5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori yang berkaitan dengan Jaringan
Jaringan komputer adalah sebuah sistem yang terdiri atas komputer dan perangkat jaringan lainnya yang dapat saling bertukar informasi (Tanenbaum, 2011:2). Tujuan dari jaringan komputer adalah:
● Membagi sumber daya: contohnya berbagi pemakaian printer, CPU, memori, harddisk
● Komunikasi: contohnya surat elektronik, instant messaging, chatting ● Akses informasi: contohnya web browsing
Agar dapat mencapai tujuan yang sama, setiap bagian dari jaringan komputer meminta dan memberikan layanan (service). Pihak yang meminta layanan disebut klien (client) dan yang memberikan layanan disebut pelayan (server). Arsitektur ini disebut dengan sistem client-server, dan digunakan pada hampir seluruh aplikasi jaringan komputer.
2.1.1 Berdasarkan skala (Tanenbaum, 2011:18) ● PAN (Personal Area Network) ● CAN (Campus Area Network)
● LAN (Local Area Network): suatu jaringan komputer yang menghubungkan suatu komputer dengan komputer lain dengan jarak yang terbatas.
● MAN (Metropolitant Area Network): prinsip sama dengan LAN, hanya saja jaraknya lebih luas, yaitu 10-50 km.
● WAN (Wide Area Network): jaraknya antar kota, negara, dan benua. ini sama dengan internet.
● GAN (Global Area Network)
2.1.2 Berdasarkan fungsi
Pada dasarnya setiap jaringan komputer ada yang berfungsi sebagai client dan juga server. Tetapi ada jaringan yang memiliki komputer yang khusus didedikasikan sebagai server sedangkan yang lain sebagai client. Ada juga yang tidak memiliki komputer yang khusus berfungsi sebagai
server saja. Karena itu berdasarkan fungsinya maka ada dua jenis jaringan komputer:
● Client-Server - Yaitu jaringan komputer dengan komputer yang didedikasikan khusus sebagai server. Sebuah layanan bisa diberikan oleh sebuah komputer atau lebih. Contohnya adalah sebuah domain seperti www.detik.com yang dilayani oleh banyak komputer web server. Atau bisa juga banyak layanan yang diberikan oleh satu komputer. Contohnya adalah server jtk.polban.ac.id yang merupakan satu komputer dengan multi service yaitu mail server, web server, file server, database server dan lainnya.
● Peer-to-Peer - Yaitu jaringan komputer dimana setiap host dapat menjadi server dan juga menjadi client secara bersamaan. Contohnya dalam file sharing antar komputer di jaringan Windows Network Neighbourhood ada 5 komputer (kita beri nama A, B, C, D dan E) yang memberi hak akses terhadap file yang dimilikinya. Pada satu saat A mengakses file share dari B bernama data_nilai.xls dan juga memberi akses file soal_uas.doc kepada C. Saat A mengakses file dari B maka A berfungsi sebagai client dan saat A memberi akses file kepada C maka A berfungsi sebagai server. Kedua fungsi itu dilakukan oleh A secara bersamaan maka jaringan seperti ini dinamakan peer to peer.
2.1.3 Berdasarkan topologi jaringan ● Topologi bus ● Topologi bintang ● Topologi cincin ● Topologi mesh ● Topologi pohon ● Topologi linier
2.1.4 Berdasarkan distribusi sumber informasi/data
● Jaringan terpusat - Jaringan ini terdiri dari komputer client dan server yang mana komputer client yang berfungsi sebagai perantara untuk
mengakses sumber informasi/data yang berasal dari satu komputer server.
● Jaringan terdistribusi - Merupakan perpaduan beberapa jaringan terpusat sehingga terdapat beberapa komputer server yang saling berhubungan dengan client membentuk sistem jaringan tertentu.
2.1.5 Berdasarkan jangkauan geografis
● Jaringan LAN - merupakan jaringan yang menghubungkan 2 komputer atau lebih dalam cakupan seperti laboratorium, kantor, serta dalam 1 warnet.
● Jaringan MAN - Merupakan jaringan yang mencakup satu kota besar beserta daerah setempat. Contohnya jaringan telepon lokal, sistem telepon seluler, serta jaringan relay beberapa ISP internet.
● Jaringan WAN - Merupakan jaringan dengan cakupan seluruh dunia. Contohnya jaringan PT. Telkom, serta jaringan GSM Seluler seperti Satelindo, Telkomsel, dan masih banyak lagi.
