akan digunakan oleh pengguna untuk melakukan panggilan atau mengirim pesan berupa teks ke nomor yang dituju.
Kemudian, komunikasi ini akan diteruskan ke MTSO terdekat untuk diteruskan ke tujuan akhir yaitu core, terdiri dari dua infrastruktur yaitu CSDN sebagai server yang mengatur pertukaran informasi berupa data atau pesan teks, atau PSTN sebagai server yang mengatur pertukaran informasi berupa panggilan atau pesan suara.
2G: Generasi kedua
2G pertama kali dirilis pada tahun 1991 di Finlandia dengan standar Global Service for Mobile Communications (GSM) [1]. Dengan teknologi 2G, panggilan yang sebelumnya tidak terenkripsi menjadi lebih aman dengan fitur enkripsi yang disediakan oleh teknologi ini. Selain itu, suara pada panggilan juga terdengar lebih jelas dengan berkurangnya noise.
2G juga menyediakan layanan pengiriman pesan berupa teks, gambar, dan multimedia (MMS) yang menjadi transformasi layanan komunikasi analog menjadi digital. Dengan transformasi ini, 2G menjadi landasan pengembangan teknologi seluler generasi berikutnya.
2G menawarkan kecepatan maksimal hingga 40 kbit/s yang pada awalnya hanya berkisar di angka 9.6 kbit/s. Koneksi 2G yang menggunakan layanan EDGE dapat melayani hingga kecepatan 500 kbit/s. Teknologi 2G menggunakan konsep frekuensi berulang (frequency reuse) dalam pengaturan dan pengalokasian frekuensi di setiap panggilan atau pengiriman pesan. Konsep frequency reuse dapat dijelaskan sebagai berikut:
Gambar 2 mengilustrasikan konsep frekuensi berulang yang digunakan dalam 2G. Masing-masing segi-enam pada gambar di atas menunjukkan kanal radio yang dinamakan dengan cell. Pada 1 kluster, terdapat 7 cell dengan alokasi frekuensi yang berbeda-beda. Untuk menghindari intervensi antar frekuensi yang sama, 2 cell berdekatan namun berada pada dua kluster yang berbeda harus memiliki frekuensi yang berbeda. Namun sebaliknya, jika kedua cell tidak berdekatan, maka kedua cell tersebut dapat menggunakan frekuensi yang sama.
Konsep frekuensi berulang diperkenalkan untuk mengefektifkan penggunaan rentang frekuensi yang sangat terbatas. Untuk lebih memahami konsep ini, berikut penjelasannya. Jika terdapat S kanal duplex (kanal yang digunakan untuk komunikasi dua arah) dan untuk setiap cell terdapat k kanal (k<S) dengan total cell adalah N, maka jumlah keseluruhan kanal dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Jika dalam area tersebut terdapat M kluster, maka total kebutuhan kanal frekuensi untuk semua cell yang tersebar dalam M kluster menjadi:
3G: Generasi ketiga
3G pertama kali dirilis oleh NTT DoCoMo pada tahun 2001 dan telah menjadi standar teknologi pengiriman data paket dan roaming internasional. Teknologi 3G merupakan improvisasi dari 2G yang menawarkan kecepatan hingga 4 kali lebih cepat. 3G juga menawarkan beberapa fitur menarik lainnya seperti video conference, video streaming, dan fitur voice over IP seperti Skype. Beberapa perangkat yang pertama kali menggunakan teknologi 3G diantaranya Blackberry di tahun 2002, dan iPhone di tahun 2007.
Arsitektur 3G memiliki kesamaan dengan 2G yang digambarkan dengan ilustrasi berikut:
Gambar 3 mengilustrasikan arsitektur 2G dan 3G yang melibatkan beberapa infrastruktur seperti Base Station Controller (BSC) dan Radio Network Controller (RNC), Mobile Switching Center (MSC), Visitor Location Register (VLR), Serving GPRS Support Node (SGSN), Gateway GPRS Support Node (GGSN), Gateway Mobile Switching Center (GMSC), Internet Service Provider (ISP), dan Public Land Mobile Network (PLMN). Alur komunikasinya dapat dijelaskan sebagai berikut. Pertama, pemancar terdekat atau Base Transceiver Station (BTS) untuk 2G dan Node B untuk 3G akan memancarkan sinyal yang selanjutnya ditangkap oleh antena pada telepon seluler yang ada disekitarnya. Selanjutnya sinyal tersebut akan diteruskan pada BSC/RNC terdekat yang membawa trafik dari beberapa BTS/Node B di sekitarnya.
Kemudian, trafik diteruskan ke core (MSC/VLR untuk trafik panggilan dan SGSN untuk trafik data). Masing-masing elemen pada core akan meneruskan trafik tersebut ke tujuan akhir yaitu ISP dan PLMN melalui gateway masing-masing. Trafik kemudian akan diproses lebih lanjut sesuai dengan kebutuhan oleh ISP dan PLMN.
3G juga dikenal sebagai Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) yang merupakan bagian dari Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). WCDMA memiliki 2 mode fitur [4] yaitu:
- Frequency Division Duplex (FDD): frekuensi yang digunakan untuk komunikasi uplink (dari mobile ke Node B) berbeda dengan downlink (dari Node B ke mobile).
- Time Division Duplex (TDD): frekuensi yang digunakan untuk komunikasi uplink sama dengan downlink, namun berbeda slot waktu.
Lebih lanjut, sebagian besar WCDMA menggunakan Code Division Multiple Access (CDMA) sebagai interface-nya. Hanya sebagian kecil saja yang menggunakan Time Division Multiple Access (TDMA). Mode TDD pada WCDMA merupakan kombinasi TDMA dan CDMA. Perbedaan antara CDMA dan TDMA terletak pada pembagian kanalnya yang mana pada CDMA, pengguna diperbolehkan untuk berbagi kanal pada waktu yang sama. Sedangkan pada TDMA, pengguna diizinkan menggunakan kanal yang sama namun dibedakan menurut slot waktu tertentu.
Demikianlah penjelasan tentang tiga generasi seluler pertama yang telah menjadi landasan untuk sistem komunikasi 4G dan 5G. Memahami ketiga konsep ini akan membantu anda untuk memahami kedua generasi terbaru dari teknologi seluler yaitu 4G dan 5G. Penjelasan di atas dapat dirangkum menjadi beberapa informasi yang ditampilkan pada tabel berikut:
Di artikel selanjutnya, penulis akan menjelaskan teknologi generasi berikutnya yaitu 4G.
Referensi
[1] https://www.brainbridge.be/en/blog/1g-5g-brief-history-evolution-mobile-standards
[2] https://sunilmobiletelecom.blogspot.com/2013/02/network-architecture-evolution-1g-to-4g.html
[3] https://www.pearsonhighered.com/assets/samplechapter/0/1/3/0/0130422320.pdf
[4] https://www.techopedia.com/definition/24282/wideband-code-division-multiple-access-wcdma
[5]http://net-informations.com/q/diff/generations.html
