## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018
KUNCI TEKNOLOGI 5G

## Ulil Surtia Zulpratita
Prodi Teknik Informatika Universitas Widyatama Jl Cikutra 204A Bandung ulil.zulpratita@widyatama.ac.id

## Abstrak
Proses  kelengkapan  standarisasi  teknologi  5G diharapkan  akan  selesai  sebelum  Oktober  2020. Resminya  standarisasi  ini  akan  menjadi  hal  penting untuk  komersialisasi  jaringan  5G. Teknologi  5G diprediksi  akan  membutuhkan  transformasi  akan kebutuhan frekuensi carrier yang sangat tinggi dengan bandwidth  yang  sangat  lebar,  densitas  ekstrim  untuk berbagai divais dan base station, serta sejumlah besar antena.  5G  tidak  akan  menjadi  antarmuka  udara tunggal sebagaimana pada model generasi sebelumnya.  5G  diprediksi  akan  sangat  integratif: jalinan  koneksi  antarmuka  udara  dan  spektrum  5G bersama-sama  dengan  teknologi  nirkabel  yang  sudah ada  (misalnya:  LTE  dan  WiFi)  akan  memberikan layanan  dengan  pesat  data  tinggi  dan  cakupan  luas, serta  menjamin  terwujudnya  pengalaman  pengguna tanpa  hambatan.  Untuk  mendukung  hal  tersebut,  di bagian core network harus berevolusi untuk mencapai tingkat  belum  pernah  terjadi  sebelumnya  dalam  hal fleksibilitas  dan  kecerdasan,  regulasi  spektrum  perlu dikaji  kembali  dan  direvisi,  masalah  energi  dan efisiensi  biaya  juga  akan  menjadi pertimbangan  yang penting.  Berdasarkan  studi  literatur  yang  telah dilakukan,  artikel  ini  akan  mengidentifikasi  dan merumuskan  empat  kunci  penting  implementasi teknologi 5G.
Kata  kunci  :  implementasi  5G,  massive  MIMO, jaringan hybrid, mmWave, unified air interface

## Abstract
5G  standardization  process  is  expected  to  be finished before October 2020. This standardization is essential  for  making  5G  network’s  commercial deployment.  The  5G  technology  is  forecasted  to demand  a  transformation  in  the  need  for  very  high carrier  frequencies  with  very  extensive  bandwidth, extreme density for devices and base stations, as well as  large  numbers  of  antennas.  5G  will  not  be  a
distinct  air  interface  based  on  Radio  Access Technology  as  in  former  generation  models.  5G  is predicted  to  be  immensely  collaborative:  the  linkage of  air  interface  and  5G  spectrum  together  with existing wireless technologies (for example: LTE and WiFi)  will  provide  services  with  universal  high-rates coverage  and  ensure  seamless  user  experience.  To support  this,  the  core  network  must  also  evolve  to achieve  an  extraordinary  level  of  adjustability  and intelligence,  spectral  standardization  needs  to  be reviewed  and  revised,  energy  issues  and  cost efficiency  will  also  be  an  important  attention.  Based on studies that had been done, this article will discuss and  identify  the  four  significant  keys  to  the implementation of 5G technology.
Keywords  : 5G  implementation,  massive  MIMO, hybrid networking, mmWave, unified air interface

## I. P ENDAHULUAN
Teknologi 5G  adalah  generasi  baru  dari  sistem radio dan arsitektur jaringan yang akan menghadirkan konektivitas  broadband, ultra-robust,  low  latency yang  ekstrim,  dan  jaringan  masif  untuk  manusia  dan Internet  of  Things (Nokia,  2016;  5G  PPP,  2016; Arjmandi,  2016;  Sexton,  2017).  Lain  halnya  dengan sistem  nirkabel single-purpose ,  5G  dipersiapkan untuk menyediakan segudang layanan untuk berbagai perangkat  jaringan  heterogen  yang  terus  bertambah (atau disebut mesin) yang mampu berkomunikasi satu sama  lain.  Dengan  kata  lain, Internet  of  Things  (IoT) dan komunikasi Machine to Machine (M2M) berskala besar akan memanfaatkan sistem nirkabel 5G. Hal ini tentunya  akan  menempatkan  beragam  persyaratan pada  jaringan  dalam  hal  konsumsi  energi,  biaya perangkat, latensi, kehandalan, dan sebagainya.

## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018
Big data adalah area lain yang dapat menciptakan tantangan  sekaligus  peluang  sistem  nirkabel  5G. Aplikasi  IoT  dan  M2M  yang  disebutkan  di  atas  akan menghasilkan  sejumlah  besar  volume  data,  sehingga menimbulkan  tantangan  teknis  utama  pada  jaringan akses radio. Software Defined Networking (SDN) dan Network  Function  Virtualization  (NFV) muncul  dari kebutuhan  menjalankan  aplikasi big  data ,  keduanya memiliki  sinergi  yang  erat  dengan  komputasi  awan ( cloud  computing )  (Nokia,  2016;  5G  PPP,  2016). Teknologi  ini  pada  titik  tertentu  akan  bergabung membentuk  platform  5G  yang  sangat  kuat  untuk layanan big data .
5G akan jauh lebih dari sekedar teknologi radio baru.  5G  akan  menggabungkan Radio  Access Technology (RAT)  yangada,  baik  di band berlisensi maupun yang tidak berlisensi, dan akan menambahkan  RAT  baru  yang  sudah  dioptimasi untuk spesifikasi band, deployment , skenario, dan use case tertentu. 5G juga secara radikal akan menerapkan arsitektur  jaringan  baru  berdasarkan  teknologi  SDN dan  NFV . Kemampuan  program  akan  menjad  hal krusial  yang  dibutuhkan  operator  telekomunikasi untuk  mencapai  hiper-fleksibilitas  guna  mendukung tuntutan  baru  komunikasi  dari  beragam  pengguna, mesin,  perusahaan  dari  berbagai  industri,  dan organisasi  lainnya.  Jaringan  5G  harus  bersifat programmable,  software  driven dan  dapat  dikelola secara holistik untuk memungkinkan beragam layanan dan  jangkauan  yang  beragam  (Ohlen,  2015; Qualcomm, 2016). Berdasarkan tinjauan pustaka yang sudah  dilakukan,  tulisan  dalam  artikel  ini  akan merangkum  empat  hal  penting  yang  diperlukan  agar teknologi  5G  bisa  memenuhi  beragam  tuntutan layanan tersebut.

## II. S PESIFIKASI L AYANAN T EKNOLOGI 5G (IMT-2020)
Istilah  IMT-2020  diciptakan  pada  tahun  2012 oleh
International
Telecommunication Union Radiocommunication  Sector  (ITU-R) yang  berarti International Mobile Telecommunication (IMT) dengan target yang ditetapkan pada tahun 2020. IMT- 2020  inilah  yang  merupakan  istilah  resmi  untuk teknologi 5G.
5G  didesain  untuk  melayani  tiga  karakteristik ekstrim  layanan  seluler,  yaitu enhanced  Mobile Broadband  (eMBB),  ultra-Reliable  and  Low  Latency
Communications  (uRLLC), dan massive  Machine Type  Communications  (mMTC) [7] . eMBB  bertujuan untuk  memenuhi  permintaan  individu end-user akan gaya  hidup  digital  yang  semakin  meningkat,  dan berfokus  pada  layanan  yang  memiliki  persyaratan bandwidth tinggi, seperti video High Definition (HD), Virtual  Reality (VR),  dan Augmented  Reality (AR). uRLLC  bertujuan  untuk  memenuhi  ekspektasi  dan tuntutan  industri  digital  serta  berfokus  pada  layanan sensitif  latensi.  mMTC  bertujuan  untuk  memenuhi tuntutan lingkungan digital  yang dikembangkan lebih lanjut  dan  berfokus  pada  layanan  yang  mencakup persyaratan  kepadatan  koneksi  yang  tinggi,  misalnya pada  penerapan  sistem  kota  cerdas  ( smart  city )  dan pertanian cerdas ( smart agriculture ). Tiga karakteristik utama layanan teknologi 5G ditunjukkan pada Gambar 1 dan Tabel 1.
Gambar 1. Spesifikasi kategori layanan 5G (Dong, 2016)
Tabel 1. Tiga Karakteristik Layanan Teknologi 5G
Layanan Seluler 5G Karakteristik Layanan
eMBB
 Puncak pesat data hingga 20 Gbps
 Pesat  data  untuk  user  100-1,000 Mbps
 Efisiensi spektrum 5x lipat
uRLLC  Latency yang sangat rendah (1 ms)
 Koneksi  yang ultra-reliable untuk mobilitas  kecepatan  tinggi  (<=500 km/j)
mMTC  Koneksi masif (1,000,000/km2)
 Efisiensi energi jaringan 100x lipat

## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018

## III. K UNCI T EKNOLOGI 5G
5G bertujuan untuk menyediakan akses informasi yang tak terbatas dan kemampuan untuk berbagi data dimanapun,  kapanpun  oleh  siapapun  dan  apapun. Untuk  memastikan  bahwa  jaringan  akan  dapat mengatasi lanskap layanan masa depan yang beragam, berbagai  forum  seperti  NGMN (Next  Generation
Mobile Networks) , ITU-R (International Telecommunication Union- Radiocommunication Sector) ,  dan  5G PPP  (5G  Infrastructure  Public Private  Partnership) bekerja  untuk  mendefinisikan target kinerja sistem 5G (5G PPP, 2015).

