Prospek Pengembangan Wireless Komunikasi

           Sistem komunikasi sudah merambah berbagai aspek kehidupan manusia. Berbagai contoh teknologi komunikasi tanpa kabel sudah dikenal, dari mulai memanfaatkan gelombang elektromagnetik alias radio sebagai pembawa informasi, dan memanfaatkan gelombnag akustik, sedangkan memanfaatkan gelombang cahaya alias mata manusia untuk melihat isyarat asap. Tergantung pada manusia penggunanya, beberapa diantara teknologi yang berbasis radio bisa berdampak negatif, seperti contohnya orang menelepon sambil menyetir mobil, menjelajahi internet sampai lupa waktu, dan menonton program TV yang kurang mendidik. Namun dampak positif sistem komunikasi radio, jika mau dirinci satu per satu, jauh lebih banyak dan lebih besar.

          Cerita bermula ketika manusia mencoba memahami perilaku gelombang elektromagnetik di berbagai medium, yang tergambang dari persamaan - persamaan Maxwell. Radiasi gelombang elektromagnetik yang dipadu dengan proses modulasi memungkinkan manusia menumpangkan sinyal informasi suara, gambar, video dan data yang telah dikonversi menjadi sinyal listrik pada gelombang elektromagnetik yang merambat melalui berbagai mediaum. Jadilah sistem komunikasi radio.

           Semenjak munculnya teknologi komunikasi radio, muncullah benda yang mutakhir dan dapat mempermudah segala proses komunikasi dengan orang lain seperti benda kecil dan ringan yang ada dalam genggaman kita yang dapat dibawa kemana saja yaitu handphone atau telepon seluler. Kalau diingat - ingat lagi dulu disepanjang jalan banyak sekali telepon umum atau wartel, seiring berkembangnya jaman, sedikit demi sedikit sarana tersebut mulai sirna, karena kebanyakan orang berali pada 'si mungil' kecil dengan teknologi wirelessnya.

          Wireless (teknologi berbasis gelombang radio) inilah yang menjadikan telepon seluler menjadi alat penyalur informasi tanpa kabel (nirkabel). Wireless adalah teknologi tanpa kabel. Coba bayangkan bila masih menggunakan telepon kabel, apakah kita kemana - mana akan membawa telepon beserta kabelnya ? atau bila kita berada ditempat yang sulit dijangkau seperti gunung, apakah kita juga akan mengulur kabel ke gunung ?.

            Telepon genggam juga tidak luput dari perkembangan, dimulai dari Advanced Mobile Phone Services(AMPS) menjadi generasi pertama (1G) yang diciptakan dan diujicobakan di awal tahun 1980an. AMPS merupakan teknologi yang ditujukan untuk layanan telepon selular karena menggunakan energi yang lebih sedikit, akses lebih cepat, dan menggunakan kembali frekuensi pada bandwidth yang sesuai. Untuk base stasion receiving AMPS bekerja di frekuensi 800 MHz, 821 – 849 MHz sedangkan  base station transmitting pada 869 – 894 MHZ. Namun sayang, para ahli tidak memperkirakan permintaan pasar yang tinggi terhadap teknologi ini. Pengguna semakin banyak namun frekuensi tidak dapat bertambah, akibatnya banyak pengguna yang kesulitan mendapatkan sinyal dan malah selalu mendapat sinyal sibuk terutama di daerah metropolitan karena AMPS masih menggunakan teknologi analog.

          Selanjutnya berkembang frequency division multiple access (FDMA) yang menggunakan teknologi akses ganda (multiple acsess technologies) dimana membagi spektrum gelombang sehingga masing-masing pengguna diberikan frekuensi tertentu. FDMA memang fungsional dalam teknologi telepon seluler tapi dianggap tidak efisien dalam menggunakan spektrum karena satu pengguna memakan satu slot frekuensi selama melakukan panggilan. Selanjutnya FDMA lebih digunakan dalam gelombang mikro dan transmisi satelit saja dan digantikan oleh teknologi TDMA (Time Division Multiple Access) yang dapat menggunakan frekuensi yang lebih besar. Pengguna dipisahkan berdasarkan waktu panggilan. Jika dalam FDMA spektrum gelombang dibagi ke dalam kanal-kanal frekuensi yang di setiap kanal dibagi lagi menjadi slot waktu sekitar 10 m/s. Di TDMA, data dari setiap hubungan komunikasi itu akan diubah ke dalam format digital lalu data cuplikan tersebut mendapat slot waktu pengiriman pada kanal sekitar 30 m/s. Dengan kemampuan ini, TDMA dapat melayani pengguna tiga sampai lima kali lipat lebih banyak daripada FDMA. TDMA biasanya digunakan pada jaringan GSM (Global System for Mobile Communication) dimana penggunanya dapat bepergian dari satu negara ke negara lainnya tanpa khawatir mengalami masalah koneksi telepon seluler.

