Cara Kerja 4G

Anda tersesat di kota berpenduduk 6 juta orang. Ini tengah malam, Anda berada di lingkungan yang menakutkan dan Anda sangat membutuhkan petunjuk arah ke hotel Anda. Tidak masalah. Cabut saja ponsel cerdas Anda, yang akan menyelamatkan Anda dari situasi sulit ini dengan menyediakan peta interaktif yang terperinci.

Hanya ada satu masalah -- koneksi data ponsel Anda sangat lambat, sangat lambat. Sangat lambat, pada kenyataannya, Anda akhirnya menyerah pada ponsel Anda yang sangat terkutuk. Dan kemudian Anda membeli peta di pompa bensin.

Tanpa koneksi data yang cepat, ponsel cerdas Anda tampaknya cukup bodoh. Tidak peduli seberapa mahal atau mewah ponsel Anda, Anda masih bergantung pada jaringan nirkabel untuk mengirimkan barang – data, sumber kehidupan dari semua hal digital. Dan jaringan 3G (generasi ketiga) generasi saat ini, meskipun cepat, seringkali tidak dapat memberikan pengalaman Internet seluler yang dapat diandalkan.

Apa yang benar-benar dibutuhkan ponsel cerdas Anda yang menderita adalah jenis layanan Internet broadband (kecepatan tinggi) yang Anda gunakan di komputer di rumah. Anda membutuhkan broadband seluler . Anda membutuhkan 4G. Dan begitu juga orang lain.

Pada tahun 2009, untuk pertama kalinya, trafik jaringan untuk mobile broadband melebihi trafik untuk panggilan suara [sumber: Ericsson ]. Dan permintaan data akan meningkat 33 kali lipat pada tahun 2020 [sumber: 3GPP ]. Karena semakin banyak orang membeli perangkat seluler yang membutuhkan banyak data, jaringan harus mengikutinya.

Untuk melakukan itu, penyedia layanan (disebut operator atau operator tergantung pada lokasi Anda) berinvestasi besar-besaran dalam infrastruktur mereka, yang berarti perangkat keras dan perangkat lunak yang memungkinkan komunikasi seluler. Dengan beberapa perkiraan, mereka akan menghabiskan sebanyak $53 miliar di Amerika Serikat saja, sebagian besar untuk mendukung perluasan jaringan yang lebih cepat, sering disebut sebagai 4G (generasi keempat) [sumber: Fool.com ].

Tapi apa sebenarnya jaringan 4G itu? Dan mengapa mereka menjadi subjek dari begitu banyak iklan yang keras dan kurang ajar? Apa yang membedakannya dari jaringan 2G jadul, yang terutama berfungsi untuk panggilan suara? Dan bagaimana Anda bisa membedakan jaringan 4G dari 3G?

Jawabannya tidak selalu sejelas yang kita inginkan. Dalam arti tertentu, dunia 4G sama membingungkannya dengan tersesat di megalopolis tanpa koleksi peta online Anda.

Tapi jangan takut. Kami akan mengarahkan Anda melalui akronim dan konvolusi pemasaran dan memandu Anda melewati gedung pencakar langit techno omong kosong. Sepanjang jalan, kami akan menunjukkan kepada Anda bagaimana kecepatan 4G yang sangat kecil dapat memberi daya pada Internet seluler ke era baru.

1. Evolusi Tanpa Akhir Nirkabel
2. 4G adalah All-IP
3. Resep 4G Lengkap
4. Tempat untuk Antarmuka Udara
5. Jaringan Hidup, Bernapas
6. Medan Perang Broadband Seluler
7. Dampak dan Masa Depan 4G
8. Cara Kerja 4G: Catatan Penulis

Jaringan nirkabel adalah gado-gado dari berbagai teknologi dan tumpang tindih. Tidak peduli seberapa rumit akronimnya, intinya adalah ini -- jaringan nirkabel adalah sistem radio. Anda dapat membaca tentang dasar-dasar teknologi telepon seluler di Cara Kerja Telepon Seluler dan Cara Kerja Smartphone .

Tidak peduli teknologi nirkabel mana yang mungkin mendominasi bagian dunia Anda, Anda memiliki kesamaan dengan bagian planet lainnya – Anda adalah bagian dari ledakan nirkabel. Ada hampir 6 miliar langganan ponsel aktif di dunia [Sumber: 4G Americas ], dan ponsel semakin populer.

