Teknologi baru sering kali mengikuti siklus klasik Gartner, yang berkembang dari inovasi awal hingga antusiasme berlebihan dan kekecewaan hingga pencerahan dan produktivitas pada akhirnya. 5G tidak terkecuali. Ketika berita utama dan hype seputar 5G digantikan oleh kenyataan praktis, para pendukung dan kritikus sepakat bahwa sejumlah masalah teknis harus diselesaikan sebelum 5G mencapai potensi penuhnya. Jaringan 5G berdasarkan frekuensi gelombang milimeter (mmWave) dalam rentang 24-GHz hingga 40-GHz paling menjanjikan untuk konektivitas nirkabel dengan bandwidth tinggi dan latensi rendah. Namun, mmWave teknologi juga menimbulkan tantangan dan hambatan propagasi RF yang signifikan dalam penerapan jaringan 5G super cepat dalam skala besar yang harus diatasi oleh para desainer untuk membuka potensi 5G di mana pun.
Transformasi 5G: Jaringan nirkabel dengan kecepatan seperti serat
Evolusi seluler tidak pernah berakhir: pesan teks berkemampuan 2G, konektivitas internet seluler 3G, dan video streaming seluler yang diperkenalkan 4G. 5G New Radio, teknologi seluler generasi kelima, siap untuk mensukseskan 4G LTE saat ini, memberikan kecepatan data puncak 100x lebih cepat dari 4G, bersama dengan bandwidth yang jauh lebih tinggi, latensi yang lebih rendah, ketersediaan yang lebih besar, dan cakupan yang lebih konsisten.
5G akan menjadi katalisator inovasi dalam cara kita hidup, bekerja, dan terhubung, mengubah industri, dan meningkatkan kehidupan kita dengan cara yang belum pernah kita bayangkan. Sama seperti proliferasi komunikasi serat berkecepatan tinggi yang merevolusi internet, jaringan 5G akan meningkatkan konektivitas seluler di mana-mana. Kecepatan 5G seperti serat dengan ketersediaan spektrum 10x akan mengaburkan batas antara akses kabel dan nirkabel di rumah, kantor, pabrik, dan pemandangan kota kita.
Aplikasi yang diuntungkan dari kinerja 5G yang tak tertandingi termasuk kendaraan yang sepenuhnya otonom, komunikasi kendaraan-ke-kendaraan, gedung pintar dan kota pintar, telemedicine, robotika medis, virtual dan augmented reality, layanan berbasis cloud seluler. Peningkatan eksponensial dalam perangkat terhubung untuk internet of things dan industri IoT smart factory, gudang, dan arena olahraga akan menjadi salah satu penggerak pertama yang mendapat manfaat dari jaringan 5G pribadi.
mmWave: Teknologi 5G yang kita semua inginkan
Sama seperti ada banyak rasa Wi-Fi dan teknologi nirkabel Bluetooth dengan beragam fitur dan tingkat kinerja, operator seluler meluncurkan beberapa jenis 5G dengan perbedaan kecepatan dan latensi yang signifikan berdasarkan spektrum yang digunakan.
Ada dua jenis utama jaringan 5G:
- Jaringan 5G mmWave super cepat didasarkan pada pita frekuensi ultra-tinggi mulai dari 24 GHz hingga 40 GHz dan bahkan lebih tinggi, memberikan kinerja yang sangat cepat, bandwidth yang luas, dan "faktor wow" yang diharapkan kebanyakan orang dari 5G. Ini adalah rentang frekuensi 5G yang memungkinkan film berdurasi penuh dalam hitungan detik, bukan menit.
- Jaringan 6G sub-5-GHz — yang saat ini dialami kebanyakan orang dalam layanan 5G mereka — mendukung pita frekuensi menengah dan rendah di bawah 6 GHz. Pita frekuensi rendah kurang dari 1 GHz, dan pita tengah berkisar dari 3.4 GHz hingga 6 GHz.
Memahami perbedaan antara setiap jenis teknologi 5G sangat penting untuk mengatasi tantangan penerapan dan memenuhi harapan pengguna akhir untuk bandwidth dan latensi. Jenis 5G yang diterima sebagian besar pengguna saat ini di ponsel cerdas mereka bukanlah 5G multi-gigabit ultra-cepat yang langsung mereka harapkan.
Jaringan 4G LTE secara dramatis lebih lambat daripada jaringan mmWave 5G, dengan kecepatan unduh 4G mulai dari sekitar 35 Mbit/dtk hingga lebih dari 50 Mbit/dtk. mmWave dapat memberikan kecepatan hingga 5 Gbit/s, jauh lebih cepat daripada yang dimungkinkan dengan 4G LTE. Kecepatan jaringan 6G sub-5-GHz berada di antara kecepatan mmWave dan LTE. Sementara jaringan sub-6-GHz mengungguli 4G LTE dalam hal throughput, latency, dan bandwidth, mereka jauh dari kinerja mmWave.
Sebagian besar pengguna konsumen dan bisnis tidak akan membayar premi untuk beralih dari 4G ke 5G kecuali mereka melihat peningkatan dramatis dalam kecepatan data, latensi, dan bandwidth. mmWave adalah satu-satunya bentuk teknologi 5G yang menawarkan pengalaman pengguna yang sangat superior. Ini adalah 5G yang kita semua inginkan.