           Meskipun GSM sebenarnya dianggap sudah canggih namun, ada kesenjangan antara Eropa dan Amerika dalam mengembangkan aplikasi nirkabel. Amerika Serikat tidak ingin mengaplikasikan GSM karena sindrom NIH (not invented here). Semakin berkembang lagi, dikenal istilah General Packet Radio Service atau GPRS yang memungkinkan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat dan bandwidth yang besar daripada teknologi Circuit Switch Data atau CSD dengan biaya yang lebih murah. GPRS berbasis pada GSM dan menyediakan konektivitas internet dari telepon seluler. Komponen-komponen utama jaringan GPRS adalah GGSN yang menghubungkan jaringan GSM ke jaringan internet, SGSN sebagai penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS serta PCU yaitu komponen di level BSS yang menghubungkan terminal ke jaringan GPRS.

           EDGE atau Enhanced Data rates for GSM Environment, adalah teknologi pengembangan dari teknologi GSM dan GPRS. Dari segi jaringan intinya, EDGE dan GPRS menggunakan peralatan dan protokol yang sama namun, hanya berbeda dari segi radio aksesnya saja. Teknologi ini menyampaikan data dengan cepat, berkisar sampai 384 kbps dan menawarkan bandwidth yang berbeda sesuai dengan permintaan.

           Di sisi lain, teknologi akses ganda yang dianggap paling canggih saat ini adalah code division multiple access (CDMA) yang dikembangkan oleh Qualcomm. Awalnya dirancang untuk alat komunikasi kemiliteran seperti untuk komunikasi yang aman dan rahasia di medan perang. Prinsip dari CDMA adalah meskipun pengguna berada dalam segmen waktu dan frekuensi yang sama (tidak dibagi ke dalam kanal), namun setiap pengguna dibedakan dengan kode-kode orthogonaltertentu yang sifatnya untik dan khas. Diibaratkan kita berada dalam keramaian dimana semua orang berbicara dalam waktu yang sama. Namun hanya kita dan teman kita saja yang bahasanya sama, jadi kita tetap dapat leluasa berbicara tanpa merasa terganggu dengan keramaian yang ada. Dengan kata lain, pengguna CDMA hanya dapat menerima sinyal dari orang yang dituju. CDMA memiliki kapasitas pengguna lima sampai tujuh kali lebih besar daripada TDMA dan dua puluh lima kali lebih besar daripada FDMA dengan bandwidth yang sama.

           Time Division Synchronous Code Division Multiple Access (TD SCDMA) adalah teknologi yang berbasis 3G. Yang membedakan TD SCDMA dengan CDMA yang lain adalah penggunaan time division duplexing (TDD) – teknologi yang memungkinkan pengguna melakukan pertukaran informasi di dalam frekuensi yang sama. Sedangkan 3G CDMA menggunakan frequency division duplexing (FDD), yang menuntut penggunaan dua frekuensi yang berbeda ketika bertukar data. TDD dianggap  lebih efisien dalam menanggulangi kecepatan data yang berubah-ubah atau tidak konstan. Namun di lain pihak FFF memiliki efisiensi dalam lalu lintas data yang konstan dan memerlukan tenaga yang lebih sedikit.

            High-Speed Packet Downlink Access atau HSPDA adalah protokol telepon seluler yang merupakan pengembangan teknologi 3,5G. Dengan teknologi ini, penggunan mampu mengakses internet dengan lebih cepat sehingga setara seperti jika kita menggunakan Asynchronous Digital Subscriber Line (ADSL) untuk internet di rumah. Teknologi ini juga mampu menanggulangi kemacetan atau kepadatan saat pengunduhan data yang dapat memperlambat konektivitas. Selain itu, berbagai aplikasi interaktif (dynamic application) dapat dijalankan tanpa hambatan serta mampu meningkatkan kapasitas sistem tanpa perlu menambah frekuensi sehingga mengurangi biaya.