Untuk memenuhi tuntutan miliaran pelanggan telepon nirkabel, jaringan harus berubah dan beradaptasi untuk menangani lebih banyak pengguna dan lebih banyak data. Setiap lompatan dalam kinerja atau kemampuan jaringan dilambangkan (seringkali secara samar-samar) sebagai apa yang disebut generasi baru.

Jaringan 1G (generasi pertama) jadul , yang dibangun pada 1980-an, bersifat analog, dan hanya melakukan panggilan suara. Pada awal 1990-an, 2G digital (generasi kedua) mulai meningkat, memungkinkan layanan data dasar seperti pesan teks dan email.

Jaringan 3G mulai menyebar di awal tahun 2000-an, dan demikian pula konsep Internet seluler. Dengan koneksi cepat, Anda dapat menjelajahi Web, memutar audio streaming, meskipun pengalaman terkadang memuntahkan kecabulan dengan lambat.

Kemudian konsumen mulai menuntut kemampuan seluler yang lebih luar biasa dan berpusat pada Web. Perangkat seluler dengan kemampuan canggih dan haus data meledak dalam jumlah. Sementara itu, infrastruktur jaringan mulai berderit di bawah beban permintaan data yang sangat besar.

3G membutuhkan lebih banyak keuletan. Sudah saatnya jaringan nirkabel berkembang sekali lagi, kali ini untuk menyediakan layanan mobile broadband yang lebih cepat. Waktu itu adalah sekarang.

Saat ini, garis generasi jaringan sedikit lebih membingungkan. Tidak ada standar yang diakui secara universal untuk 4G.

Jadi, sistem yang lebih cepat dari 3G sering disebut sebagai 3.5G atau 3.9G, atau hanya 3G+. Namun, kampanye pemasaran dari operator besar, yang selalu mencari keunggulan kompetitif, menyebut jaringan ini sebagai 4G. Singkatnya, 4G hanyalah istilah pemasaran. Artinya hanya jaringan yang lebih cepat dari 3G. Itu dia.

Tetapi ada rasa yang berbeda dari 4G, atau broadband seluler. Pada halaman berikutnya Anda akan melihat bagaimana 4G berbeda dari pendahulunya nirkabel, dan kemudian menyelidiki rincian apa yang membuatnya jauh lebih cepat daripada sistem 3G pertama.

Anda sudah tahu bahwa 4G hanyalah sistem radio canggih . Tantangan bagi para insinyur dan pemrogram adalah mengemas sebanyak mungkin data digital ke dalam setiap sinyal radio, sehingga memaksimalkan kecepatan dan efisiensi jaringan secara keseluruhan.

Seperti 3G, jaringan 4G berbasis IP (protokol Internet), artinya menggunakan protokol komunikasi standar untuk mengirim dan menerima data dalam bentuk paket . Tidak seperti 3G, bagaimanapun, 4G menggunakan IP bahkan untuk data suara. Ini adalah standar semua-IP .

Dengan menggunakan paket standar ini, data Anda dapat melintasi semua jenis jaringan tanpa diacak atau rusak. Untuk mengirim dan menerima paket, pertama-tama telepon Anda harus berkomunikasi dengan stasiun pangkalan. Sebuah base station hanya berbicara industri untuk menara-menara sel tinggi ditempelkan dengan segala macam peralatan antena; sebuah stasiun pangkalan menyampaikan data ke dan dari Internet dan perangkat seluler Anda.

Ada banyak metode berbeda (disebut antarmuka udara ) untuk membuat hubungan antara stasiun pangkalan dan telepon. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang antarmuka udara yang lebih tua dan kekusutan akronimnya di sini di Cara Kerja Telepon Seluler . Kami akan membahas antarmuka udara 4G yang lebih baru nanti.

Kami tidak akan membutakan Anda di sini dengan definisi untuk setiap akronim, tetapi antarmuka 3G yang umum termasuk CDMA2000, HSPA, 3G LTE, EV-DO Revisi B, DO Advanced, dan Mobile WiMAX, untuk menyebutkan beberapa saja. Masing-masing antarmuka ini mentransfer data dengan cara yang berbeda melalui gelombang radio dalam spektrum tertentu. Anda dapat dengan cepat meninjau teknologi lama tersebut di sini .

