MENGENAL TEKNOLOGI LONG TERM EVOLUTION (LTE)

Uke Kurniawan UsmanFakultas Teknik Elektro & Komunikasi

Institut Teknologi TelkomJl. Telekomunikasi No.1 Bojongsoang BANDUNG

e-mail : uku@ittelkom.ac.id , www.ittelkom.ac.id/staf/UKU

Abstract

LTE is a continued evolution in mobile network standards defined by 3GPP (Third Generation

Partnership Project) and supports operations in both the paired spectrum and which are not

paired. LTE is the technology advanced from generation 1xEV-DO. Unlike Wimax originally

developed for data communication. This technology works in the spectrum that has been used by

cellular phone, namely the spectrum 450/850/900/1800/1900 / 2100 MHz. But it could also work

at the new spectrum such as 700 MHz and 2.5 GHz. Final spectrum is the spectrum allocated for

WiMAX technology.

Keywords: LTE, UTRAN, 3GPP, WiMaxAbstrak

LTE merupakan evolusi lanjutan dalam standar jaringan bergerak yang ditentukan oleh 3GPP

(Third Generation Partnership Project) dan mendukung kegiatan operasional baik dalam

spektrum yang dipasangkan maupun yang tidak dipasangkan. LTE adalah teknologi lanjutan

dari generasi 1xEV-DO. Berbeda dengan Wimax yang awalnya dikembangkan untuk komunikasi

data. Teknologi ini bekerja di spektrum yang selama ini digunakan oleh telepon seluler, yaitu

spektrum 450/850/900/1800/1900/ 2100 MHz. Tapi bisa juga bekerja di spektrum baru seperti

700 MHz dan 2,5 GHz. Spektrum terakhir adalah spektrum yang dialokasikan untuk teknologi

Wimax.

Kata Kunci : LTE, UTRAN, 3GPP, WiMax

1. PENDAHULUAN

Desain teknologi LTE memisahkan proses downlink dan uplink pada dua pipa spektrum yang berbeda. Kecepatan downlink bisa lebih dari 300 Mbps, sementara kecepatan uplink lebih dari 80

Mbps. Uplink-nya berbasis pada teknologi yang dinamakan SC-FDMA atau Single Carrier Frequency Division Multiple Acces. Sedangkan downlinknya berbasis OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing) Dengan teknologi ini baterai

handset akan lebih tahan lama meski digunakan untuk koneksi data.

2. Sejarah LTE

Radio Akses Network pada 3GPP LTE atau disebut juga Evolved-UTRAN (E-UTRAN) mulai didiskusikan pada RAN Evolution Workshop November 2004. Pada workshop tersebut diindentifikasikan beberapa garis besar kebutuhan (high level requirement) dari LTE yaitu:

Mengurangi cost per bit Meningkatkan pengadaan layanan

(service provisioning) - semakin banyak layanan dengan cost yang kecil dan user experience yang lebih baik

Fleksibilitas untuk pengguaan pita frekuensi baru maupun yang sudah ada

Penyederhaan arsitektur, interface yang tebuka

Konsumsi daya pada terminal yang reasonable

Gambar 1. Transmisi LTE

Gambar 2. The LTE downlink physical resource based on OFDM

Feasibitly study pada E-UTRA dan E-UTRAN mulai dilakukan Desember 2004 dengan tujuan utamanya adalah membangun sebuah framework sebagai evolusi dari teknologi akses radio 3GPP sehingga didapatkan data-rate yang tinggi, low-latency dan optimasi teknologi akses radio untuk paket-switched domain.

Detil dari kebutuhan dari E-UTRAN dirumuskan pada Technical Report (TR) 25.913 "Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (E-UTRAN)" yang mencakup diantaranya:

Peak Data rate yaitu 100 Mbps untuk downlink dengan alokasi spektrum downlink 20 MHZ (5bps/Hz) dan 50 Mbps (2.5 bps/Hz) untuk uplink

Pengurangan latency pada Control-plane maupun User-plane

Data throughput yang meningkat 3 sampai 4 kali untuk donwlink dari HSDPA Rel-6 dan 2 sampai 3 kali untuk uplink dari HSUPA Rel-6

Efisinsi spektrum dengan tetap dapat menggunakan lokasi pemancar yang sudah digunakan pada UTRAN/GERAN

Penggunaan spektrum yang fleksibel

Kemampuan mobilitas pengguna yang masih mendapatkan layanan dengan performasi tinggi pada kecepatan sampai 350 km/jam

Cakupan wilayah (coverage) dengan radius sampai 5 km untuk dapat mencapai performansi yang disebutkan diatas dan maksimum cakupan 100 km

Enhanced MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Service)

Tetap mempertahankan 3GPP RAT (Radio Access Technologi) yang sudah

ada dan mendukung interworking dengannya.

