Implementasi dan Benchmarking Regulasi Spektrum LTE
Unlicensed
Disusun sebagai pelengkap persyaratan matakuliah Hukum dan Regulasi ICT
Disusun oleh : Nama : Nge Beni Santoso NIM : 55415110030
Dosen : DR Ir Iwan Krisnadi MBA
JURUSAN MAGISTER TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
Implementasi dan Benchmarking Regulasi Spektrum
Abstract.LTE Unlicensed (LTE-U), sebuah proposal yang awalnya dikembangkan oleh Qual-comm, untuk penggunaan teknologi komunikasi radio 4G LTE di spektrum frekuensi Unli-censed, pada pita spektrum 5 GHz yang saat ini digunakan oleh peralatan Wi-Fi dual-band. LTE-U akan memungkinkan operator ponsel untuk meningkatkan cakupan di jaringan selular mereka, dan menjadikan jaringan seluler mampu meningkatkan kecepatan data secara jarak pendek, tanpa mengharuskan pengguna untuk menggunakan jaringan Wi-Fi secara terpisah seperti biasanya. Latar belakang penggunaan pita frekuesi 5 GHz untuk LTE didasari oleh spektrum frekuensi lisensi yang terbatas dan mahal harganya., pertumbuhan data yang sangat pesat sehingga membutuhkan spektrum yang lebih luas. Selain itu pemanfaataan dari pita frekuensi 5 GHz oleh Wi-Fi yang kurang optimal ditambah dengan pemanfaatan Wi-Fi offload yang tidak efisien dan tidak user friendly bagi end user. Banyak keuntungan dari pemanfaatan pita frekuensi ini yang didapat. Namun dalam implementasinya, karena penggunaannya menggunakan pita frekuesni 5 GHz, agar tidak terjadi gangguan atau saling interferensi dengan peralatan Wi-Fi maka diperlukan pengaturan atau regulasi untuk mengaturnya, sehingga pemanfaatannya menjadi lebih tertata dan maksimal.
Keywords: lte, unlicensed, wi-fi, regulasi
1
Pendahuluan
Mobile Broadband yang terus meningkat. Dari research dan survei diperoleh data seperti gambar dibawah ini :
Fig. 1. Survei penggunaan data
Dari kebutuhan spektrum di Indonesia diperoleh data sebagai berikut :
Fig. 2. Pertumbuhan kebutuhan spektrum data di Indonesia
Fig. 3. Pertumbuhan trafik dan ketersediaan spektrum unlicensed
Keenam, penggunaan Wifi offload yang tidak efisien dan pengalaman User yang tidak menyenangkan dalam penggunaan Wifi offload. Beberapa operator telah mengimplementasikan sejumlah besar WiFi AP untuk lalu lintas seluler offload untuk pita spektrum Unlicensed. Namun, upaya tersebut tidak selalu mencapai target yang diharapkan dalam hal peningkatan kinerja jaringan atau pengurangan biaya. Berbagai alasan dari hasil yang tidak diharapkan seperti investasi pada backhaul dan jaringan inti di samping infrastruktur selular yang ada, kinerja rendah dari teknologi WiFi, serta kurangnya koordinasi yang baik antara IMT dan sistem WiFi, yang memaksa user melakukan pergantian secara manual antar sistem jika ingin berpindah dari jaringan seluler ke jaringan WiFi sehingga terjadi efisien yang rendah dalam penggunaan spektrum dan pengalaman pengguna yang tidak menyenangkan.
2
Ruang Lingkup dan Rumusan Masalah
a. Ruang Lingkup penelitian ini dibatasi pada sejarah perkembangan, teknologi, implementasi dan regulasi LTE - Unlicensed, di dunia dan Indonesia.
b. Rumusan Masalah :
1) Pertumbuhan data dan layanan aplikasi yang sangat pesat.
2) Terbatasnya spektrum LTE – Licensed dan mahalnya harga lisensi spektrum tersebut.
3
Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan melakukan survei dan studi literatur dari bahan-bahan di website, paper, jurnal, buku, dan tesis yang membahas topik tentang LTE Unlicensed baik dari sisi sejarah perkembangan LTE – Unlicensed, teknologinya, implementasinya, dan regulasi dan hukum di dunia dan Indonesia.