Saat ini, sistem 4G tidak sepenuhnya IP, hanya karena masih banyak tumpang tindih antara jaringan 3G dan bahkan 2G di berbagai negara dan di seluruh dunia. Namun seiring kemajuan infrastruktur 4G, sistem pengiriman data all-IP akan lebih terwujud sepenuhnya.

Ide nirkabel berbasis IP ini hanyalah salah satu faktor yang mendefinisikan 4G. Pada halaman berikutnya Anda akan melihat bahwa lebih banyak bahan yang masuk ke dalam resep yang menghasilkan kinerja 4G yang lezat.

4G tidak revolusioner. Ini hanya sebuah evolusi yang sangat meningkatkan pengalaman Internet 3G. Dibandingkan dengan jaringan 3G, 4G memiliki beberapa keunggulan khusus.

Peningkatan kecepatan adalah faktor yang mungkin paling Anda pedulikan. Dengan 3G, smartphone umumnya melihat kecepatan unduh hingga sekitar 2Mbps (megabit per detik). Sebagai perbandingan, 4G dapat mengubah segalanya menjadi kecepatan tinggi, sekitar 3 hingga 5Mbps; itu kira-kira kecepatan yang diterima banyak komputer rumahan melalui modem kabel atau DSL .

Kecepatan 4G mungkin bisa lebih cepat, tetapi untuk saat ini Anda dapat mengabaikan kecepatan 100Mbps yang dibahas di Intertube. Itu adalah kecepatan data teoretis yang tidak akan terjadi di dunia nyata dalam waktu dekat.

Mark Murphy, pemimpin inovasi di Ericsson, mengatakan bahwa di luar kecepatan, 4G memiliki beberapa ciri lain yang membedakannya dari teknologi lama.

4G memiliki kapasitas yang lebih tinggi , artinya dapat mendukung lebih banyak pengguna pada waktu tertentu. Ini olahraga kecepatan data yang lebih tinggi , sehingga aplikasi multimedia seperti panggilan video atau klip YouTube bekerja lebih lancar. Dengan menara 3G, sekitar 60 hingga 100 orang dapat berbagi sinyal dan mendapatkan layanan yang cepat dan andal. Namun, menara 4G LTE (Long Term Evolution), dapat melayani sekitar 300 atau 400 orang.

Dan fitur 4G mengurangi latensi. Dengan lebih sedikit latensi, atau penundaan, Anda melihat respons yang lebih cepat terhadap perintah Anda, yang sangat membantu saat Anda memainkan game online cepat atau mengendalikan mobil atau robot dari jarak jauh. Jaringan yang memenuhi syarat sebagai kecepatan waktu nyata memiliki latensi 50ms (milidetik) atau kurang; 4G LTE memiliki latency hanya sekitar 20 hingga 40ms. Latensi rendah juga berarti panggilan suara tidak memiliki jeda atau gema, gema, gema.

4G lebih efisien secara spektral daripada 3G. Pikirkan spektrum radio sebagai pipa dengan diameter tertentu; hanya begitu banyak data yang dapat melalui pipa itu pada satu waktu. Tetapi 4G menggunakan skema pengkodean yang cerdas untuk secara dramatis meningkatkan jumlah data yang mengalir melalui spektrum. Pada akhirnya, ini memberikan lebih banyak bit per hertz daripada 3G.

Tapi ada apa dengan 4G yang benar-benar mendorong peningkatan ini? Teruslah membaca dan Anda akan melihat bagaimana 4G mendapatkan tenaga kuda yang sebenarnya.

Anda mungkin belum berhenti sejenak untuk mempertimbangkan bahasa yang digunakan ponsel Anda. Bahasa yang disebut itu adalah antarmuka udara, protokol komunikasi standar yang digunakan perangkat seluler Anda untuk berkomunikasi dengan stasiun pangkalan.