Single arsitektur yang berbasis paket, minimalisasi interface dan penyederhanaan

Reduksi kompleksitas

Pada pertemuan bulan Juni 2005, 3GGP RAN WG1 mulai melakukan evaluasi pada beberapa teknologi air-interface baru yang akan digunakan sebagai physical layer E-UTRA. 6 jenis physical layer yang berbasis WCDMA, SCDMA dan OFDMA dievaluasi dan hasilnya dapat dilihat pada TR 25.814 "Physical layer aspect for evolved UTRA."

Pada tahun 2005 pula 3GPP RAN WG2 yang bertanggung jawab pada spesifikasi Akses Radio Layer 2 dan Layer 3 mendiskusikan kebutuhan/kesepakatan untuk protokol air-interface berdasarkan beberapa asumsi karena pendefinisian protokol sangat tergantung pada teknologi air-interface yang digunakan. Hingga akhir pertemuan, akhirnya didapatkan kesimpulan mengenai spesifikasi kemampuan / persyaratan teknologi LTE yang dibangun dari 3GPP.

Gambar 3. Kemampuan LTE

3. Spesifikasi LTE

LTE, bersama dengan SAE (service architecture evolution), adalah inti kerja dari

3GPP Release 8. Inti atau core LTE disebut dengan EPC (evolved packet core). EPC bersifat all-IP (semua IP, dan hanya IP), dan mudah berinterkoneksi dengan network IP lainnya, termasuk WiFi, WiMAX, dan XDSL. LTE juga diharapkan mendukung network broadband personal, dengan memadukan layanan mobile dan fix. User tak harus menunggu network yang lebih stabil, misalnya untuk upload file video. LTE harus siap secara teknis (dan ekonomis) untuk menampung trafik yang dinamis dari Web 2.0, cloud computing, hingga beraneka macam gadget. ABI Research memproyeksikan bahwa perangkat seperti kamera, MP3 player, video, dll yang dilengkapi kapabilitas network akan mendekati jumlah setengah miliar unit pada tahun 2012. Trafik yang tinggi dan dinamis itu mengharuskan penggantian kembali sistem transmisi. Dari TDMA di 2G dan CDMA di 3G, teknologi 4G akan menggunakan OFDMA, yang sekali lagi akan meningkatkan efisiensi spektrum. Kecepatan rerata berkisar pada 15 Mb/s dengan delay 15ms, walaupun nilai maksimal diharapkan dapat mencapai di atas 200Mb/s pada bandwidth 20MHz. LTE bisa bekerja pada bandwidth 1.4 hingga 20 MHz. Akses radio akan berdasarkan penggunaan kanal bersama sebesar 300Mb/s pada arah turun dan 75Mb/s pada arah naik. Jika pada 2G/3G, akses radio akan terkoneksi pada circuit-switched domain, maka E-UTRAN pada LTE hanya akan terkoneksi pada EPC. Akses radio teroptimasikan untuk trafik IP.

SAE, berbeda dengan sistem sebelumnya, hanya memberikan dua node pada user plane: base station (disebut eNodeB) dan gateway. Jumlah dan jenis persinyalan diminimalkan. RNC (radio network controller) dimasukkan sebagai satu fungsi dalam eNodeB, yang menjadikan proses handover dikelola sepenuhnya oleh eNodeB – mirip UTRAN pada 3G.

Gambar 4. Skema handover pada LTE

LTE akan digelar pada beraneka band spektrum. Diharapkan band baru 2,6GHz dapat digunakan, karena kapasitasnya memungkinkan untuk penyediaan band hingga 20MHz. Namun LTE juga bisa digelar pada band bekas GSM di 900MHz dan 1800MHz.

Di sisi pengguna, LTE adalah pintu masuk untuk beragam layanan menarik. Sebut saja Voice Over IP, Multi-User Gaming Over IP, High Definition Video On Demand dan Live TV. Kecepatan akses yang ditawarkan secara otomatis juga akan mampu mengoptimalkan layanan-layanan yang sudah ada seperti e-mail, internet browsing, dan MMS. Kami bahkan berharap LTE mampu menghadirkan seluruh layanan yang ada di internet ke dalam sebuah perangkat mobile. Terlebih, LTE menjanjikan low latency yang sangat penting untuk layanan-layanan real time yang memiliki delay yang sangat kecil.  

Teknologi LTE sendiri merupakan pengembangan teknologi dari aplikasi GSM dan CDMA yang sudah ada di Indonesia saat ini. Bila pada GSM (2G), berevolusi menjadi GPRS (2,5G), yang dilanjutkan dengan EDGE, serta EDGE Evolved. Maka

di WCDMA (3G), berevolusi menjadi HSPA (3,5G) dan HSPA+, maka solusi berikutnya adalah penggunaan LTE yang mempunyai layanan kapasitas gigabytes di atas semuanya. 

Gambar 5. Flat architecture of LTEandSAE

4. Teknologi Transmisi LTE

Dari sisi teknologi, LTE hadir dengan teknologi terkini, baik dari sisi transmisi, antena maupun jaringan inti berbasis IP.  