4
Sejarah , Roadmap, Kontroversi dan Konsep LTE -
Unlicensed
A. Berikut sejarah LTE – Unlicensed : 1. LTE-U Forum
LTE-U Forum dibentuk pada tahun 2014 oleh Verizon bekerjasama dengan Alcatel-Lucent, Ericsson, Qualcomm Technologies, Inc, sebuah anak perusahaan dari Qualcomm Incorporated dan Samsung sebagai anggotanya. Forum ini berkolaborasi bersama-sama dan menciptakan spesifikasi teknis untuk BTS dan perangkat pemakai LTE-U pada pita frekuensi Unlicensed 5 GHz, serta spesifikasi untuk menangani lalu lintas dua arah dengan
perangkat Wi-Fi. Spesifikasi ini mendukung operasi LTE di 5 GHz UNII-1 dan pita UNII-3 sebagai tambahan Downlink (SDL) operator, dalam hubungannya dengan penyebaran LTE di band berlisensi, berdasarkan pada 3GPP yang sudah diterbitkan Release 10 dan spesifikasi selanjutnya. LTE-U memperluas manfaat dari LTE dan LTE Advanced untuk spektrum tak berlisensi, memungkinkan operator mobile untuk trafik data offload ke frekuensi Unlicensed lebih efisien dan efektif. Dengan LTE-U, operator dapat menawarkan kepada konsumen pengalaman mobile broadband yang lebih stabil dan lancar dengan cakupan yang lebih baik dan kecepatan download lebih cepat.
2. LAA
Ericsson menggunakan istilah Lisense Access Assisted (LAA) release 13 untuk menggambarkan teknologi LTE-U. LAA adalah usaha dari Generation Partnership Project 3 (3GPP) untuk standarisasi operasi LTE pada pita frekuensi 5 GHz Wi-Fi. Menggunakan protokol contention dikenal sebagai Listen Before Talk (LBT), diamanatkan di beberapa negara Eropa, untuk hidup berdampingan dengan perangkat Wi-Fi lainnya pada pita frekuensi yang sama.
Sebagai contoh, sebuah operator seluler menggunakan LAA dapat
Fig. 4. Skema penggunaan small cell LTE - LAA pada Carrier Aggregation 3. LWA (LTE Wifi link Agregation)
Bagi operator seluler, kinerja terbaik dicapai dengan menggabungkan dan agresasi spektrum Unlicensed dengan spektrum LTE License. Sehingga memungkinkan operator untuk dapat memanfaatkan infrastruktur Wi-Fi guna menambah kapasitas jaringan LTE Licensed dengan kapasitas spektrum Unlicensed.
Agregasi antara LTE dan Wifi ini dapat meningkatkan kapasitas hingga dua kali lipat dibandingkan dengan WiFi itu sendiri. Dari sisi pengguna juga akan merasakan koneksi yang jauh lebih cepat dan lebih baik.
Dua solusi utama adalah:
• LTE – Wifi agregasi link, untuk operator.
• Wi-Fi yang ada dan baru memanfaatkan frekuensi baik 2,4 GHz dan 5 GHz. LTE-U untuk sel-sel kecil yang baru memanfaatkan frekuensi 5GHz.
4.
MulteFireTMMulteFire™ membuka peluang baru dengan mengoperasikan teknologi 4G LTE hanya di spektrum Unlicensed seperti frekuensi 5 GHz. Berbeda dari Licensed Access Assisted (LAA) dan LTE – Wi-Fi link agregation (LWA), yang keduanya menggabungkan spektrum Unlicensed dengan anchor dalam spektrum Licensed.
Dengan menggabungkan kinerja yang ditingkatkan dari LTE dengan
kesederhanaan penyebaran spektrum Unlicensed, MulteFire menawarkan yang terbaik dari kedua dunia, memungkinkan layanan broadband ditingkatkan di lebih banyak tempat dari sebelumnya.