2.1.6 Berdasarkan peranan dan hubungan tiap komputer dalam memproses data
● Jaringan Client-Server - Pada jaringan ini terdapat 1 atau beberapa komputer server dan komputer client. Komputer yang akan menjadi komputer server maupun menjadi komputer client dan diubah-ubah melalui software jaringan pada protokolnya. Komputer client sebagai perantara untuk dapat mengakses data pada komputer server sedangkan komputer server menyediakan informasi yang diperlukan oleh komputer client.
● Jaringan Peer-to-peer - Pada jaringan ini tidak ada komputer client maupun komputer server karena semua komputer dapat melakukan pengiriman maupun penerimaan informasi sehingga semua komputer berfungsi sebagai client sekaligus sebagai server.
2.1.7 Berdasarkan media transmisi data
● Jaringan Berkabel (Wired Network) - Pada jaringan ini, untuk menghubungkan satu komputer dengan komputer lain diperlukan
penghubung berupa kabel jaringan. Kabel jaringan berfungsi dalam mengirim informasi dalam bentuk sinyal listrik antar komputer jaringan.
● Jaringan Nirkabel (Wireless Network) - Merupakan jaringan dengan medium berupa gelombang elektromagnetik. Pada jaringan ini tidak diperlukan kabel untuk menghubungkan antar komputer karena menggunakan gelombang elektromagnetik yang akan mengirimkan sinyal informasi antar komputer jaringan.
2.1.8 7 OSI Layer
Gambar 2.1 7 OSI Layer (Sumber : Cisco1900router.com)
1. Layer Physical
Layer physical merupakan layer ke-satu atau layer bawah pada model referensi OSI layer. Pada layer ini data diterima dari data link layer berupa frame yang dan diubah menjadi Bitstream yang akan dikirim ke tujuan berupa sinyal melalui media komunikasi. Pada penerima, layer ini akan mengubah sinyal dari pengirim menjadi Bit dan sebelum dikirim ke data link layer, Bit diubah menjadi Byte.
2. Layer Data Link
ini data diterima dari network layer berupa Paket yang kemudian dienkapsulasi menjadi Frame, dengan memberikan layer-2 header. Dan kemudian dikirim ke physical layer untuk diteruskan ke penerima. Pada penerima, layer ini mengubah Byte menjadi frame, frame header akan dilepas (dekapsulasi), kemudian dikirim ke network layer menjadi Paket.
3. Layer Network
Merupakan layer ketiga pada model referensi OSI layer. Layer ini berfungsi sebagai mengantarkan paket ke tujuan, yang dikenal dengan Routing. Layer ini mengontrol paket yang akan dikirim ke data link layer dengan cara mencari route yang paling murah dan cepat.
4. Layer Transport
Merupakan layer keempat pada model referensi OSI layer. Layer ini mampu memberikan layanan berupa Multiduplexing dan Demultiduplexing, sehingga pada layer ini memungkinkan sebuah host dapat melayani lebih dari satu proses.
5. Layer Session
Merupakan layer kelima pada model referensi OSI layer. Lapisan ini membuka, merawat, mengendalikan dan melakukan hubungan antar simpul. Pada layer ini data di transfer dengan jernih dan terkait antara satu dengan yang lain, tetapi kualitas data tersebut akan mengalami delay, throughput. Hal tersebut dimaksudkan untuk menjaga mutu dari fungsi-fungsi transport.
6. Layer Presentation
Layer presentation dari model OSI melakukan hanya suatu fungsi tunggal: translasi dari berbagai tipe pada syntax sistem. Kompresi data (dan enkripsi yang mungkin) ditangani oleh layer ini.
7. Layer Application
Layer Application adalah penghubung utama antara aplikasi yang berjalan pada satu komputer dan resources network yang membutuhkan akses padanya. Layer Application adalah layer dimana user akan beroperasi padanya, protocol seperti FTP, telnet, SMTP, HTTP, POP3 berada pada layer Application.
2.1.9 TCP/IP Layer
1. Network Interface berfungsi untuk meletakkan frame – frame
jaringan di atas media jaringan yang digunakan. TCP/IP dapat bekerja dengan banyak teknologi transport, mulai dari teknologi transport dalam LAN (seperti halnya Ethernet dan Token Ring), MAN dan WAN (seperti halnya dial-up model yang berjalan di atas PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), serta ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Gambar 2.2 TCP/IP Layer (Sumber : Cisco1900router.com)
2. Internet berfungsi untuk melakukan pemetaan (routing) dan enkapsulasi paket-paket data jaringan menjadi paket-paket IP. Protokol yang bekerja dalam lapisan ini adalah IP (Internet Protocol), ARP (Address Resolution Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), dan IGMP (Internet Group Management Protocol).
