Jaringan Nirkabel

5G

Muhammad RajabFakhri AunurrahimPratama AmirullisanUrwah Syadid RobbyAhmad Rasyid MaulanaAlberto Michael Tambunan

Mobile Communication Evolution

Rangkuman Teknologi 1G – 4GGenerasi ->Fitur v

1G 2G 3G 4G

Tahun 1980s 1990s 2000s 2010s

Data Bandwidth 2 kbps 64 kbps 2 Mbps 200 Mbps

Standards AMPS TDMA, CDMA, GSM, GPRS

WCDMA Single Unified Standard

Services Voice Call Digital Voice, SMS, Higher Capacity Packetized

Integrated high quality audio, video & data

Dynamic information access (all IP services), wearable devices

Multiplexing FDMA TDMA, CDMA

CDMA CDMA

Switching Circuit Circuit & Packet

Packet All Packet

Generasi ->Fitur v

1G 2G 3G 4G

Technology Analog Cellular

Digital Cellular

Broadband with CDMA, IP Technology

Dynamic information access, wearable devices

Core Network PSTN PSTN Packet network

Internet

Keywords Analog Digital Personal

Global World Standards

High Data Rates, High Mobility, IP Based

Systems Analog Cellular

Analog Cordless

Digital Cellular

Digital Cordless

Mobile Satelite

3G Cellular

Max Data Rate : 2Mbps

4G Cellular

Broadband Access

Min Data Rate : 2-20 Mbps

Rangkuman Teknologi 1G – 4G

Arsitektur 1G

Arsitektur 2G (GSM)

Arsitektur 2G (CDMA)

Arsitektur 3G

Arsitektur 3G

• 1. Protokol Signalling (Pengontrol Panggilan)

• SIP (Session Initation Protocol ) : Protokol yang digunakan untuk membangun koneksi, memodifikasi dan menterminasi komunikasi voice, multimedia dan conference antar MGC

Arsitektur 3G

• 1. Protokol Signalling (Pengontrol Panggilan)

• SIP –T (SIP for Telephony) : Merupakan protokolsignalling standar SIP yang memiliki kemampuanuntuk mendefinisikan payload ISUP dari PSTN.

• SIP-T membangun hubungan antar MGC untukmenirukan fungsi sentral lokal pada PSTN danmengontrol user yang melakukan roaming di MGC lain.

Arsitektur 3G

• 2. Protokol pengontrol Media Gateway (MGW)

• MGCP (Media Gateway Control Part) : Protokolyang digunakan MGC untuk mengontrol operasirouting, voice (trunk), data dan video.

• Megaco (H.248 ITU-T) : Protokol yang digunakanMGC untuk mengontrol MGW dalam hal panggilan

Arsitektur 3G

• 3. Protokol Transport

• RTP (Real-time Transport Protocol) : Fungsitransport end-to-end yang sesuai dengan aplikasireal-time seperti suara dan video

Arsitektur 3G

• 4. Protokol Signalling

• SIGTRAN (Signalling Transport) digunakan olehMGC sebagai Signalling Gateway untuk membawapesan SS7 ke jaringan berbasis IP

Arsitektur 4G

• eNodeB: Evolved node-B

• AGE: Access gateway entity

• EPC: Enhanced packet core

• IMS: IP Multimedia system

• PCRF: Policy and charging function

• HSS: Home subscriber server

• MME: Mobile management entity

• SAE: System architecture evolution

ROAD TO 5G

Parameters that will be developed

• Traffic Capacity

• Data throughput

• Data integrity

• Latency

• Energy consumption

• Technology convergence

• Smart Communication

Beberapa Rancangan lain menjadi Standar Teknologi 5G

•Pervasive Networks

Secara bersamaan dapat tersambung ke beberapawireless akses dan berjalan dengan mulus

•Smart Antennas

Antena mampu mengubah arah pancaran dimanahalangan yang mengurangi sinyal kecil

Ekspektasi kehadiran 5G

• Jumlah traffic 1000 kali lebih besar

• 10 miliar device yang tersambung

• Latency berkurang menjadi 1/5 dari sebelumnya

• Umur baterai gadget 10 kali lebih lama

Konsep Kunci Teknologi 5G

• Dunia nirkabel sebenarnya, tanpa ada masalahpembatasan akses dan zona/wilayah

• Perangkat yang dapat digunakan dengankemampuan AI (Artificial Intelligence)

Konsep Kunci Teknologi 5G

• Mencapai satu kesatuan pada standarisasi global.