Fig. 5. Skema MuLTEfire
Fig. 6. Implementasi MuLTEfire pada kebutuhan End User
Fig. 7. Roadmap LTE Unlicensed Timeline
C. Kontroversi LTE - Unlicensed
Google menentang upaya FCC (Federal Communications Commision) yang akan memberikan spektrum untuk platform LTE Unlicensed (LTE-U). Selain Google, para penentang LTU-U melibatkan perusahan-perusahaan besar, seperti Boingo Wireless, Broadcom, Hewlett-Packard Enterprise, konsultan Paul Nikolich, Ruckus Wireless dan sebagainya. Mereka tergabung dalam America’s National Cable & Telecommunications Association (NCTA). Mereka menyuarakan oposisi terhadap persetujuan LTE-U sebelum pengujian yang lebih komprehensif sudah dilakukan dengan matang, mengutip kekhawatiran bahwa LTE-U akan sangat menurunkan kinerja dari perangkat Wi-Fi.
Akar penyebab penolakan, LTE Unlicensed memanfaatkan frekuensi unlicensed untuk menggeber jaringan LTE tersebut, yaitu di spektrum 2,4 dan 5 GHz yang biasanya dipakai oleh WiFi. Bukan memakai frekuensi jaringan seluler pada umumnya, seperti 900 MHz, 1.800 MHz, 2.100 MHz dan lainnya. Pita spektrum 2.4 GHz sebenarnya sudah terlalu padat, sementara di 5 GHz masih agak kosong. Penentangan mereka secara substansial menegaskan klausul NCTA sebelumnya – bahwa platform LTE-U bertentangan dengan standar 3GPP dan IEEE, dan bahwa mereka sedang mengembangkan teknologi tanpa melakukan peer review.
D. Konsep LTE – Unlicensed
Ada dua opsi utama implementasi untuk menggabungkan spektrum Unlicensed: Supplemental Downlink (SDL) dan TDD.
Dalam mode SDL, seperti yang diilustrasikan pada gambar dibawah, spektrum Unlicensed hanya akan digunakan untuk downlink, sehingga kecepatan data dan kapasitas sangat meningkat pesat hanya pada kecepatan downlink, sedangkan kecepatan uplink seperti apa adanya. Hal ini bermanfaat, terutama untuk men-gatasi lalu lintas yang padat dalam downlink.
Dalam mode TDD, spektrum Unlicensed akan digunakan baik pada downlink maupun pada uplink, sama seperti sistem TDD LTE, dan itu bekerja seperti TDD LTE operator agregasi.
Fig. 8. Mode SDL pada LTE Unlicensed
Keuntungannya adalah fleksibilitas untuk menyesuaikan jumlah sumber daya an-tara uplink dan downlink. Kedua pilihan tsb, untuk spektrum Unlicensed hanya di-gunakan untuk plan data, dan semua plan control ditangani oleh spektrum berlisensi. Tidak penting opsi mana yang digunakan, baik operator maupun peng-guna memperoleh manfaat yang sama.
5
Skenario dan Implementasi LTE - Unlicensed
1) Skenario LTE – Unlicensed
berlisensi adalah skenario yang diprioritaskan. Dalam hal ini,diharapkan biaya tamba-han lebih murah untuk setiap site baru atau backhaul. Selain itu, penggabungan antar-site antara jaringan berlisensi dan jaringan tak berlisensi juga memungkinkan bila ke-cepatan tinggi backhaul antara Macro Node dan LPN tersedia.
Fig. 9. Skenario LTE Unlicensed pada Operator dan Deployment
LTE – Unlicensed digunakan sebagai jaringan secondary, sedangkan LTE Licensed tetap digunakan sebagai jaringan primer/utama.
Contoh 3 kasus LTE-Unlicensed
Fig. 10. Skenario LTE LAA
Skenario Implementasi LAA :
Fig. 11. 4 Skenario Implementasi LTE LAA
Skenario 3 : CA between licensed small cell(F1) and unlicensed small cell (F3), with macro coverage.
Skenario 4 : CA between licensed small cell (F2) and unlicensed small cell (F3), with macro coverage (F1). With ideal backhaul between macro and small cell, CA among F1, F2, and F3 is possible. Dual connectivity between macro cell and small cell can be enabled.