Jika Anda pernah melihat iklan ponsel cerdas (mulai mencemooh), Anda pasti pernah melihat akronim untuk berbagai antarmuka udara, seperti 4G LTE, WiMAX (Interoperabilitas Seluruh Dunia untuk Akses Microwave), HSPA+ (Akses Paket Berkecepatan Tinggi) dan banyak lagi. Antarmuka udara memiliki satu elemen utama yang sama – semuanya mengoordinasikan lalu lintas jaringan, memberi tahu perangkat kapan harus mengirim dan menerima data. Tetapi mereka berbeda dalam cara mereka menyelesaikan tugas ini.

Sistem WiMAX mirip dengan protokol WiFi rumah atau kantor Anda. Ini sebagian besar jatuh di pinggir jalan karena operator memilih antarmuka lain seperti LTE dan HSPA+.

Dengan LTE, perangkat dapat mengirim dan menerima secara bersamaan karena menggunakan frekuensi yang berbeda untuk tugas ini. LTE menggunakan OFDM (orthogonal frequency division multiplexing), yang membagi sinyal menjadi aliran data paralel yang melewati sub-saluran radio. Sinyal itu disatukan oleh prosesor di ujung yang lain.

LTE (dan HSPA+) juga menggunakan metode lain yang disebut MIMO (multiple input multiple output). MIMO bergantung pada beberapa antena dan pemancar di telepon dan stasiun pangkalan dan memungkinkan transmisi up- dan download simultan.

HSPA+ kompatibel dengan sistem 3G yang lebih lama. LTE tidak. Tapi HSPA+ bukanlah jalan masa depan. Sebaliknya, ini adalah metode untuk memeras lebih banyak kehidupan dari infrastruktur yang ada.

LTE, bagaimanapun, akan ada untuk sementara waktu. Jaringan LTE disebut evolusi jangka panjang karena operator ingin tetap menggunakan teknologi ini untuk waktu yang lama, daripada menghabiskan banyak uang untuk meningkatkan infrastruktur setiap beberapa tahun. LTE dianggap sebagai opsi jangka panjang yang baik karena lebih mudah ditingkatkan untuk kapasitas dan kinerja yang lebih besar.

Saat ini Anda tidak akan menemukan banyak hal di jaringan 4G LTE murni. Sebaliknya, jaringan di mana-mana masih merupakan gado-gado 3G dan 4G, dan bahkan teknologi 2G dan antarmuka udara. Di banyak area, cakupan 2G, 3G, dan 4G tumpang tindih. Anda dapat melihat ikhtisar cakupan dengan peta interaktif di OpenSignalMaps . Alhasil, ponsel 4G pun justru hadir dengan chip 3G sehingga bisa mengakses jaringan 3G dan 3G+.

Kencangkan cengkeraman Anda pada ponsel Anda. Pada halaman berikutnya, Anda akan melihat mengapa ponsel Anda -- dan jaringan Anda -- semakin cepat dan menakutkan.

4G LTE mengalahkan banyak keterbatasan 3G dan menambahkan berbagai macam kemampuan gertakan sinaps. Harap diperhatikan – jika film "Terminator" dan "Matrix" membuat Anda takut, pertimbangkan untuk melompat ke halaman berikutnya.

Jaringan 1G dan 2G kuno itu bodoh, secara teknologi. Tetapi jaringan 4G, dalam arti tertentu, adalah mesin yang cerdas. Misalnya, mereka lebih siap untuk menangani kemacetan tak terduga yang disebabkan oleh peristiwa dunia yang acak, seperti kemacetan lalu lintas. Ketika ribuan orang tiba-tiba terjebak di jalan raya, mereka mulai menggunakan ponsel mereka , yang menyebabkan lonjakan besar dalam permintaan layanan data di area tersebut.

Dalam situasi ini, sistem 3G menolak dan tersandung, membuat pengguna frustrasi. Namun, sistem 4G yang lebih canggih, mengatur sendiri, dan mengonfigurasi sendiri , dapat mengimbangi dengan cepat dan memberikan layanan yang lebih cepat untuk lebih banyak orang. Demikian pula, pemadaman listrik dan kegagalan peralatan sering melumpuhkan sistem 3G. Namun berkat sensor dan perangkat lunak canggih, sistem 4G memiliki kemampuan penyembuhan sendiri yang memungkinkannya merutekan lalu lintas melalui menara lain hingga perbaikan dilakukan.