• Modulasi yang beragam dan fleksibel

Konsep Kunci Teknologi 5G • Konsep jaringan yaitu user centric (inisiasi

pengembang ponsel) , bukan inisiasi operator (1G) atau inisiasi pengembang sistem (2G,3G,4G)

• World Wide wireless web (WWWW), seperti aplikasiweb berbasis nirkabel komperhensif, termasukmemaksimalkan kemampuan multimedia di ataskecepatan 4G

Konsep Kunci Teknologi 5G

• Komputasi ubiquitous yang menyediakan jaringan pervasif: pengguna dapat terkoneksi sekaligus ke beberapa teknologi akses nirkabel.

• Teknologi akses ini bisa berupa 2.5G, 3G, 4G, atau 5G jaringan mobile, Wi-fi, WPAN atau teknologi akses terbaru lainnya.

• Pada 5G, konsepnya akan dikembangkan lebih jauh pada multi jalur transfer data secara bersamaan.

Arsitektur 5G

1. TERMINAL DESIGN

Perbandingan dengan OSI

Open Wireless Architecture

• Physical layer + Data link layer = OWA

• OSI layer 1 i.e. Physical layer & OSI layer 2 i.e. Data link layer define the wireless technology.

• Konektivitas wireless tidak hanya harus cepat, multi-direksi, dan multi channel, juga harus mudah digunakan

• digunakan dalam instrumentasi koneksi M2M.

Network Layer• Setiap jaringan mobile menggunakan alamat IP

• Setiap jaringan mobile akan menjadi FA (Foreign Agent)/router yang melayani mobility agent untuk mobile node.

• Sebuah mobile dapat dilampirkan ke beberapa mobile ataujaringan wireless pada waktu bersamaan

• IPv6 akan dapat diimplementasikan pada setiap mobile

• Terbagi menjadi dua sub-layer:• lower network layer• upper network layer

Open Transport Protocol

• Transport layer + Session layer = OTP

• Jaringan nirkabel berbeda dari jaringan kabel berkaitan dengan transportasi layer.

• Dalam semua versi TCP diasumsikan bahwa segmen yang hilang adalah karena kemacetan jaringan (konjugasi).

• Dalam nirkabel, kerugian ini disebabkan oleh rasio kesalahan bit yang lebih tinggi dalam radio interface.

• 5G terminal mobile memiliki lapisan transport yang mungkin dapat didownload & instal yang berdasarkan pada Open Transport Protocol

Application Layer

• Presentation layer + Application layer = Application layer (5G)

• Menyediakan Intellegent QoS management atas berbagai jaringan

• Menyediakan kemungkinan untuk pengujian & penyimpanan kualitas pelayanan informasi pengukuran dalam database informasi dalam terminal mobile.

• memilih jaringan nirkabel terbaik untuk diberikan layanan.

• parameter QoS, seperti, delay, kerugian, BW, kehandalan, akan disimpan dalam DB (Database) dari 5G mobile.

FUNCTIONAL ARCHITECTURE

Tactile Internet

Tactile Internet

• Tactile:• dapat dirasakan

• dapat di kemudi

• dapat dikawal

• dapat di kendali

• dapat diskalakan

• dapat diukurkan

• dapat dinaiki

Tactile Internet

• Mobile Internet dapat menghubungkan siapapun dimanapun

• Internet of Things (IoT) menghubungkan perangkat –perangkat dengan permanfaatan teknologi jaringan

• Tactile Internet adalah tingkat inovasi selanjutnya

Tactile Internet

• Memiliki latency yang sangat rendah

• Memiliki reliability yang sangat tinggi

• Memiliki security yang sangat tinggi

Tactile Internet

• Akan berdampak signifikan pada bisnis dan masyarakat

• Akan membuka kesempatan-kesempatan baru untuk market teknologi dan layanan masyarakat