Fig. 12. 3 Teknik Utama Agregasi CA, LTE-U/LAA dan LTE-H/LWA
Tabel di atas menunjukkan perbandingan antara 3 teknik utama untuk meningkatkan kecepatan data melalui agregasi; CA, LTE-U/LAA dan LTE-H/LWA. Sementara CA telah menjadi bagian dari 3GPP Release-10 dan tersedia dalam semua perangkat LTE yang baru, LTE-U dan LTE-H adalah hal baru dan akan membutuhkan modifikasi dalam jaringan serta perangkatnya. LTE-H pada akhirnya memberikan manfaat yang mirip dengan LTE-U tapi dengan pilihan yang lebih aman dari sisi perangkat dan titik pandang spektrum dan akan menjadi solusi yang lebih menyenangkan oleh semua orang, termasuk pada komunitas pengguna WiFi.
2) Implementasi LTE-Unlicensed
1) Internasional
T-Mobile dan Verizon Wireless telah menunjukkan minat awal dalam mengem-bangkan dan mengimplementasikan sistem tersebut sesegera mungkin pada tahun 2016. Sementara penyedia layanan selular biasanya bergantung pada spektrum radio berlisensi yang telah mereka miliki secara eksklusif, LTE-U akan berbagi ruang den-gan peralatan Wi-Fi sudah menghuni band tsb - smartphone, laptop dan tablet yang dihubungkan ke jaringan broadband rumah, hotspot gratis yang disediakan oleh bis-nis, dan sebagainya.
Fig. 13. Operator Telco di dunia yang mendukung LTE Unlicensed
2) Indonesia
PT XL Axiata Tbk (XL) menghadirkan layanan 4G LTE-Advanced LAA (License Assisted Access). Bekerjasama dengan perusahaan penyedia teknologi jaringan asal Swedia, Ericsson, XL melangsungkan uji coba teknologi ini di Jakarta, Jumat (6/11/2015).
Uji coba testing dan demo oleh XL dilakukan dengan tujuan mempersiapkan diri secara baik dan end to end dari berbagai aspek, baik teknis, regulasi, terminal, dan aplikasi serta layanan untuk pelanggan. XL mendalami seluruh aspek untuk persiapan adopsi teknologi terbaru ini di Indonesia. Estimasinya, pada pertengahan tahun 2016 mendatang teknologi ini sudah bisa diimplementasikan. Untuk implementasi teknologi ini XL juga menunggu izin dari pemerintah.
BTS 4G milik XL nantinya akan bisa menggunakan spektrum licensed (1800 MHz) dan juga sebagai tambahan akan bisa menggunakan frekuensi unlicensed 5 GHz ini. Karena daya yang boleh dipancarkan LTE-A LAA ini sama kecilnya dengan WiFi, cakupan tambahan kecepatan dari LTE-A LAA dioptimalkan untuk area hotspot saja, sedangkan area yang lebih besar akan dilayani dengan LTE licensed band (1800 MHz).
Saat ini, sebagian besar infrastruktur jaringan milik XL sudah siap untuk implementasi 4G LTE. Infrastruktur XL juga sudah siap untuk implementasi
LTE-Advanced (LTE-A) yang menggunakan metode Carrier Aggregation (CA) atau
penggabungan bandwidth LTE di spektrum 1800 MHz, 2100 MHz, dan 900 Mhz. Penggelaran LTE-A harus di lakukan dengan sinkronisasi ketersediaan terminal/handset yang mendukung layanan LTE-A ini di pasar dan tentunya didahului oleh optimisasi penggunaan spektrum yang di miliki oleh XL (dari 10 MHz menjadi 15MHz dan kemudian 20 MHz)
a. X12 LTE Modem
Teknologi manufaktur 14 nanometer FinFET dan sebuah modifikasi pada CPU 64 bit.
Dukungan kecepatan akses LTE Advance dengan Cat 12 untuk downlink yang mampu mencapai kecepatan hingga 600 Mbps.
Cat 13 untuk uplink dengan kecepatan hingga 150 Mbps.
Dukungan Wifi Triband yaitu 2.4 Ghz, 5 Ghz dan 60 Ghz.