3. Transport berguna untuk membuat komunikasi menggunakan sesi
koneksi yang bersifat connection-oriented atau broadcast yang bersifat connectionless. Protokol dalam lapisan ini adalah TCP
(Transmission Control Protocol) dan UDP (User Diagram Protocol)
4. Application merupakan Layer paling atas pada model TCP/IP,
yang bertanggung jawab untuk menyediakan akses kepada aplikasi terhadap layanan jaringan TCP/IP. Protokol ini mencakup protokol DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), DNS (Domain Name System), HTTP (Hypertext Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), Telnet, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), dan masih banyak protokol lainnya. Dalam beberapa implementasi Stack Protocol, seperti halnya Microsoft TCP/IP, protokol-protokol lapisan aplikasi berinteraksi dengan menggunakan antarmuka Windows Sockets (Winsock) atau NetBios over TCP/IP (NetBT).
2.2 Teori yang berkaitan dengan Jaringan Seluler
Teknologi seluler berkembang sangat pesat, mulai dari generasi pertama (1G) sampai pada sekarang ini yang akan menginjak pada teknologi generasi keempat (4G). Teknologi seluler dibedakan menjadi 2 standar, yaitu standar 3GPP dan 3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2). Pada standar 3GPP, perkembangan teknologi dimulai dari AMPS (Advanced Mobile Phone System) yang masih bersifat analog. Pada tahun 1991 mulai dikembangkan teknologi seluler berbasis digital generasi kedua yaitu GSM yang telah menggunakan TDMA (Time Division Multiple Access) pada akses jamaknya. GSM hanya mendukung layanan berupa voice saja, sehingga muncul teknologi GPRS (General Packet Radio Service) yang menambahkan layanan akses data hingga kecepatan transfer data 160 kbps yang kemudian ditingkatkan dengan penambahan perangkat pada sisi radio aksesnya yang sering disebut dengan teknologi EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Selanjutnya generasi ketiga muncul dengan menggunakan teknik multiple access WCDMA (Wideband Code-Division Multiple Access) atau yang sering disebut dengan UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Generasi ketiga pun mengalami perkembangan untuk meningkatkan kecepatan akses data dan coverage karena telah menggunakan sistem AMC (Adaptive Modulation and Coding) pada sistem transmisi pada jaringan aksesnya. Untuk kedepannya,
akan muncul teknologi berbasis full IP yang disebut dengan LTE yang telah menggunakan OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) pada sistem transmisi arah downlink dan telah menggunakan bandwidth serta modulasi yang bervariasi sehingga akan meningkatkan kapasitas dan coverage-nya.
Pada evolusinya ada perbedaan perkembangan yaitu antara standarisasi 3GPP dengan 3GPP2. Termasuk dalam perkembangan 3GPP adalah teknologi GSM yang merupakan generasi kedua (2G) sampai dengan LTE yang merupakan generasi keempat (4G). Sedangkan yang termasuk dalam perkembangan 3GPP2 adalah CDMA (Code division multiple access) yang juga merupakan teknologi seluler generasi kedua (2G) sampai pada CDMA EVDO (Evolution-Data Optimized).
2.3 Generasi Pertama (1G)
Layanan seluler pertama di US dimulai pada tahun 1983 dengan menggunakan AMPS. AMPS merupakan berbasis dari teknologi FDMA (Frequency Division Multiple Access), yang membolehkan banyak user di dalam sebuah cell atau sektor cell. Awalnya, ukuran cell tidak pasti dan jarak 8 mil digunakan pada daerah urban dan 25 mil pada daerah rural. Sistem ini tidak hanya memiliki masalah terkait dengan kapasitas, tetapi sistem keamanannya juga buruk. TACS (Total Access Communication System) hampir sama dengan AMPS dan dioperasikan di frekuensi 900 MHz.
2.4 Generasi Kedua (2G)
Untuk mengatasi keterbatasan pada teknologi generasi pertama, maka pada tahun 1991 mulai dikembangkan teknologi seluler berbasis digital generasi kedua (2G) yaitu GSM yang telah menggunakan TDMA (Time Division Multiple Access) pada akses jamaknya. Perbedaan utama dengan teknologi pendahulunya yaitu kemampuan mengirimkan layanan data selain pengiriman digital voice.
2.4.1 GPRS (2.5G)
GPRS merupakan teknologi komunikasi data berbasis packet switch yang dikembangkan pada jaringan GSM. Sistem GPRS
memberikan solusi dasar untuk Internet Protocol, komunikasi antara Mobile Station dengan ISH (Internet Service Hosts) atau Corporate LAN.