Bagian yang mengejutkan adalah bahwa jaringan 4G dapat melakukan solusi seperti itu tanpa campur tangan manusia. Dalam arti tertentu, kata Wojtek Felendzer, manajer pemasaran solusi teknis di Nokia Siemens Networks, sistem ini adalah mesin terbesar yang pernah dibuat manusia, membentang dari pantai ke pantai dan di seluruh dunia. Dan untuk pertama kalinya, mereka menjadi cukup pintar untuk memperbaiki diri.

Terlepas dari semua ini, 4G sebenarnya bukanlah teknologi baru yang radikal. Faktanya, "Orang-orang di industri ini terkadang mengatakan bahwa tidak ada hal baru yang ditemukan dalam 100 tahun terakhir," kata Felendzer. Ini hanyalah cara baru untuk menggabungkan pengetahuan yang sudah mapan dengan peralatan pemrosesan yang lebih canggih. Ambil smartphone Anda sebagai bukti. Banyak ponsel seperti itu sekarang memiliki prosesor dual-core, yang setara dengan kekuatan komputasi yang belum pernah terjadi beberapa tahun yang lalu.

Jadi, jika Anda pernah takut akan pengambilalihan teknologi, mungkin sudah waktunya untuk pergi ke bunker Anda di hutan belantara. Sampai saat itu, teruslah membaca dan Anda akan melihat bagaimana Anda dapat menyaksikan perang dari jenis yang berbeda, antara operator jaringan.

Lebih banyak 3G Lowdown

Jaringan 3G mencadangkan jumlah spektrum yang sama untuk pengiriman dan penerimaan data. Tetapi smartphone dan perangkat lain menerima jauh lebih banyak data daripada yang mereka kirim, itulah sebabnya jaringan 4G menetapkan spektrum yang jauh untuk menerima, dan sebagai hasilnya, mencapai kecepatan keseluruhan yang lebih baik.

Ke mana pun Anda pergi, Anda akan melihat iklan yang kurang ajar dan hingar bingar untuk smartphone dan broadband nirkabel. Dalam industri yang haus darah dan kejam ini, operator putus asa untuk memikat pelanggan. Untuk memenangkan lebih banyak pelanggan, operator mencoba membangun jaringan tercepat dengan cakupan geografis dan populasi terbesar.

Untuk membangun jaringan tersebut, mereka membutuhkan spektrum. Selain modal untuk membangun infrastruktur, spektrum adalah satu-satunya sumber daya paling vital bagi operator. Ini, dalam bahasa bisnis, apa yang disebut sumber daya yang membatasi .

Spektrum adalah rentang frekuensi radio yang dilelang oleh lembaga pemerintah kepada operator, dan di setiap area hanya ada begitu banyak spektrum yang dapat digunakan. Operator pergi berperang satu sama lain untuk spektrum terbatas itu. Mereka yang memiliki akses spektrum dapat memberikan penerimaan terbaik bagi pelanggan mereka, dan dengan demikian menarik lebih banyak pelanggan dan pendapatan.

Spektrum sangat mahal. Misalnya, dalam upaya untuk memperluas jaringan 4G, AT&T membayar hampir $2 miliar untuk blok spektrum 700 MHz yang mencakup sekitar 300 juta orang di Amerika Serikat [sumber: Apple Insider ].

Dengan teknologi yang lebih tua, operator membutuhkan blok spektrum yang berdekatan untuk menyediakan layanan. Antarmuka udara canggih, seperti LTE, dapat menggunakan banyak frekuensi berbeda, seperti 700 MHz, 900 MHz, 1,7 GHz, 2,1 GHz, dan puluhan lainnya. Namun, tidak semua frekuensi sama.

Frekuensi yang lebih rendah seperti 700MHz adalah yang paling diinginkan, karena mereka menetap, seperti kabut tebal, dan mereka mampu menembus penghalang seperti bangunan. Sebaliknya, frekuensi yang lebih tinggi bekerja dalam mode line-of-sight dan mereka lebih mudah tersebar oleh objek acak dan gangguan lainnya. Dengan demikian, operator yang ingin memberikan layanan yang lebih andal dan cepat menginginkan spektrum di frekuensi yang lebih rendah.