Zeroth platform teknologi dan yang terbaru yaitu kemampuannya mendukung LTE-Unlicensed (LTE-U) juga LTE dan Wi-Fi Link Aggregation (LWA).
b. X16 LTE Modem
A 14nm FinFET discrete - LTE Advanced Pro Modem
Up to 1 Gbps - Cat 16 DL
4x4 MIMO on 2xCA + 2x2 MIMO on 3 rd carrier; up to 4x20 MHz CA
supported with 2x2 MIMO
Up to 150 Mbps - Cat 13 UL via 2x20MHz CA and 64-QAM
LTE-U and LAA – Convergence with unlicensed Globalizing access to LTE in unlicensed spectrum
3.5 GHz band support – New 3GPP bands Additional licensed LTE spectrum access
6
Keuntungan dan Regulasi LTE - Unlicensed
A. Keuntungan dari penggunaan LTE Unlicensed :
Fig. 14. Hubungan Kecepatan dan Kapasitas LTE- Unlicensed
Kecepatan data yang lebih cepat (High Data Rates) dan Kapasitas Jaringan menjadi lebih besar (Increase Capacity)
Dari sisi operator pengelolaan dan setup jaringan yang ada menjadi lebih terintegrasi (Well Integrated to the Operator’s Existing Radio)
Menjamin keandalan dan kinerja dari jaringan dengan adanya Quality of Services (Ensure Quality of Service Assurance)
Mengurangi latency (Reduce Latency)
Mobilitas dan transisi layanan yang lebih halus antar jaringan operator selular dengan pita frekuensi Unlicensed (Mobility and Service Continu-ity)
Keamanan yang lebih baik (Better Security)
B. Regulasi LTE – Unlicensed
Untuk memilih pita spektrum Unlicensed yang sesuai untuk implementasi LTE-U gelombang pertama, berikut beberapa aspek yang relevan dan harus diperhitungkan:
Ketersediaannya
Sejak pita spektrum 2.4 GHz sudah penuh sesak dengan pemakaian pada
perumahan dan implementasi ruang publik, pita spektrum 5 GHz adalah kandidat utama untuk spektrum Unlicensed dengan ketersediaannya secara publik serta kinerja propagasi channel yang relatif baik. Dalam pita spektrum 5 GHz, blok 5150-5250MHz dan 5250-5350MHz juga banyak digunakan oleh WLAN perumahan baik di skenario indoor maupun outdoor dan karenanya blok ini tidak dipakai.
Pembatasan Regulasi
Pita spektrum memungkinkan baik untuk implementasi indoor dan outdoor dan daya pancarnya harus cukup tinggi.
Hidup berdampingan dengan pita lisensi IMT yang ada
Mengingat LTE-U akan dioperasikan sebagai sel sekunder yang dikendalikan oleh gabungan sel primer yang berlisensi, kombinasi pita spektrum yang harus dipilih untuk menghindari gangguan interferensi yang kuat satu sama lain, terutama pada gangguan pada perangkat pita spektrum Unlicensed yang diberikan.
Fig. 14. Tabel Implementasi Izin Pita Spektrum 5 GHz
C.
Proses Standarisasi LTE - UnlicensedFig 15. Proses Standarisasi LTE-Unlicesend
7
Kesimpulan
1. LTE Unlicensed salah satu proposal solusi dari QualComm untuk memanfaatkan pita spektrum Unlicensed pada frekuensi 5 GHz untuk meningkatkan kapasitas jaringan dan kecepatan transfer data.
2. LTE Unlicensed diperjuangkan dengan alasan karena kebutuhan transfer data yang meningkat tidak diiringin dengan ketersediaan spektrum lisensi yang terbatas jumlahnya dan mahal biayanya.
3. Krisis spektrum, pemanfaatan pita spektrum Unlicensed 5 GHz yang masih kurang dan ketidapuasan end user pada penggunaan dengan Wi-Fi offload juga menjadi pendorong LTE-Unlicensed dikembangkan.
4. LTE Unlicensed mengalami proses perkembangan standarisasi yang evolusinya terus berlangsung, dari LTE Unlicensed berkembang menjadi LTE LAA (Licensed Access Assisted), lalu menjadi LTE LWA (LTE Wifi Link Agregation) dan menjadi LTE - Multefire .
yang akan mencakup mekanisme Listen Before Talk (LBT) untuk memenuhi persyaratan regulasi dan memastikan koeksistensi yang adil).