2.4.2 EDGE (2.75G)
Merupakan singkatan dari Enhanced Data for Global Evolution dan juga disebut sebagai EGPRS atau Enhanced GPRS merupakan suatu metode meningkatkan kecepatan transfer data dari GPRS. EDGE masih berada pada sistem 2.5G namun dapat digunakan untuk antisipasi EDGE hanya menambahkan beberapa spesifikasi baru pada protocol GPRS, jadi EDGE berjalan seiring dengan GPRS dan tidak bisa berdiri sendiri. Untuk menerapkan EDGE pada jaringan pada dasarnya hanya memerlukan perubahan software dan investasi yang diperlukan sangat minim karena tidak perlu tambahan hardware pada jaringan GSM yang sudah digunakan GPRS.
EDGE merupakan teknologi yang mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan data hingga kecepatan 384 kbps atau sama dengan 3 kali kecepatan GPRS. EDGE merupakan tahapan kedua dalam proses GSM ke 3G. EDGE dapat digunakan pada GSM 800, 900, 1800, dan 1900 MHz.
2.5 Generasi Ketiga (3G)
Jaringan selular generasi ketiga yang dikembangkan dengan tujuan menawarkan data berkecepatan tinggi dan konektivitas multimedia untuk pelanggan. ITU (The International Telecommunication Union) di bawah inisiatif IMT-2000 telah mendefinisikan sistem 3G agar mampu mendukung rentang data berkecepatan tinggi dari 144 kbps sampai dengan lebih besar dari 2 Mbps. Beberapa teknologi yang mampu memenuhi IMT (International Mobile Telecommunications) standar, seperti CDMA, UMTS dan beberapa variasi GSM seperti EDGE.
2.5.1 CDMA 2000
CDMA2000 memiliki varian seperti 1X, 1XEV-DO, 1XEV-DV dan 3X. Spesifikasi 1XEV dikembangkan oleh 3GPP2, sebuah kemitraan
yang terdiri dari lima badan standar telekomunikasi: CWTS di Cina, ARIB dan TTC di Jepang, TTA di Korea dan TIA di Amerika Utara. Hal ini juga dikenal sebagai High Rate Packet Data Air Interface Specification. Ini memberikan 3G seperti layanan hingga 140 kbps pada puncaknya dengan menempati jumlah yang sangat kecil dari spektrum (1,25 MHz per carrier). 1XEV-DO, juga disebut 1XEV Phase One, adalah sebuah peningkatan yang menempatkan suara dan data pada saluran yang terpisah dalam rangka untuk menyediakan pengiriman data pada kecepatan 2.4 Mbps. EV-DV, atau 1XEV Phase Two menjanjikan kecepatan data berkisar antara 3 Mbps sampai 5 Mbps. Namun, CDMA2000 3 × adalah ITU-approved, standar IMT-2000 (3G). Ini adalah bagian dari apa yang telah disebut ITU IMT-2000 CDMA MC. Dimana menggunakan spektrum 5 MHz (3 × 1,25 MHz saluran) untuk memberikan kecepatan sekitar 2-4 Mbps.
2.5.2 UMTS
Universal Mobile Telecomminication System (UMTS) merupakan sebuah sistem kelanjutan dari GSM. UMTS merupakan salah satu evolusi generasi ketiga dari jaringan mobile standar Eropa yaitu 3GPP. UMTS dikembangkan oleh IMT-2000 framework yang merupakan salah satu bagian dari program ITU. Kecepatan transmisi data yang ditawarkan sampai dengan 2 Mbps untuk fixed user dengan lebar bandwith 5Mhz. Kapasitas user juga meningkat karena digunakan WCDMA pada teknik multiple aksesnya.
WCDMA merupakan teknik multiple access dengan spectral tersebar, dimana sinyal informasi disebar pada pita frekuensi yang lebih besar daripada pita sinyal aslinya (informasi). Pada sistem WCDMA, semua berdasarkan code yang unik. Terdapat dua metode duplexing dalam WCDMA yaitu FDD (Frequency Division Duplex) dan TDD (Time Division Duplex). Dalam WCDMA FDD menggunakan frekuensi carier sebanyak 5Mhz, alokasi frekuensi untuk arah uplink 1920 Mhz - 1980 Mhz, sedangkan untuk downlink 2110 Mhz - 2170 Mhz.
Arsitektur jaringan UMTS seperti yang terlihat pada gambar merupakan perbaikan dari jaringan GSM dan GPRS.