Tactile Internet

• Manusia memiliki waktu reaksi berbeda pada tiap indera

Tactile Internet

• Waktu reaksi tersebut berubah saat seseorang sudah mengharapkan kecepatan

• Waktu yang dibutuhkan menjadi 1ms• Menggerakkan mouse

• Menggerakkan kepala saat menggunakan VR

• Jika waktu melewati 1ms, pengguna dapat mengalami cybersickness (sensasi mabuk laut)

Tactile Internet

• Tactile Internet akan berdampak signifikan terhadap masyarakat di berbagai bidang:• Edukasi

• Kesehatan

• Zona Aman

• Lalu lintas pada sebuah Smart City

• Energi

Tactile Internet

• Edukasi• E-learning dan pelajaran menggunakan simulasi akan

sangat terbantu

• Waktu reaksi 1ms memungkinkan penggunaan interface fisik untuk pengajar dan yang belajar

• Akan memberikan pengalaman belajar yang lebih efektif

Tactile Internet

• Kesehatan• Operasi jarak jauh dengan robot

• Penggunaan exoskeleton yang lebih efektif

Tactile Internet

• Zona Aman• Interaksi antar tactile internet device

• Kendaraan akan otomatis menghindari kemungkinan kecelakaan

• Informasi bahaya dapat dikirim ke pengguna sekitar

Tactile Internet

• Lalu lintas pada sebuah Smart City• Kendaraan dapat diatur sesuai peraturan setempat

• Pengemudian kendaraan secara otomatis

Tactile Internet

• Energi• Pengaturan konsumsi energi secara dinamis

• Mengatur mati hidupnya sebuah sumber energi berdasarkan analisis keadaan lingkungan saat itu

Tactile Internet

• Ada berbagai bidang dimana tactile internet dapat diaplikasikan:• Industri• Robotik dan telepresence• Virtual Reality (VR)• Augmented Reality (AR)• Kesehatan• Lalu lintas• Serious Gaming• Edukasi • Smart Grid

Tactile Internet

• Industri• Seiring berkembangnya industri, solusi wireless akan

semakin dibutuhkan

• Solusi wireless akan sangat dibantu tactile internetdengan waktu reaksi cepat, dan security dan availibility yang tinggi

Tactile Internet

• Robotik dan telepresence• Tactile internet memungkinkan pengendalian robot

jarak jauh • Rencana dekonstruksi pembangkit nuklir di German

• Reparasi pembangkit nuklir dan kimia

• Konstruksi di laut lepas

• Perawatan stasiun angkasa

Tactile Internet

• Virtual Reality (VR)• Memungkinkan berbagai pengguna dalam satu

lingkungan VR

• Interaksi antar pengguna dalam satu lingkungan VR

Tactile Internet

• Augmented Reality (AR)•Memungkinkan konten dinamis dan up-to-date untuk ditunjukkan

•Memungkinkan melihat apa yang pengguna lain lihat

Tactile Internet

• Kesehatan• Memungkinkan operasi jarak jauh

• Memungkinkan penggunaan exoskeleton lebih leluasa tanpa delay

Tactile Internet

• Lalu lintas• Kendaraan dapat mendeteksi objek dinamis dan

memberitahu kepada kendaraan sekitarnya

• Proses mengemudi dapat secara penuh di otomatisasi

Tactile Internet

• Serious Gaming• Serious gaming adalah game dengan tujuan utama

selain hiburan• Edukasi, simulasi, latihan, dll

• Tactile internet memberikan penggunaan dengan latency rendah agar sistem dapat berjalan efektif

Tactile Internet

• Edukasi• Pengajar dapat merasakan berbagai hal, seperti tenaga

yang digunakan oleh pelajar

• Tugas beresiko tinggi dapat dilakukan terlebih dahulu di jarak yang aman

• Latihan instrumen musik secaa individu bahkan seluruh opera dapat dilakukan secara remote

Tactile Internet

• Smart grid• Dapat mengendalikan konsumsi tenaga secara otomatis

Tactile Internet

• Ada berbagai syarat yang harus terpenuhi dalam tactile internet:• Latency dan reliability