Setelah operator memiliki spektrum, ia dapat mulai meningkatkan subnet jaringannya, sepotong demi sepotong. Perangkat keras yang diganti umumnya bukanlah peralatan menara seluler yang Anda lihat di jalan raya atau di gedung-gedung tinggi. Sebagai gantinya, para insinyur memulai dengan mengganti router dan server ke versi baru yang akan ditingkatkan dengan mudah karena diperlukan lebih banyak kapasitas di masa mendatang.

Dan masa depan selalu, selalu ada di benak para ahli nirkabel. Teruslah membaca untuk melihat sekilas ke era komunikasi seluler berikutnya, bahkan di luar 4G yang sangat cepat saat ini.

3G Dengan Nama Lain

Semua operator di AS menawarkan layanan yang lebih cepat dari standar 3G. Mereka menyebut jaringan ini 4G meskipun tidak ada definisi 4G yang disepakati. HSPA dan CDMA/EV-DO adalah dua jenis jaringan dengan kecepatan yang sangat cepat, meskipun 3G.

"Ubiquitous 4G will be a game-changer," says Richard Karpinksi, senior mobility analyst at Yankee Group. "It will impact business, education, retail and much more."But carriers and their data-loving users should be realistic about the speeds 4G promises. "Once any network begins to become fully-loaded with users it begins to slow down." That's why he says that if a large number of mobile users are able to see download speeds between 10 to 20Mbps in the next couple of years, it will be a significant accomplishment.

Although you likely won't see stream HD video anytime in the next few years, 4G will enable glitch-free video calls, YouTube videos, and more. That's of course if you're willing to pay for them. Data plans on 4G networks will be pricy compared to 3G, and you may face data caps that hamper the fun.

That's why you'll see carriers offering more on-demand quality of service upgrades. For example, imagine that you're waiting for the kids to finish their shopping at the mall and you want to watch a football game on your phone. You've already reached your data limit; plus, there are so many people at the mall that the system is slow. But you can authorize a one-time charge to your account, receive a temporary upgrade in service and speed, and watch the game in real-time.

Of course, that's all provided that your battery isn't dead. Because 4G signals are sparser than 3G, phones expend more power searching for 4G reception, meaning you might not even get a single full day out of your phone. Plus, the phones themselves are getting more powerful features that also kill batteries in a hurry. These devices will need beefing up in order to keep pace with their own capabilities.

The Web continues to sprawl across our world, both virtually and in the hardware and software that makes it work. No matter where you live, you can expect that faster, more powerful 4G networks will eventually arrive, heralding a new era of mobile Internet access. If you're a tech and gadget lover, you'll rejoice at the expanding reach of these wireless technologies – the Internet , and the world, will soon be at your fingertips like never before.

And Then, LTE Advanced

It won't be long before you start to hear more about carriers upgrading their LTE networks to LTE Advanced. Still under development, this standard could make your current 3G smartphone 100 times faster.

Famously anti-social, I waited longer than any of my friends to buy a cell phone. The idea of phone calls ringing in my pants pocket while I was out fishing or camping was positively horrifying. No one, I thought, needs to be able to call me whenever they feel like it, even my insistent friends.

Eventually, I caved. I bought a brick-sized model and carried it far into the flip-model age, at which point my "friends" once again began mocking my technological deficiencies. I ignored the catcalls and kept the phone for six long years; it was still working just fine when another friend forcibly dragged me to a shop and made me buy a shiny blue flip phone with fancy texting features.This was the beginning of the end of my stubborn resistance to cell phone culture.

But it's not the calling or communications capabilities that hooked me. It's the fact that these devices are now wildly powerful, pocket-sized computers that can serve up critical (or just trivial) information of every kind no matter where you happen to be. With 3G networks, this kind of ubiquitous data is often spotty and exasperating to use. 4G, however, will realize the mobile Internet dream. Camping in the wilderness and you forgot to buy Tom Petty concert tickets? No problem. With 3G you might have been out of luck, but 4G will help you get those first-row seats

4G won't change everything. You still won't catch me fielding phone calls while I'm trying to catch largemouth bass. But you can bet that I'll be using 4G to keep an eye on the weather radar, check satellite maps for hidden fishing holes and locate remote camping spots so that I can disconnect for a while and just enjoy the solitude. Even with 4G, my smartphone still has an Off button.

Related Articles

More Great Links

Sources