Gambar 2.3 Arsitektur UMTS (Christopher Cox, 2012, p3)
Secara garis besar arsitektur UMTS terdiri atas tiga bagian utama (Ajay R. Mishra, 2007:11) yaitu :
1. UE (User Equipment)
Perangkat pada sisi pelanggan yang berupa handset untuk mengirim dan menerima informasi. UE terdiri dari USIM (Universal Subscriber Identity Module) dan ME (Mobile Equipment).
2. UMTS Terresterial Radio Access Network (UTRAN)
UTRAN merupakan jaringan akses radio terrestrial pada UMTS. UTRAN terdiri atas 2 komponen yaitu :
a. Node B, yang fungsinya sama dengan BTS pada GSM yaitu proses air interface dan manajemen sumber radio.
b. RNC (Radio Network Control), yang fungsinya antara lain mengontrol beberapa node b dan mengontrol sumber radio pada suatu area.
3. Core Network (CN)
Core Network merupakan jaringan inti pada UMTS yang didalamnya terdiri atas CS domain, PS domain, dan IMS.
2.5.3 HSDPA (3.5G)
Tujuan utama dari HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) adalah untuk meningkatkan user throughput maksimum untuk pengiriman paket data dari sisi downlink dan mengurangi delay transmisi paket. Evolusi WCDMA dengan menggunakan teknologi HSDPA mampu meningkatkan kecepatan transmisi data dengan peralatan jaringan WCDMA yang telah ada. Implementasi HSDPA ini tidak mengubah hierarki kerja dari sisi UTRAN, akan tetapi perubahan yang paling besar terjadi pada bagian MAC (Medium Access Control). Hal ini, dikarenakan terjadi penambahan entitas MAC-hs (Medium Access Control high speed) pada sub layer MAC dari Node B. Selain itu, UE dengan kapabilitas HSDPA bisa co-exist dengan UE WCDMA pada carrier yang sama.
Evolusi WCDMA menuju HSDPA sebagian besar adalah berupa proses upgrade software pada sisi Node B. Implementasi ini mengakibatkan arsitektur protocol dari WCDMA-UMTS mengalami perubahan juga. Pada WCDMA, node B merupakan entity yang langsung berhubungan dengan UE dan hanya terdiri dari layer 1 atau layer fisik. Sementara fungsi MAC layer hanya dilakukan pada sisi UE dan RNC.
Pada HSDPA Node B tidak hanya terdiri atas layer fisik, perubahan pada Node B terjadi pada MAC layer. Di mana ditambahkan MAC-hs yang merupakan entity MAC yang menangani transport channel baru yang diperkenalkan HSDPA, yakni HS-DSCH. MAC-hs memiliki peran dalam fungsi retransmisi dan scheduling dalam menangani prioritas paket. Pada Release ‘99 WCDMA proses retransmisi dan scheduling dilakukan pada RNC, sedangkan pada HSDPA dilakukan pada node B (BTS), sehingga waktu yang dibutuhkan untuk transmisi lebih pendek. Dengan adanya MAC layer pada node B, maka proses retransmisi dan scheduling dapat terjadi lebih cepat.
Gambar 2.4 Skema struktur jaringan HSDPA (Sumber : GSA.com, 2012)
Skema struktur jaringan HSDPA seperti yang terlihat pada gambar 2.4, secara umum terdiri dari :
a. UE (Unit Equipment)
Merupakan perangkat atau terminal pada sisi pelanggan yang berupa handset untuk mengirim dan menerima informasi.
b. Node B (Base Transceiver Station)
Merupakan perangkat untuk mengkonversi aliran data antara interface Uu dan Iub, juga berperan dalam radio resource management.
c. RNC (Radio Network Controller)
Radio Network Controller di GSM disebut BSC: bertanggung jawab untuk mengontrol sumber radio dalam radio dalam jaringan (satu atau lebih Node B terhubung ke RNC). Suatu RNC yang dengan beberapa Node B membentuk Radio Network Subsystem (RNS).
d. Core Network, terdiri dari beberapa bagian:
- Serving GPRS Support Node (SGSN): berfungsi sama halnya seperti MSC/VLR tetapi secara khusus digunakan untuk
servis
- Packet Switched (PS)
- Gateway GPRS Support Node (GGSN): berfungsi sama halnya seperti GMSC tetapi berhubungan dengan servis-servis PS.
2.6 Generasi Keempat (4G)
Teknologi wireless generasi ke-4 meliputi seluruh teknologi broadband wireless yang memiliki kemampuan di atas teknologi 3G yang dapat memberikan layanan-layanan IP-based voice, data dan streaming multimedia dengan kecepatan dan QoE (Quality of Experience) / QoS (Equality of Service) yang lebih tinggi dibandingkan teknologi 3G.