Peluncuran mmWave 5G: Tantangan dan peluang
Potensi besar teknologi mmWave hadir dengan tantangan besar. Kecepatan jaringan mmWave dunia nyata sangat bervariasi tergantung pada jangkauan, pemblokir sinyal, dan kedekatan dengan menara 5G terdekat atau sel kecil. Meskipun jaringan mmWave 5G sangat cepat, mereka juga memiliki jangkauan yang sangat pendek. Untuk menerima sinyal mmWave, pengguna harus berada dalam satu atau dua blok menara 5G tanpa penghalang line-of-sight (LOS). Sinyal mmWave frekuensi tinggi mudah diblokir oleh bangunan, dinding, jendela, dan dedaunan, semakin mengurangi jangkauan 5G yang tersedia (Gambar 1). Untuk mengoptimalkan jangkauan, operator dihadapkan pada pemasangan banyak sel kecil dalam kepadatan tinggi, meningkatkan biaya penerapan jaringan mmWave dalam skala besar.
Gambar 1: Tantangan penyedia layanan terhadap penerapan 5G mmWave yang cepat mencakup jangkauan sinyal yang terbatas, persyaratan garis pandang, penetrasi gedung yang buruk, serta jangkauan dan konektivitas. (Sumber: Movandi) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Karena cakupan dan keterbatasan LOS, teknologi mmWave lebih cocok untuk lingkungan perkotaan yang padat. Karena keterbatasan jangkauannya, mmWave bukanlah pilihan praktis untuk daerah pinggiran kota dan pedesaan, yang paling baik dilayani oleh jaringan 4G LTE yang lebih mudah digunakan, lebih terjangkau dan jaringan 6G sub-5-GHz. Penyebaran luas jaringan mmWave 5G akan membutuhkan pemasangan kabel serat bawah tanah yang ekstensif. Sampai ini terjadi, operator akan terus mengandalkan infrastruktur jaringan yang ada sementara pasar bertransisi ke 5G. Apalagi smartphone saat ini belum mendukung semua jenis 5G. Namun, Apple dan Samsung diperkirakan akan meluncurkan produk smartphone berkemampuan 5G baru dalam waktu dekat.
Meskipun jangkauan, propagasi sinyal, dan batasan LOS adalah "tumit Achilles" mmWave, teknologi canggih seperti multi-input multi-output yang masif, susunan antena mini, beamforming yang dapat disesuaikan, dan repeater aktif pintar dapat mengatasi tantangan ini secara efektif.
Repeater aktif pintar memecahkan tantangan propagasi sinyal 5G dengan memperkuat sinyal mmWave dan memperluas jangkauan dan jangkauan jaringan berbasis mmWave di lingkungan luar ruangan dan di dalam gedung. Repeater aktif bekerja dengan meningkatkan sinyal mmWave, memungkinkannya menembus dinding dan penghalang lainnya dan membengkok di sekitar bangunan untuk mengatasi masalah LOS tanpa memerlukan desain antena yang besar atau backhaul serat yang mahal (Gambar 2).
Saat digunakan di dalam gedung, repeater pintar memperkuat sinyal pancaran yang lemah dan dapat menerangi seluruh ruangan, meningkatkan pengalaman konektivitas pengguna akhir dan aplikasi. Penggunaan repeater aktif secara luas di seluruh jaringan 5G memungkinkan penyedia layanan meluncurkan layanan 5G mmWave di dalam ruangan, luar ruangan, dan seluler dengan biaya 50% lebih rendah.
Gambar 2: Solusi seperti repeater aktif berbasis BeamX Movandi dapat meningkatkan cakupan stasiun pangkalan mmWave hingga 90% dengan kurang dari 40% dari biaya belanja modal. (Sumber: Movandi) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Semua operator besar di AS sedang menguji jaringan mmWave, menyediakan ketersediaan di kota-kota besar dan lingkungan tertentu. Sub-6-GHz 5G saat ini tersedia lebih luas daripada mmWave, dengan operator besar meluncurkan jaringan 5G frekuensi rendah ke banyak pelanggan di daerah perkotaan.
Operator tingkat 1 bermigrasi ke teknologi mmWave untuk memenuhi persyaratan kapasitas jaringan, karena permintaan pelanggan diperkirakan akan melebihi kapasitas sub-6-GHz pada tahun 2023, dengan beberapa operator telah menerapkan jaringan 5G berbasis mmWave. Sementara kritikus mmWave berpendapat bahwa jaringan sub-6-GHz menawarkan cakupan yang lebih baik daripada mmWave dan membutuhkan lebih sedikit node radio generasi berikutnya (gNB), spektrum sub-6-GHz yang terbatas pada akhirnya akan membutuhkan penyebaran lebih banyak gNB. Selain itu, mmWave bandwidth tinggi akan membantu mengurangi kemacetan jaringan yang semakin meningkat di daerah perkotaan yang padat, seperti arena olahraga, tempat konser, dan bandara.
Sementara transisi ke jaringan 5G sedang berlangsung, masih ada jalan panjang ke depan hingga 5G menggantikan 4G LTE, mewujudkan janji kecepatan mmWave ultra-cepat dan latensi rendah. Teknologi mmWave adalah kunci untuk membuka potensi 5G. Untuk mencapai tujuan ambisius 5G tentang latensi rendah, bandwidth tinggi, kecepatan lebih cepat, dan jangkauan luas, operator besar dan penyedia solusi mmWave bekerja sama untuk mengatasi tantangan mendasar ini.