• Keamanan

• Arsitektur sistem

• Sensor dan aktuator

• Jaringan akses

• Mobile-edge cloud

Tactile Internet

• Keamanan• Metode enkripsi saat ini hanya dapat

diimplementasikan pada lapisan atas dalam sebuah protokol transmisi• Menyebabkan delay yang tinggi

• Agar delay tetap rendah, metode keamanan harus di-embed pada proses transmisi fisik

• User identification juga harus di-embed pada transmisi fisik agar delay rendah• Identifikasi sidik jari

Tactile Internet

• Arsitektur sistem

Tactile Internet

• Sensor dan aktuator• Harus menggunakan metode kompresi data yang

efisien

• Koordinasi antar komponen harus efisien

• Proses pengolahan sinyal juga harus efisien

Tactile Internet

• Jaringan akses• Alokasi sumber daya pada blok-blok fisik harus 10 kali

lipat lebih cepat dibandingkan dengan jaringan LTE

• Desain harus memadai untuk mencegah kesalahan transmisi wireless

Tactile Internet

64

• Mobile-edge cloud• Untuk mencapai tingkat reliability tinggi, beberapa

transmisi melalui channel komunikasi paralel diperlukan

Hardware dan Software di 5G

12/10/2015

Spesifikasi HW• UWB (Ultra Wide Band) dengan BandWidth lebih

besar , 4Gbps (400x lebih cepat dari konektivitas nirkabel saat ini) pada konsumsi energi yang rendah.

• Transmitter dan Receiver band EHF (Extremely High Frequency) :6-300 GHz

• smart antenna : Switched Beam Antennas atau Adaptive Array Antenna

• Menggunakan CDMA

12/10/2015

Spesifikasi SW

• Firmware yg mendukung standar tunggal yg menyatukan jaringan nirkabel yang berbeda seperi WLAN, WWWW, unified IP dan kombinasi koneksi broadband secara simultan

• Software-Defined Radio, Packet layer, Enkripsi, Fleksibilitas, Anti-Virus

12/10/2015

Kesimpulan

• 3G- Operator Centric

• 4G- Service Centric

• 5g- User Centric

12/10/2015

• Konsep desain 5G menggunakan open platform pada protocol stack nya.

• Ditujukan agar terjangkau pada pasar masyaratluas, pengembangan yang tinggi dan lebih handaldaripada teknologi pendahulunya.

• Teknologi 5G mendorong keterhubungan yg luas

12/10/2015

12/10/2015

SOAL• 1. Riset tentang konsep 5G berdasarkan GSMA

Intelligences mulai dikembangkan tahun berapa ?

A. 2013

B. 2012

C. 2014

D. 2015

• 2. Sebutkan protocol stack layer pada teknologi 5G

• 3. Manakah di bawah ini yang bukan menjadi parameter dalam pengembangan 5G?

A. Latency

B. Energy Consumption

C. Quantity of User

D. Data Throughput

12/10/2015

4. Pada arsitektur sistem Tactile Internet, bagianmanakah yang berguna untuk handling kebutuhanaplikasi tactile?

A. Mini-cloudB. Core networkC. Central cloudD. Mobile-edge cloud5. Berapa ekspektasi latency pada jaringan 5G?

A. 20% dari latency 4G LTEB. 48% dari latency 4G LTEC. 69% dari latency 4G LTED. 85 % dari latency 4G LTE

6. Application/service manakah yang memerlukanenvironment 5G (eksklusif) ?

a. Video Conference

b. Autonomous Driving

c. Realtime Gaming

d. Disaster Alert

Jawaban (1)

Jawaban (2)

Application (Service)

Open Transport Protocol

Upper Network Layer

Lower Network Layer

Open Wireless Access

Jawaban (3)

Parameter yang dikembangkan pada 5G :

• Traffic Capacity

• Data throughput

• Data integrity

• Latency

• Energy consumption

• Technology convergence

• Smart Communication

Jawaban (4)

Jawaban (5)Ekspektasi kehadiran 5G :

• Jumlah traffic 1000 kali lebih besar

• 10 miliar device yang tersambung

• Latency berkurang menjadi 1/5 dari sebelumnya

• Umur baterai gadget 10 kali lebih lama

Jawaban (6)