Untuk transmisi, LTE menggunakan teknologi OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) untuk downlink. Sedangkan untuk uplink, LTE menggunakan SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access), teknologi yang dipercaya lebih efisien dalam hal penggunaan energi. Sementara untuk antena, LTE menggunakan konsep MIMO (Multiple Input Multiple Output) yang memungkinkan antena untuk melewatkan data berkuran

besar setelah sebelumnya dipecah dan dikirim secara terpisah. Dengan LTE, memungkinkan para user maupun subscribers menikmati beragam media (multimedia), seperti musik, internet, film, sampai game dalam satu peralatan yang saling terhubung menjadi satu.  Tapi, seperti halnya WiMAX, LTE juga masih menunggu regulasi yang jelas. Terutama dalam hal penggunaan frekuensi. Meskipun, 3GPP menjanjikan bahwa LTE bisa dioperasikan dihampir seluruh frekuensi yang distandarisasi 3GPP, mulai dari 2.5/2.6 GHz, 2.3 GHz, 2.1 GHz,1900 MHz,1800 MHz,1700/2100 MHz, 1500 MHz, 900 MHz, 850 MHz, 700 MHz, hingga 450 MHz.  

LTE dirancang untuk mendukung carrier bandwidth yang fleksibel dari 1.4MHz up to 20MHz, di banyak bands spectrum dan untuk penyebaran FDD (frequency division duplexing) dan TDD (time division duplexing) seperti yang terlihat berikut ini:

Gambar 6. FDD dan TDD pada LTE

5. Perbedaan WiMAX dan LTE

Dua teknologi nirkabel yang baru naik daun ini tampak bersaing. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) lebih dulu lahir daripada LTE (Long Term Evolution). Secara perangkat dan dukungan vendor handset WiMAX lebih siap dibandingkan LTE pada tahun 2009. Sedangkan LTE akan berkembang setelah tahun 2010. Masing-masing teknologi ini oleh International Telecommunications Union (ITU) akan dijadikan kandidat standar jaringan 4G (at least 100 Mbps untuk transfer data) paling tidak pada tahun 2009.

Secara kecepatan LTE unggul diatas WiMAX generasi yang sekarang (IEEE.802.16e). LTE mampu menghadirkan kecepatan downlink hingga 100 Mbps dan uplink 50 Mbps dan dapat dikembangkan hingga 250 Mbps untuk downstream. Akan tetapi kecepatan ini nantinya akan bersaing dengan generasi WiMAX II (IEEE.802.16m) yang akan diperbarui pada tahun 2009. WiMAX II akan berjalan pada mode Mobile dengan speed 100 Mbps dan Fixed hingga 1 Gbps (sesuatu yang luar biasa untuk pertukaran data secara nirkabel).

Selain LTE dan WiMAX, ada satu lagi teknologi yang hampir mirip dengan LTE yaitu UMB (Ultra Mobile Broadband) tetapi dasar pengembangannya adalah CDMA. Bahkan UMB ini downstream-nya lebih besar dibandingkan LTE yaitu mencapai 288 Mbps (dengan band 20 Hz), seperti yang terlihat pada gambar 7 berikut ini :

Gambar 7. Perbedaan LTE, UMB, dan WiMAX II

6. Kesimpulan

LTE dikembangkan oleh 3GPP (grup GSM, terutama Ericsson), sedangkan UMB diusulkan oleh 3GPP (grup CDMA 2000, terutama Qualcomm), dan WiMAX II oleh WiMAX Forum (terutama Intel). Untuk lebih jelas nya roadmap evolusi teknologi nirkabel di dunia seperti di bawah ini.

(1)   GSM (2G) – GPRS (2.5G) – EDGE – WCDMA (3G) – HSDPA (3.5G) – LTE (4G).

(2)   CDMA (2G) – CDMA 2000 – EV-DO (3G) – UMB (4G).

(3)   Wi-Fi – Fixed WiMAX – Mobile WiMAX – WiMAX II (4G).

Teknologi 4G seperti LTE dan WiMAX didesain lebih kepada transfer data bukan suara, berbasis jaringan IP dan berdiri di atas teknologi OFDM. Kecepatan yang tinggi pada 4G memungkinkan suara, video, dan data dapat diakses dalam satu perangkat yang praktis.

Di masa mendatang, konsumen dijanjikan akan dapat melakukan download dan upload High Definition Video, layanan

data berkapasitas besar dan Value Added Service (VAS) seperti interactive gaming, mengakses e-mail dengan attachment besar serta bergabung dalam video conference dimanapun dan kapanpun.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bradley de Souza, 2008. LTE (Long Term Evolution, alias 4G). [2] Ericsson. 2009. LTE-an introduction.[3] Jeang Songsong, Teknologi LTE i-wireless innovations, Indosat.[4] Kuncoro. 2009. LTE : Long Term Evolution. Majalah Mobile Guide Edisi 21, 2-29 Jan 2009, Bandung.[5] www.sda-indo.com