## Tabel 2. Tantangan dan Tuntutan Layanan
Teknologi 5G Tantangan Teknologi 5G Tuntutan yang Harus Dipenuhi IoT  dan  jumlah  koneksi  -  IoT diprediksi akan membuat peningkatan  yang  masif  baik dalam  hal  jumlah  perangkat maupun jumlah
koneksi
jaringan  nirkabel.  Hal  ini  akan menyebabkan munculnya kebutuhan  baru  akan  total volume  data  dan  pengelolaan jumlah koneksi fisik.
Mekanisme scheduling dan access  control yang  baru, serta pengurangan pensinyalan control  plane
untuk pengguna IoT.
Volume  data  –  Pertumbuhan volume  data  di  jaringan  seluler adalah  25-50%  per  tahun,  dan akan  terus  bertambah  hingga 2030.  Hal  ini  bukan  hanya karena aplikasi
yang membutuhkan  kecepatan  data yang  lebih  tinggi  tetapi  juga karena  peningkatan  resolusi layar  dan  perkembangan  dalam video 3D.
Peningkatan  kapasitas  data pada  jaringan end-to-end, tidak  hanya  pada  jaringan antarmuka udara tetapi juga pada keseluruhan jaringan acces/core. Kemacetan data juga harus dapat diatasi Peningkatan  kapasitas  jaringan tanpa meningkatkan biaya operasi secara signifikan.
Penggunaan spektrum/ site s/infrastruktur yang  sudah  ada  secara lebih efisien, sehingga kapasitas jaringan meningkat  tanpa  adanya tambahan biaya yang signifikan serta tidak menambah kompleksitas arsitektur jaringan. Penyebaran  yang  cepat  dan fleksibel. Arsitektur  jaringan  yang fleksibel
Level  kinerja  maksimum  jaringan  tidak  akan tercapai  secara  bersamaan  untuk  setiap  aplikasi  atau
layanan.  Sebagai  gantinya,  sistem  5G  akan  dibangun untuk  memenuhi  berbagai  target  kinerja,  sehingga berbagai  layanan  dengan  berbagai  tuntutan  yang berbeda  dapat  dibangun  pada  infrastruktur  tunggal. Untuk membangun jaringan yang mampu menyediakan  jenis  konektivitas  yang  berbeda-beda tentunya  memerlukan  fleksibilitas  dalam  arsitektur system. Tabel 2 berisi tentang rumusan tantangan dan tuntutan layanan teknologi 5G yang harus dipenuhi.
Untuk memenuhi tantangan dan tuntutan layanan teknologi  5G  pada  Tabel  2,  secara  garis  besar,  kunci penting  teknologi  5G  terdiri  atas  empat  hal,  yaitu: Massive MIMO, Hybrid Networking, Lean Design dan Unified  Air  Interface, serta Versatile  Network Architecture.
Gambar 2. Empat kunci penting teknologi 5G
III.1 Teknologi Massive MIMO
MIMO, Multiple-Input  Multiple  Output, adalah teknologi  yang  mengandalkan  beberapa  antena  untuk mentransmisikan beberapa aliran data secara simultan dalam  sistem  komunikasi  nirkabel. Massive  MIMO , dapat  digunakan  untuk  meningkatkan  efisiensi spektral melalui transmisi multi-stream , atau membentuk narrow  beam untuk  meningkatkan  jarak transmisi.
Normalnya, band sub-6 GHz memiliki bandwidth yang  lebih  kecil,  namun  transmisi multi-stream Massive  MIMO dapat  mencapai  puncak  pesat  data hingga  beberapa  Gbps.  Ukuran  antena  berbanding terbalik  dengan  frekuensi,  sehingga  ukuran  fisik antena akan menentukan batas jumlah elemen antenna yang  bisa  digunakan. Keuntungan  penggunaan teknologi  Massive  MIMO  ditunjukkan  pada  Gambar 3.

## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018
Gambar 3. Keuntungan penggunaan Massive MIMO
Band yang lebih tinggi memiliki bandwidth yang relatif  besar,  namun  juga path  loss yang  lebih  besar. Massive MIMO adalah cara efektif untuk mengkompensasi path  loss pada band 3-40  GHz dengan  menggunakan high  beamforming  gain untuk meningkatkan  puncak  pesat  data  ( peak  data  rate ) dengan  cara  transmisi multi  stream .  Untuk band frekuensi yang sangat tinggi (misalnya mmW, 30-100 GHz), antena memusatkan energi yang ditransmisikan ke  arah  penerima  untuk  mengatasi path  loss yang meningkat  akibat  propagasi  radio (Nokia,  2016;  5G PPP, 2016). Banyak aliran MIMO paralel yang tidak diperlukan  karena bandwidth yang  besar  tersedia  di band frekuensi ini.
Teknologi Massive  MIMO memungkinkan  untuk digunakan  berkomunikasi  dengan  beberapa  terminal , atau yang disebut dengan teknologi Multi User MIMO (MU-MIMO). Penggunaan  MU-MIMO  dalam  sistem seluler  membawa  peningkatan  pada  empat  hal (Larsson, 2014):
a. Peningkatan  pesat  data,  karena  semakin  banyak antena,  semakin  banyak  aliran  data  independen yang  dapat  dikirim  keluar  dan  semakin  banyak terminal yang dapat dilayani bersamaan;
b. Peningkatan  kehandalan  ( reliability ),  karena semakin banyak antena, semakin jelas jalur yang dapat disebarkan oleh sinyal radio;
c. Peningkatan efisiensi energi, karena base station dapat memfokuskan energi yang dipancarkan ke arah spasial dimana terminal berada;
d. Pengurangan  interferensi  karena base  station dapat  dengan  sengaja  menghindari  transmisi  ke arah penyebaran gangguan berada.
Semua  peningkatan  tersebut  tidak  dapat  dicapai secara  bersamaan,  ada  beberapa  persyaratan  yang harus  dipenuhi  pada  kondisi  propagasi,  namun
keempat  poin  di  atas  adalah  keuntungan  umum  dari penggunaan MU-MIMO.
Tantangan  lain  yang  harus  dihadapi  operator telekomunikasi  dalam  menyiapkan  teknologi  5G adalah masalah jangkauan jaringan ( network coverage ).  Sumber  daya  spektrum  adalah  sumber daya  yang  paling  berharga  dalam  komunikasi nirkabel.  Karena  peningkatan  lalu  lintas  stratosfer, pemanfaatan  spektrum  mengalami  kemacetan  teknis dengan  teknologi  nirkabel  saat  ini.  Meningkatkan efisiensi spektrum menjadi masalah yang harus segera diselesaikan.  Spektrum  frekuensi  lebih  tinggi  yang ditetapkan  untuk  jaringan  5G  menyebabkan  resiko path  loss sinyal  spektral  yang  lebih  besar,  sehingga secara  teoritis  akan  menjadi  tantangan  besar  bagi  5G untuk  bisa  memberikan  cakupan  sinyal  ( signal coverage )  berkualitas  tinggi.  Di  antara  teknologi  inti 5G  yang  ada,  kunci  untuk  meningkatkan  efisiensi spektrum  dengan  antarmuka  udara  adalah  teknik SDMA (Space  Division  Multiple  Access ) (Larsson, 2014). SDMA  dapat  meningkatkan  kapasitas  sistem beberapa  kali  lipat  tanpa  frekuensi  tambahan,  serta sumber  daya  ruang  dan  waktu.  Selain  SDMA,  teknik beam forming dan terminal dual-transmission channel precoding merupakan  solusi  penting  bagi  operator untuk mencapai cakupan jaringan ( network coverage ) yang  setara  atau  lebih  baik  daripada  4G  karena link gain yang dihasilkan.
III.2 Jaringan Hybrid ( Hybrid Networking )
Teknologi millimeter  wave  (mmWave) dianggap sebagai  kunci  penting  jaringan  5G  untuk  mencapai pesat data yang lebih tinggi dan daya transmisi rendah dengan  memberi user beban  SNR  ( signal-  to-noise ratio )  yang  rendah.    Jaringan  mmWave  yang beroperasi  pada band frekuensi  E  dan  W  memiliki bandwidth >=1  GHz  untuk  menghasilkan  pesat  data yang lebih tinggi, sedangkan karakteristik propagasinya sangat berbeda dari jaringan Ultra High Frequency (UHF) konvensional yang beroperasi pada band frekuensi sub 6 GHz.
Implementasi  mmWave  pada base  station berpotensi  besar  untuk  meningkatkan  penggunaan kembali radio resources secara spasial dan juga untuk meningkatkan  efisiensi  energi  dan  spektral  jaringan. Meluasnya  penggunaan  ponsel  pintar  menghasilkan peningkatan  trafik  data  yang  signifikan  sebagaimana dijelaskan  di (Cisco,  2017) .  Lonjakan  trafik  dan kongesti  yang  terjadi  dalam  spektrum  yang  tersedia mendorong  munculnya  kebutuhan  untuk  beralih  ke

## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018
band frekuensi yang tidak terpakai. Penggunaan band mmWave  mulai  dari  10  GHz  sampai  300  GHz, merupakan  solusi  menarik  untuk  mengatasi  masalah kongesti spektrum. Pada (Rappaport, 2014), ditunjukkan bahwa jaringan seluler mmWave bersifat noise  limited ,  sedangkan  jaringan  seluler  UHF konvensional bersifat interference limited.
Meskipun mmWave disepakati akan menentukan jaringan  5G,  masih  terdapat  masalah  yang  harus dipecahkan  berkaitan  dengan  tantangan  mmWave. Berikut  beberapa  kelemahan  mmWave  (Heath,  2016; Rebato, 2017):
a. Penyerapan  atmosfer.  Sinyal  mmWave  diserap oleh atmosfer, sehingga akan membatasi jangkauan transmisi. Hujan, kabut dan kelembaban di  udara  membuat  redaman  sinyal  sangat  tinggi. Penyerapan  oksigen  pada  60  GHz  juga  sangat tinggi.
b. Resonansi  mekanis.  Frekuensi  resonansi  mekanis dari  molekul  gas  juga  akan  mengganggu  sinyal gelombang  milimeter.  Untuk  teknologi  saat  ini, puncak  penyerapan  terjadi  pada  24  GHz  dan  60 GHz.
c. Scattering .  Perambatan  mmWave  juga  akan dipengaruhi  oleh  hujan  karena  tetesan  air  hujan berukuran kira-kira sama dengan panjang gelombang  radio  sehingga  akan  menyebabkan hamburan sinyal.
d. Non-Line  of  Sight  (NLOS). Bila  tidak  ada  jalur LoS  antara  pemancar  dan  penerima,  sinyal transmisi  masih  memiliki  cara  alternatif  untuk menjangkau  penerima,  baik  melalui  difraksi, refleksi  atau  pembengkokan  ( bending ).  Difraksi dalam  mmWave  jarang  terjadi  karena  panjang gelombang yang pendek.
e. Suhu  kecerahan  ( brightness  temperature )  Ketika mmWave diserap oleh uap air, oksigen dan hujan, molekul ini akan menyerap radiasi elektromagnetik frekuensi tinggi. Emisi energi ini, bila  diterima  oleh  antena  penerima,  disebut  suhu kecerahan ( brightness temperature ) dan menurunkan kinerja sistem.
Pada dasarnya band mmWave menghadirkan tiga fitur  unik  yang  tidak  terdapat  pada band frekuensi yang  lebih  rendah.  Pertama,  karena  bandwidth  dan derajat kebebasan spasial  yang besar, band mmWave bisa  memiliki  utilisasi  yang  sangat  rendah  jika keseluruhan bandwidth besar  hanya  dialokasikan secara  eksklusif  ke  operator  tunggal  (Cuba,  2014; Rebato, 2016). Kedua, komunikasi mmWave
biasanya ditandai dengan transmisi dengan beam yang sangat  sempit.  Ketiga,  sinyal  mmWave  memiliki kekurangan  dalam  hal  propagasi,  seperti  jangkauan yang relatif pendek dan sulitnya menyediakan koneksi handal,  sehingga  menimbulkan  tantangan  dalam  hal menyediakan pengalaman pengguna yang konsisten.
Gambar 4. Desain jaringan backhaul dan access pada 5G
Kesulitan yang terkait dengan mmWave membuat  regulator  dan  operator  seluler  akan  terus bergantung  pada  spektrum  sub-6  GHz.  Terlebih  lagi karena  dibutuhkan  waktu  untuk  mengembangkan teknologi  mmWave  dan  untuk  menyelaraskannya dengan  ketersediaan band spektrum  baru.  Dalam konteks  distribusi  heterogen  (Ishii,  2012;  Andrews, 2013; Ghosh, 2014; Elshaer, 2016), sebagian koneksi dilakukan dengan sebuah anchor di atas carrier sub-6 GHz  dan  sebagian  lainnya  dengan carrier mmWave. Ilustrasi  desain  jaringan backhaul dan access untuk 5G dengan menggabungkan mmWave yang menggunakan U  band serta  sub-6  GHz  yang menggunakan C  band dan U  band ,  ditunjukkan  pada Gambar 4.
III.3 Lean Design dan Unified Air Interface
Standar  teknologi  5G  NR  ( New  Radio )  akan menggunakan desain ultra-ramping (ultra-lean design) dengan  tujuan  untuk  memperbaiki  skema pensinyalan,  baik  dalam  hal  penghematan  energi  dan untuk  memungkinkan  pembangunan  padat  yang dibutuhkan  oleh  spektrum  baru  5G.  Awalnya  konsep lean  design diperkenalkan  ke  terknologi  4G  LTE (Long Term Evolution) untuk meningkatkan kecepatan  data  dan  cakupan  aplikasi  bagi  pengguna, sebagai transisi menuju teknologi 5G.
Prinsip  dasar ultra-lean  design pada  5G  adalah menghilangkan jumlah transmisi data kontrol wideband  yang  tidak  diperlukan  (Huawei,  2016). Lean Carrier bekerja dengan mengurangi interferensi

## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018
yang  disebabkan  oleh  sinyal  referensi  di  seluruh jaringan  LTE.  Hal  ini  menyebabkan  peningkatan kualitas  layanan  dan  kecepatan  di  sisi user .  Dengan mengurangi interferensi, Lean
Carrier memungkinkan  modulasi  orde  baru  256  QAM  yang lebih  tinggi  untuk  digunakan  di  area  yang  lebih  luas, sehingga  menghasilkan  kecepatan  data  lebih  tinggi untuk lingkungan makro luar ruangan (outdoor macro environtment).
Gambar 5. Aktivitas transmisi sel kosong pada LTE dan 5G (Pederson, 2015)
Penggunaan Lean  Carrier pada  5G  selain menurunkan  interferensi  antar  sel,  juga  akan mengurangi  jumlah  konsumsi  daya  pada  BTS  ( Base Transceiver  Station), serta  pada  perangkat  IoT  dan UE  ( User  Equipment ).  Gambar  5  menunjukkan perbandingan  aktivitas  transmisi  pada  sel  kosong antara  teknologi  LTE  dan  5G,  sedangkan  Gambar  6 menunjukkan struktur unified air interface pada 5G.
Unified  air  interface pada  5G  didesain  tidak hanya  untuk  meningkatkan  kinerja  dan  efisiensi mobile broadband saja, namun juga untuk menghubungkan  teknologi  IoT  skala  besar  serta memungkinkan  jenis  layanan  baru  seperti mission critical control yang memerlukan latensi ultra rendah dan  level  baru  di  sisi  kehandalan  ( reliability )  dan keamanan ( security ). Desain baru ini akan menyatukan  beragam  jenis  spektrum  dan band ,  skala dari  penyebaran  makro  ke  hotspot  local,  serta  secara efisien  memultipleks  layanan  5G  dengan  berbagai variasi persyaratan yang ekstrem.
Lapisan  L1  dalam  susunan  protocol unified  air interface pada  5G  merupakan  lapisan  fisik  abstrak ( abstract physical layer ). Lapisan ini dirancang untuk mengekstrak  titik-titik  yang  setipe  ( common  points ) dari  berbagai  layanan  pada  lapisan  fisik. Common points belum  tentu  persis  sama,  namun  bisa dikonfigurasi  sama.  Oleh  karena  itu,  lapisan  L1 transparan ke berbagai layanan dan band frekuensi.
Gambar 6. Struktur unified air interface pada 5G (Guanghui, 2016)
Dalam  sistem  5G,  jenis  layanan  yang  berbeda dilakukan  pada band frekuensi  yang  berbeda, sehingga  parameter  struktur  frame  harus  berbeda. Bukan  hal  yang  baik  jika  setiap  pita  frekuensi memiliki  parameter frame yang  independen.  Metode yang  efisien  dan  fleksibel  melibatkan scalability . Dengan  mengambil  parameter  struktur  frame  di  LTE sebagai  titik  awal,  didefinisikan  faktor scalable S. Semua parameter lainnya, seperti frekuensi sampling, interval  sub-carrier,  panjang  simbol  dan  panjang  CP ( cyclic  prefix ),  dikendalikan  oleh  parameter  S  ini. Selama  parameter  S  dikonfigurasi  dengan  benar, layanan  dan  pita  frekuensi  yang  berbeda  dapat didukung oleh struktur frame .
Slice  design pada  L1,  L2  dan  L3,  layanan  yang berbeda  memiliki  tuntutan  yang  berbeda,  sehingga lapisan  ini  perlu  dirancang  sesuai  kebutuhan (Guanghui, 2016). Untuk layanan eMBB, L1 berfokus pada massive  MIMO ,  SVC  ( Scalable  Video  Coding ), dan  pelacakan high  frequency  beam. Selain  itu, layanan  MBB  memiliki  sub-layanan  yang  melimpah, sehingga memerlukan keseluruhan struktur stack L1 / L2  /  L3.  Dibandingkan  dengan  eMBB,  mMTC memiliki  data  layanan  yang  lebih  sedikit,  sehingga protocol  stack L2  /  L3-nya  tidak  sama  persis  dengan eMBB.  Rekonstruksi  dan  konsolidasi  diperlukan untuk  mengurangi overhead dari  tumpukan  protokol. Latency rendah  juga  diperlukan  agar protocol  stack bisa  disederhanakan  sebanyak  mungkin.  L1,  L2  dan L3  memiliki  karakteristik  yang  berbeda.  Misalnya, multi-koneksi  didefinisikan  pada  L3;  kode  koreksi kesalahan (error correction codes) didefinisikan pada L2;  dan frequency,  time  and  space  diversity digunakan pada L1.

## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018
Lapisan L3+ merupakan lapisan persepsi layanan (service-perception  layer). Lapisan  ini  dirancang untuk  membawa bearer dari  jaringan  inti  ( core network )  ke  jaringan  akses  ( access  network )  dan membedakan  berbagai  layanan  di  jaringan  akses. Dengan  cara  ini,  setiap  layanan  dibawa  dengan slice yang  berbeda  dan  dikonfigurasi  dengan  parameter transmisi yang sesuai pada L1.
III.4 Arsitektur Jaringan yang Fleksibel ( Versatile Network Architecture )
Adanya berbagai tuntutan persyaratan yang harus dipenuhi  membuat  5G  memerlukan  pergeseran  dari jaringan  generasi  sebelumnya  yang  kaku  ( rigid ), menuju  jaringan  yang  lebih  fleksibel  ( versatile )  dan mudah beradaptasi ( adaptable ). Jaringan versatile 5G adalah  solusi  jaringan  lengkap  di  mana  di  setiap lapisan  jaringan  yang  berbeda,  mulai  dari  teknologi akses  radio  hingga  ke  teknik system-level ,  dapat beradaptasi  dengan  cara  yang  harmonis  untuk menyesuaikan  kebutuhan  layanan  tertentu  (Dalle, 2017).