            MTSO atau Mobile Telephone Switching Office adalah pusat dari mobile switching (pemindahan dari mobile ke landline atau unit nirkabel lainnya yang melibatkan sistem dan koneksi nirkabel yang sangat kompleks yaitu Field monitoring dan relay stations yang digunakan sebagai pemindah panggilan dari/ke cell site dengan PSTN (Public Switch Telephone Network). Di dalam MTSO terdapat MSC (Mobile Switching Center) yang dapat mengendalikan perpindahan jaringan tersebut. MSC mengirimkan Mobile Base Station (MBSs) dan akan dikirimkan melalui Public Switched Telephone Network (PSTN). MBSs inilah yang bertanggung jawab agar pesan dapat diterima melalui teknologi TDMA dan GSM yang digunakan oleh pengguna. MSC ini mengontrol panggilan, billing, dan lokasi pelanggan cell site dengan sistem antena. Selain itu MSC juga berfungsi sebagai penghubung antara satu jaringan GSM dengan jaringan lainnya melalui Internetworking Function (IWF). Mobile Switchingdilengkapi dengan HLR (Home Location Register) sebagai penyimpan semua informasi/data mengenai pelanggan tetap, VLR (Visitor Location Register) untuk menyimpan informasi/data pelanggan saat melakukan roaming dan AuC (Authentication Center) untuk menyimpan semua informasi terkait keabsahan pelanggan, serta EIR (Equiptment Identity Register) untuk menyimpan nomor identitas pelanggan.

          Antena merupakan elemen sirkuit yang pada saat transmisi dapat merubah sinyal menjadi gelombang radio untuk mengumpulkan energi elektromagnetik sehingga dapat diterima menjadi rangkaian kode tertentu. Empat aspek yang dimiliki antena yaitu Reciprocity – semua antena sifatnya sama meski digunakan untuk menerima ataupun mengirim energi elektromagnetik; Polarization : antena penerima dan pengirim mempunyai polarisasi yang sama; Radiation Field –tercipta di sekeliling antena dan memengaruhi transmisi sinyal; Antenna Gain – banyaknya kekuatan antena untuk menerima energi elektromagnetik.

           Smart Antenna adalah kombinasi beberapa elemen antena dengan kemampuan pengolahan sinyal yang dapat mencari sendiri frekuensi yang diinginkan. Antenna gain diperbesar sehingga frekuensi yang diserap dapat maksimal. Contohnya sistem radar untuk pelacakan sasaran. Hal utama yang menjadikan suatu sistem antena menjadi smart, adalah kemampuannya untuk mengestimasi sudut kedatangan sinyal atau Angel of Arrival (AOA). Biaya yang digunakan menjadi lebih efisien karena rendahnya konsumsi kekuatan dalam amplifier dan mempunyai reliabilitas tinggi. Smart antennas memisahkan pengguna dengan Space Division Multiple Access (SDMA) atau pemisahan ruang. Dua kategori smart antennas, yaitu Switched Lobe (SL) yang berbentuk beams ganda, dan Adaptive Array(AA) yang melacak berbagai tipe sinyal yang meminimalisir interferensi dan memaksimalisasi penerimaan sinyal yang diinginkan. Fitur yang menonjol dalam smart antennas adalah signal gain, interference rejection, spatial diversity, power efficiency.

          

           Microwave Signals merupakan sinyal yang dipergunakan dalam teknologi satelit serta memiliki bandwidth yang sangat besar. Radio dan televisi merupakan contoh pemanfaatan teknologi ini. Namun, dengan kapasitasnya yang sangat besar seringkali terjadi overload (penumpukan) frekuensi. Selain itu, sulitnya peralatan, mudah terkena gangguan cuaca terutama pada saat hujan deras/absorpsi hujan, distorsi, pemudaran pada peralatan, distorsi dan pemudaran menjadi rintangan teknologi ini. Komponen dari sistem gelombang mikro ini adalah modem digital, unit RF, dan antenna. Modem digital memodulasi sinyal informasi menjadi unit RF yang kemudian meneruskan sinyal tersebut ke antena. Engineering Issues for Microwave Signaling adalah isu terkait dengan gelombang mikro, yaitu keragaman ruang, keragaman frekuensi, hot standby, dan koneksi PRI yang harus dipertimbangkan dalam penempatan gelombang mikro.

          Saat ini dikenal istilah 4G yang akan menggantikan posisi 3G dan 3,5G karena dianggap lebih efisien. 4G dilengkapi dengan teknologi software-defined radio (SDR) receiver, Orthogonal frequency division multiplexing access (OFDMA), dan teknologi Multiple-Input at Multiple-Output (MIMO). Kelebihannya terdapat pada tingkat transmisi yang lebih cepat dan protokol data yang lebih banyak bahkan bisa mengangkut data sepuluh sampai limapuluh kali lebih banyak dari 3G. Namun teknologi ini masih belum dapat terealisasikan mengingat provider harus menyediakan layanan dengan kapasitas yang tinggi pula. Selain itu, teknologi ini mengalami hambatan dalam hal harga, akses universal, dan kecepatan.

          Setelah munculnya 4G yang dengan yakin diperkirakan akan menggantikan 3G dan 3,5G apakah akan ada lagi generasi-generasi wireless lagi yang lebih canggih dan mampu menghilangkan kelemahan-kelemahan dari teknologi wireless yang ada sebelumnya? Kita nantikan saja..