Karakteristik utama dari teknologi seluler 4G adalah sebagai berikut :
● Peak downlink (DL) rate lebih dari 100 Mbps untuk aplikasi mobilitas tinggi serta lebih dari 1000 Mbps untuk aplikasi tetap.
● Peak uplink (UL) rate lebih dari 50 Mbps.
● Latensi User Plane yang rendah, kurang dari 5ms.
● Berorientasi paket, mengadopsi arsitektur Flat All-IP, open interface dan always-on.
● Performansi yang tinggi.
Dengan karakteristik seperti di atas, teknologi seluler 4G dapat digunakan untuk mendukung berbagai macam aplikasi, baik yang membutuhkan bandwidth rendah maupun tinggi. Dari sisi geografis, teknologi 4G juga memberikan kemungkinan yang luas untuk penerapan sebagai solusi komunikasi untuk daerah urban, terutama di spektrum kerja tinggi maupun solusi untuk daerah rural, terutama di spektrum kerja rendah.
Komponen utama pada teknologi 4G terdiri atas :
● Radio Access Network : Base Station yang berbasis IP, berfungsi sebagai digital/base band unit dan radio/RF unit.
2.6.1 Teknologi WiMAX
Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), adalah teknologi komunikasi nirkabel bertujuan untuk menyediakan data nirkabel jarak jauh dalam berbagai cara sebagai alternatif kabel dan DSL, dari point-to-point link ke jenis akses mobile selular penuh. Hal ini didasarkan pada standar IEEE 802.16.
2.6.2 Teknologi LTE
Long Term Evolution adalah generasi teknologi telekomunikasi selular. Menurut standar, LTE memberikan kecepatan uplink hingga 50 megabit per detik (Mbps) dan kecepatan downlink hingga 100 Mbps. Bandwidth LTE adalah dari 1,4 MHz hingga 20 MHz. Operator jaringan dapat memilih bandwidth yang berbeda dan memberikan layanan yang berbeda berdasarkan spektrum. Itu juga merupakan tujuan desain dari LTE yaitu untuk meningkatkan efisiensi spektrum pada jaringan, yang memungkinkan operator untuk menyediakan lebih banyak paket data pada suatu bandwidth.
Teknologi LTE Menggunakan OFDM-based pada suatu air interface yang sepenuhnya baru yang merupakan suatu langkah yang radikal dari 3GPP. Merupakan pendekatan evolusiner berdasar pada peningkatan advance dari WCDMA. Teknologi OFDM-based dapat mencapai data rates yang tinggi dengan implementasi yang lebih sederhana menyertakan biaya relatif lebih rendah dan efisiensi konsumsi energi pada perangkat kerasnya.
Data rates jaringan WCDMA dibatasi pada lebar saluran 5 MHz. LTE menerobos batasan lebar saluran dengan mengembangkan bandwidth yang mencapai 20 MHz. Sedangkan nilai capaian antena pada bandwidth di bawah 10 MHz, HSPA+ dan LTE memiliki performa yang sama. LTE menghilangkan keterbatasan WCDMA dengan mengembangkan teknologi OFDM yang memisah kanal 20 MHz ke dalam beberapa narrow sub kanal. Masing-Masing narrow sub kanal dapat mencapai kemampuan maksimumnya dan sesudah itu sub kanal mengkombinasikan untuk menghasilkan total data keluarannya. Beribu-Ribu subkanal narrow menyebar untuk mengirimkan banyak pesan
dengan kecepatan yang rendah secara serempak kemudian mengkombinasikan pada penerima kemudian tersusun menjadi satu pesan yang dikirim dengan kecepatan tinggi. Metode ini menghindari distorsi yang disebabkan oleh multipath.
Subkanal narrow pada OFDMA dialokasikan pada basis burst by burst menggunakan suatu algoritma yang memperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhi RF (Radio Frequency) seperti kualitas saluran, loading dan interferensi.
LTE menggunakan OFDMA pada downlink dan SC-FDMA (single carrier – Frequency Division Multiple Access) pada uplink nya. SC-FDMA secara teknis serupa dengan OSC-FDMA tetapi lebih cocok diaplikasikan pada device handheld karena lebih sedikit dalam konsumsi batere.
LTE mendukung teknik MIMO (Input and Multiple-Output) untuk mengirimkan data pada sinyal path secara terpisah yang menduduki bandwidth RF yang sama pada waktu yang sama, sehingga dapat mendorong pada peningkatan data rates dan throughput. Sistem antena MIMO merupakan metode pada suatu layanan broadband sistem wireless memiliki kapasitas lebih tinggi serta memiliki performa dan keandalan yang lebih baik.