## Gambar 7. Arsitektur jaringan 5G yang fleksibel untuk memenuhi semua persyaratan berbagai layanan teknologi
Sejumlah  teknologi  akses  radio  terkini  yang dipertimbangkan untuk 5G, seperti in-band full duplex (IBFD), new  waveforms, mmWave,  dan Massive MIMO menunjukkan  heterogenitas  yang  jelas  dalam hal  kemampuan  dan  kelebihannya.  MmWave, misalnya,  menghadirkan  tantangan  baru  karena memiliki  sensitivitas  ekstrim  terhadap  penyumbatan ( blockage ),  namun  menawarkan  pesat  data  yang  luar biasa  bila  diterapkan  di  lingkungan  yang  tepat. Contoh  lainnya,  penerapan  metode  IBFD  justru memunculkan  jenis  interferensi  yang  baru  ke  dalam jaringan, namun metode ini berpotensi menggandakan efisiensi spektral tergantung pada profil gangguan sel
(Ohlen,  2015).  Jadi,  teknologi  baru  itu  tidak  selalu menawarkan  kinerja  yang  lebih  baik  dalam  setiap situasi,  namun lebih bisa  memberikan banyak pilihan dan fleksibilitas. Arsitektur jaringan 5G yang fleksibel untuk  berbagai  jenis  layanan  ditunjukkan  oleh Gambar 7.

## IV. K ESIMPULAN
Skenario layanan 5G dapat dibagi menjadi tiga kelompok,  yaitu: enhanced  Mobile  Broadband (eMBB), ultra-Reliable and Low Latency Communications  (uRLLC), dan massive  Machine Type  Communications  (mMTC). eMBB  menyediakan kapasitas  tinggi  dan  kecepatan  tinggi,  namun  relatif tidak sensitif terhadap jumlah koneksi dan kehandalan.  uRLLC  terutama  dirancang  untuk mengurangi latency dan  meningkatkan  keandalan transmisi  data,  namun  tidak  dirancang  untuk mengakomodasi  sejumlah  node  atau  memberikan pesat transmisi data yang tinggi. mMTC menyediakan akses  hemat  energi  dengan  biaya  rendah  untuk sejumlah  node,  namun  kecepatan  transfer  data  tidak tinggi. Dibandingkan dengan generasi WAN sebelumnya,  jaringan  akses  5G  harus  fleksibel  dan terbuka.  Ini  harus  disesuaikan  dengan  tuntutan individu dan menyediakan antarmuka standar eksternal yang memungkinkan pengguna
menyelesaikan  tugas  spesifik  melalui  platform  akses jaringan  5G.  Oleh  karena  itu,  prioritasnya  adalah merancang  antarmuka  udara  terpadu  ( unified  air interface )  sehingga  jaringan  akses  5G  dapat  secara efisien  mendukung  berbagai  jenis  layanan  yang berbeda.  Dengan  demikian,  empat  hal  yang  menjadi kunci  penting  implementasi  teknologi  5G  adalah: teknologi massive  MIMO ,  jaringan  hybrid,  desain yang  ramping dan antarmuka  udara  terpadu , serta arsitektur jaringan yang fleksibel.

## R EFERENSI
Nokia  Networks.  (2016) 5G  Masterplan-Five  Keys  to Create  the  New  Communications  Era ,    White  Paper.
[Online]. Tersedia
di: http://5g.itrc.ac.ir/sites/default/files/5g_masterplan_whi te_paper.pdf
5G  PPP  (2016), View  on  5G  Architecture ,  5G  PPP Architecture  Working  Group.  [Online].  Tersedia  di: https://5g-ppp.eu/wp-content/uploads/2014/02/5G- PPP-5G-Architecture-WP-July-2016.pdf
Arjmandi, M. K. (2016). 5G Overview: Key Technologies . [Online]. Tersedia di:

## Ulil Surtia Zulpratita
Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume IV, No 2, 30 April 2018
http://www.ittoday.info/Excerpts/5G-Overview-Key- Technologies.pdf
Sexton,  C.,  et.al.  (2017). 5G:  Adaptable  Networks  Enabled by  Versatile  Radio  Access  Technologies . IEEE Communications Surveys  &  Tutorials . 19 (2), pp 688- 720. [Online]. Tersedia
di:
http://ieeexplore.ieee.org/document/7815331/
Ohlen,  P.,  et.  al.  (2015). Flexibility  in  5G  Transport Networks.  Ericsson  Technology  Review .  Vol  92. [Online]. Tersedia di: https://www.ericsson.com/assets/local/publications/eric sson-technology-review/docs/2015/etr-5g-transport- networks.pdf
Qualcomm Technologies. (2016). Making 5G NR a Reality ,
Qualcomm. [Online]. Tersedia di: whitepaper-making- 5g-nr-a-reality.pdf
Dong,  Z.  (2016).  “Up  in  the  Air  with  5G”,  Communicate Issue  80.  Huawei.  [Online].  Tersedia  di: http://www- file.huawei.com/~/media/CORPORATE/PDF/publicati ons/communicate/80/15-up-in-the-air-with-5g.pdf
5G  PPP.  (2015). 5G  Vision:  The  Next  Generation  of Communication  Networks  and  Services .  [Online]. Tersedia di: https://5g-ppp.eu/wp- content/uploads/2015/02/5G-Vision-Brochure-v1.pdf
Larsson,  E.G.,  et.  al.  (2014). Massive  MIMO  for  Next Generation  Wireless  System. [Online].  Tersedia  di: https://arxiv.org/pdf/1304.6690.pdf
Cisco.  (2017). Cisco  Visual  Networking  Index:  Global Mobile  Data  Traffic  Forecast  Update,  2016-2021 . Whitepaper. [Online]. Tersedia di: http://goo.gl/xxLT
Rappaport,  T.  S.,  et.al.,  (2014). Millimeter  wave  cellular wireless  networks:  Potentials  and  challenges. Proc. IEEE, vol. 102, no. 3, pp. 366–385.
Heath,  R.W.  (2016). Millimeter  Wave  for  5G.  Finding  a New Spectrum Mother Load. The University of Texas, Austin.
[Online]. Tersedia di:
http://users.ece.utexas.edu/~rheath/presentations/2016/ MillimeterWave5GFindingNewSpectrumMotherLoad. pdf
Rebato,  M.,  et.al.  (2017). Hybrid  Spectrum  Sharing  in mmWave  Cellular  Networks .  IEEE  Transactions  on Cognitive  Communications  and Networking. 3  (2), pp
155-168. [Online]. Tersedia di:
http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=7 937896
Cuba, F. G., et. al., (2014). Scaling Laws For Infrastructure Single  and  Multihop  Wireless  Networks  In  Wideband Regimes. in Proc. IEEE Int. Symp. Inf. Theory (ISIT), Honolulu, HI, USA,  pp. 76–80.
Rebato,  M.,  et.  al.  (2016) Understanding  Noise  and Interference  Regimes  in  5G  Millimeter-Wave  Cellular Networks. in Proc. 22th Eur. Wireless Conf., pp. 1–5.
Ishii, H., et.al., (2012) A Novel Architecture for LTE-B: C- Plane/U-Plane  Split  and  Phantom  Cell  Concept. in Proc.  IEEE  Globecom  Workshops,  Anaheim,  CA, USA, pp. 624–630.
Andrews,  J.  G.  (2013) Seven  Ways  That  Hetnets  are  a Cellular  Paradigm  Shift .    IEEE  Commun.  Mag.,  vol. 51, no. 3, pp. 136–144.
Ghosh,  A.,  et  al.  (2014)  Millimeter-Wave  Enhanced  Local Area  Systems:  A  Highdata-Rate  Approach  for  Future Wireless Networks . IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 32, no. 6, pp. 1152–1163.
Elshaer,  H.,  et.  al.  (2016)  Downlink  and  Uplink  Cell
Association With Traditional Macrocells and Millimeter  Wave  Small  Cells. IEEE  Trans.  Wireless Commun., vol. 15, no. 9, pp. 6244–6258
Huawei.  (2016). 5G  Network  Architecture;  a  High  Level Perspective. White Paper. Huawei. [Online]. Tersedia di:
http://www.huawei.com/minisite/5g/img/5G_Network _Architecture_A_High-Level_Perspective_en.pdf
Pederson, K. I. (2015). Air Interface Evolution Towards 5G. Nokia Networks . I E E E V T C 2 0 1 5 , Boston, US. [ Online]. Tersedia di: http://www.ieeevtc.org/conf-admin/vtc2015fall/14.pdf
Guanghui,  Y.  (2016). Unified  Air  Interfaces  in  5G .
ZTE,
China.
[Online]. Tersedia
di: http://wwwen.zte.com.cn/endata/magazine/ztetechnolo gies/2016/no1/articles/201601/t20160115_447458.html
Dalle, G., et.al. (2017). 5G-Convergence. ITU-T Workshops and
Seminars.
[Online]. Tersedia di: https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-and- Seminars/201707/Documents/Manuel-Paul-5G- Convergence.pdf