6. LTE Advanced pada pita spektrum Unlicensed bisa secara harmonis berdampingan dengan Wi-Fi. Oleh karena itu diperlukan desain teknik untuk mengurangi dan meminimalkan gangguan interferensi dan juga untuk berbagi channel secara proporsional dan adil.
7. Keuntungan dari LTE Unlicensed : cakupan area yang lebih luas (Wider Area Coverage), kecepatan data yang lebih cepat (High Data Rates) dan kapasitas jaringan menjadi lebih besar (Increase Capacity), dari sisi operator pengelolaan dan setup jaringan yang ada menjadi lebih terintegrasi (Well Integrated to the Operator’s Existing Radio), menjamin keandalan dan kinerja dari jaringan dengan adanya Quality of Services (Ensure Quality of Service Assurance), mengurangi latency (Reduce Latency), mobilitas dan transisi layanan yang lebih halus antar jaringan operator selular dengan pita frekuensi Unlicensed (Mobility and Service Continuity), Keamanan yang lebih baik (Better Security), Penghematan daya listrik yang lebih baik (Better Power Saving).
8. Ada dua opsi utama implementasi untuk menggabungkan spektrum Unlicensed yaitu : Supplemental Downlink (SDL) dan TDD.
9. Dalam implementasinya LTE Licensed tetap digunakan sebagai jaringan primer (utama) dan LTE Unlicensed digunakan sebagai jaringan secondary. 10. LTE Unlicensed membutuhkan infrastructure dan perangkat mobile yang
baru, faktor penentunya adalah ketersediaan perangkat dalam kurun waktu dan harga perangkat yang dapat diterima.
11. Qualcomm sebagai inisiator awal LTE Unlicensed sudah mengeluarkan chipset modem yang mendukung LTE Unlicensed yaitu X12 LTE Modem dan X16 LTE Modem.
12. Regulasi dan Pengaturan LTE Unlicensed di Indonesia perlu segera di lakukan untuk meningkatkan percepatan adopsi teknologi ini sehingga baik operator maupun end user memperoleh manfaat yang maksimal dari teknology LTE Unlicensed.
13. Diklaim LTE Unlicensed meningkatkan layanan seluler dan LTE Unlicensed Tidak Mempengaruhi kinerja wireless LAN.
14. Ada pro dan kontra dengan adopsi LTE Unlicensed, baik Google dan NCTA sebagai pihak yang kontra dan Aliansi LTE Forum sebagai pihak yang pro. Masing-masing pihak perlu membuat kesepakatan yang dapat memenuhi keinginan kedua belah pihak, dan operator juga akan dapat mulai menggelar Wi-Fi unlicensed tanpa beban dari kedua belah pihak. Bahkan, Wi-Fi Alliance sedang menyusun sebuah kesepakatan bersama karena suatu hari nanti, LTE Unlicensed akan menjadi sebuah jaringan yang baru.
15. Operator Telco yang mendukung LTE Unlicensed : Verizon, T-Mobile, NTT Docomo, China Mobile, China Unicom, TeliaSonera.
8
Ucapan Terima kasih
Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya pada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan penulisan ini, dan semoga dapat memberikan bermanfaat untuk komunitas ICT dan masyarakat di Indonesia.
9
Pustaka
1. Progress on LAA and its relationship to LTE-U and MulteFire™, Qual-comm Technologies, Inc, February 22, 2016.
2. LTE-U/LAA, MuLTEfire™ and Wi-Fi; making best use of unlicensed spectrum. September, 2015, Qualcomm Technologies, Inc.
3. LTE Unlicensed and Wi-Fi : Moving beyond coexistence, Monica Paolini, Senza Fili Consulting, 2015.
4. Perkembangan Teknologi Telekomunikasi Wireless dan Tantangan bagi Indonesia ke Depan, Seminar Sistem Telekomunikasi dan Informasi (SSTI) Oktober 2014, Unika Atmajaya, Dr. Denny Setiawan, ST.MT. 5. Extending LTE Advanced to unlicensed spectrum, Qualcomm, Inc,
De-cember 2013.