MIMO adalah salah satu contoh teknologi dengan kualitas yang baik dari LTE pada kecenderungan teknologi yang berkembang saat ini. Saat ini fokus adalah untuk menciptakan frekuensi yang dapat lebih efisien. Teknologi seperti MIMO dapat menghasilkan frekuensi yang efisien yaitu dengan mengirimkan informasi yang sama dari dua atau lebih pemancar terpisah kepada sejumlah penerima, sehingga mengurangi informasi yang hilang dibanding bila menggunakan sistem transmisi tunggal (Erik Dahlman, 2008:251). Pendekatan lain yang akan dicapai pada sistem MIMO adalah teknologi beam forming yaitu mengurangi gangguan interferensi dengan cara mengarahkan radio links pada penggunaan secara spesifik.
Fleksibilitas di dalam penggunaan spektrum adalah suatu corak utama pada teknologi LTE, tidak hanya bersifat tahan terhadap interferensi antar sel tetapi juga penyebaran transmisi yang efisien pada
spektrum yang tersedia. Hasilnya adalah peningkatan jumlah pengguna per sel bila dibandingkan dengan WCDMA.
LTE dirancang untuk mampu ditempatkan di berbagai band frekuensi dengan sedikit perubahan antarmuka radio. Juga dapat digunakan di bandwidth 1.4, 1.6, 3, 3.2, 5, 10, 15 dan 20 MHz.
Evolved Packet Core pada LTE adalah arsitektur jaringan yang telah disederhanakan, dirancang untuk seamless integrasi dengan komunikasi berbasis jaringan IP. Tujuan utamanya adalah untuk menangani rangkaian dan panggilan multimedia melalui konvergensi pada inti IMS. EPC memberikan sebuah jaringan all-IP yang memungkinkan untuk konektivitas dan peralihan ke lain akses teknologi, termasuk semua teknologi 3GPP dan 3GPP2 serta WiFi dan fixed line broadband seperti DSL dan GPON.
Jaringan E-UTRAN adalah jaringan yang jauh lebih sederhana daripada jaringan sebelumnya pada jaringan 3GPP. Semua masalah pemrosesan paket IP dikelola pada core EPC, memungkinkan waktu respons yang lebih cepat untuk penjadwalan dan re-transmisi dan juga meningkatkan latency dan throughput. Radio Network Controller telah sepenuhnya dihapus dan sebagian besar dari fungsionalitas RNC pindah ke eNodeB yang terhubung langsung ke evolved packet core.
Gambar 2.5 Evolved packet core (Sumber : Antonis Hontzeas, 2009, p.10)
Pada gambar diatas Evolved packet core dalam arsitektur jaringan LTE memungkinkan terhubung langsung atau melakukan perluasan jaringan ke jaringan nirkabel lainnya. Sehingga operator dapat mengatur fungsi kritis seperti mobilitas, handover, billing, otentikasi dan keamanan dalam jaringan selular. IP dikembangkan pada wired networks data link dimana endpoint dan terkait kapasitas (bandwidth) statis. Masalah arus trafik pada jaringan tetap, akan muncul apabila link kelebihan beban atau rusak. Kelebihan beban dapat dikelola dengan mengontrol volume trafik yaitu dengan membatasi jumlah pengguna terhubung ke sebuah hub dan bandwidth yang ditawarkan. Jaringan EPC meningkatkan performa secara paket tidak perlu lagi diproses oleh beberapa node dalam jaringan. LTE menggunakan teknologi re-transmisi di eNodeB, untuk mengelola beragam laju data yang sangat cepat. Hal tersebut memerlukan buffering dan mekanisme kontrol aliran ke eNodeB dari jaringan inti untuk mencegah overflow data atau loss bila tiba-tiba sinyal menghilang yang dipicu oleh re-transmission tingkat tinggi.
2.6.2.1 Spesifikasi dan Standar LTE
LTE, bersama dengan SAE (Service Architecture Evolution) adalah inti kerja dari 3GPP Release 8. Inti atau core LTE disebut juga EPC (Evolved Packet Core). EPC bersifat all-IP, dan mudah berinterkoneksi dengan network IP lainnya. Spesifikasi LTE ditargetkan untuk melayani downlink sedikitnya 100 Mbps dan uplink sedikitnya 50 Mbps. LTE mendukung operator scalable bandwith dari 1.4 Mhz sampai 20 Mhz. Kecepatan rata-rata berkisar pada 15 Mb/s dengan delay 15ms, walaupun nilai maksimal diharapkan dapat mencapai diatas 200Mb/s pada bandwith 20 Mhz. LTE bisa bekerja pada bandwith 1.4 hingga 20 Mhz. Akses radio akan berdasarkan penggunaan kanal bersama sebesar 300 Mb/s pada arah turun dan 75 Mb/s pada arah naik.
Menurut Uke Kurniawan Usman (2012:15) standard dari LTE adalah :
1. Untuk setiap 20 Mhz spektrum, download mencapai 326,4 Mbit/s untuk 4x4 antena, dan 172,8 Mbit/s untuk 2x2 antena.
2. Upload mencapai 86,4 Mbit/s untuk setiap 20 Mhz spektrum menggunakan 1 antena.
3. Setidaknya 200 pengguna aktif dalam setiap 5 Mhz sel. 4. Sub-5ms latency untuk paket kecil.
5. Meningkatkan fleksibilitas spektrum, dengan spektrum irisan sekecil 1,5 Mhz hingga sebesar 20 Mhz.
6. Optimal sel sejauh 5 km, 30 km dengan kinerja masih bagus, dan sampai 100 km dengan kinerja masih dapat diterima.
2.6.2.2 Layanan - Layanan pada LTE
Melalui kombinasi downlink dan kecepatan transmisi (uplink) yang sangat tinggi, lebih fleksibel, efisien dalam penggunaan spektrum dan dapat mengurangi latensi, LTE menjanjikan peningkatan pada layanan mobile broadband serta menambahkan layanan value-added baru yang menarik.
Manfaat besar bagi pengguna antara lain streaming skala besar, download dan berbagi video, musik dan konten multimedia yang semakin lengkap Untuk pelanggan bisnis LTE dapat memberikan transfer file besar dengan kecepatan tinggi, video conference berkualitas tinggi dan nomadic access yang aman ke jaringan korporat. Semua layanan ini memerlukan throughput yang signifikan lebih besar untuk dapat memberikan quality of service. Tabel 2.1. berikut menggambarkan beberapa layanan dan aplikasi LTE :
Tabel 2.1 Klasifikasi layanan mobile pada LTE (Sumber : Anthony Hontzeas, 2009, p.37)
KATEGORI LAYANAN SAAT INI LTE Layanan Suara
Real-time audio VoIP, konferensi video
berkualitas tinggi
Pesan P2P SMS, MMS, e-mail prioritas rendah
Pesan foto, IM, mobile e-mail, Pesan video
Browsing Akses ke layanan informasi online dimana pengguna membayar tarif jaringan standar. Saat ini terbatas untuk browsing WAP melalui Jaringan GPRS dan 3G
Browsing super-cepat, meng-upload konten ke sosial situs jaringan
Informasi pembayaran
Informasi berbasis teks E-newspapers , streaming audio berkualitas tinggi Personalisasi Didominasi ringtones, termasuk
screensaver dan ringbacks
Realtones (asli artis rekaman), situs Web mobile pribadi
Games di-download dan online game Permainan game online
secara konsisten pada jaringan fixed maupun mobile
TV/ video on demand
Video streaming dan konten video hasil download
Layanan siaran televisi, true on-demand television, streaming video kualitas tinggi
Musik Full track downloads , layanan radio analog
Download music
Konten pesan dan lintas media
Pesan peer-to-peer serta interaksi dengan media lainnya menggunakan konten pihak ketiga
Distribusi klip video, layanan karaoke, video berbasis iklan mobile dengan skala yang luas
Tabel 2.2 Klasifikasi layanan mobile pada LTE (Sumber : Anthony Hontzeas, 2009, p.37)
KATEGORI LAYANAN SAAT INI LTE
M-commerce fasilitas pembayaran dilakukan melalui jaringan selular
Mobile handset sebagai alat
pembayaran, rincian pembayaran dibawa melalui jaringan kecepatan tinggi untuk memungkinkan penyelesaian transaksi secara cepat Mobile data Networking Akses ke intranet perusahaan dan database
transfer file P2P, aplikasi bisnis, application sharing, komunikasi M2M, mobile intranet / ekstranet
2.6.2.3 Cakupan Jaringan LTE
Faktor utama yang menentukan cakupan jaringan adalah luas wilayah. Faktor lain yang berperan penting terhadap luas cakupan LTE adalah pemilihan teknologi karena setiap teknologi akan memiliki karakter dan desain sistem yang berbeda. Dengan mengetahui karakter dari teknologi juga maka dapat dilakukan perhitungan link budget.
