Enhanced Data Rates for GSM Evolution

Question: Apakah teknik Modulasi pada EDGE?


EDGE mengacu ke halaman ini, untuk pegulat yang menggunakan nama ring Edge silakan lihat Adam Copeland
Kholifahhussein
EDGE atau Enhanced Data rates for GSM Evolution adalah teknologi evolusi dari GSM dan IS-136. Tujuan pengembangan teknologi baru ini adalah untuk meningkatkan kecepatan transmisi data, efesiensi spektrum, dan memungkinkannya penggunaan aplikasi-aplikasi baru serta meningkatkan kapasitas.
Pengaplikasian EDGE pada jaringan GSM fase 2+ seperti GPRS dan HSCSD dilakukan dengan penambahan lapisan fisik baru pada sisi Radio Access Network (RAN). Jadi tidak ada berubahan di sisi jaringan inti seperti MSC, SGSN, ataupun GGSN.
Kapasitas EDGE Sebagai Teknologi Data Transfer Tingkat Advance
GPRS menawarkan kecepatan data sebesar 115 kbps, dan secara teori dapat mencapai 160 kbps. Sedangkan pada EDGE kecepatan datanya sbesar 384 kbps, dan secara teori dapat mencapai 473,6 kbps. Secara umum kecepatan EDGE tiga kali lebih besar dari GPRS. Hal ini dimungkinkan karena pada EDGE digunakan teknik modulasi (EDGE menggunakan 8PSK, GPRS menggunakan GMSK) dan metode toleransi kesalahan yang berbeda dengan GPRS, dan juga mekanisme adaptasi pranala yang diperbaiki. EDGE juga menggunakan coding scheme yang berbeda dengan GPRS. Dalam EDGE dikenal 9 macam skema pengkodean, sedangkan di GPRS hanya ada 4 skema pengkodean.
Sekilas Sejarah Perkembangan Teknologi EDGE
EDGE mengalami perkembangan dari beberapa generasi terdahulu. Perkembangan teknologi ini didahului oleh AMPS sebagai teknologi komunikasi seluler generasi pertama pada tahun 1978, hingga sekarang (tahun 2006), perkembangan nya sudah sampai pada teknologi generasi ke-4, walaupun masih dalam tahap penelitian dan uji coba. GSM sendiri sebagai salah satu teknologi komunikasi mobile generasi kedua, merupakan teknologi yang saat ini paling banyak digunakan di berbagai negara. Dalam perkembangannya, GSM yang mampu menyalurkan komunikasi suara dan data berkecepatan rendah (9.6 - 14.4 kbps), kemudian berkembang menjadi GPRS yang mampu menyalurkan suara dan juga data dengan kecepatan yang lebih baik, 115 kbps.
Pada fase selanjutnya, meningkatnya kebutuhan akan sebuah system komunikasi mobile yang mampu menyalurkan data dengan kecepatan yang lebih tinggi, dan untuk menjawab kebutuhan ini kemudian diperkenalkanlah EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) yang mampu menyalurkan data dengan kecepatan hingga 3 kali kecepatan GPRS, yaitu 384 kbps.
Pada pengembangan selanjutnya, diperkenalkanlah teknologi generasi ketiga, salah satunya UMTS (Universal Mobile Telecommunication Service), yang mampu menyalurkan data dengan kecepatan hingga 2 Mbps. Dengan kecepatan hingga 2 Mbps, jaringan UMTS dapat melayani aplikasi-aplikasi multimedia (video streaming, akses internet ataupun video conference) melalui perangkat seluler dengan cukup baik. Perkembangan di dunia telekomunikasi seluler ini diyakini akan terus berkembang, hingga nantinya diperkenalkan teknologi-teknologi baru yang lebih baik dari yang ada saat ini. Akhir-akhir ini, para ilmuwan berusaha mengembangkan teknologi telekomunikasi seluler dengan jangkauan yang sangat lebar, tingkat mobilitas tinggi, layanan yang terintegrasi, dan berbasikan IP (mobile IP). Teknologi ini diperkenalkan dengan nama “Beyond 3G” atau 4G.
Kapasitas dan Kapabilitas EDGE Sebagai Teknologi Mobile Generasi Ketiga (3G)
Sebagaimana telah disinggung pada poin sebelumnya, EDGE memiliki Dalam transfer data, misalnya, teknologi EDGE bisa tiga kali lebih cepat dari teknologi GPRS. Artinya, bila pelanggan seluler ingin mendownload pesan MMS dengan teknologi GPRS memerlukan waktu puluhan detik, tetapi dengan teknologi EDGE, hanya perlu waktu beberapa detik saja.
Kelebihan lain, bila teknologi GPRS memiliki kemampuan transfer data hingga 114 Kbps, teknologi EDGE mampu mendukung data, layanan multimedia hingga 384 Kbps. EDGE merupakan sebutan baru buat GSM 384. Teknologi ini disebut GSM 384, karena memiliki kemampuan transmisi data hingga 384 Kbps.
Menurut GSM World Association, EDGE bahkan dapat mencapai kecepatan hingga 473,8 kbps.
Dengan EDGE, operator seluler dapat memberikan layanan komunikasi data dengan kecepatan lebih tinggi dibandingkan GPRS, di mana GPRS hanya mampu melakukan pengiriman data dengan kecepatan sekitar 25 Kbps. Begitu juga bila dibandingkan platform lain, kemampuan EDGE mencapai 3-4 kali kecepatan akses jalur kabel telepon (biasanya sekitar 30-40 kbps) dan hampir 2 kali lipat kecepatan CDMA 2000 1x yang hanya sekitar 70-80 kbps. Tentang layanan yang diberikan teknologi ini, yakni berbagai aplikasi layanan generasi ketiga yakni audio streaming kualitas tinggi, video streaming, permainan on line, high speed download.
Implementasi EDGE
Seperti namanya, EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), adalah teknologi yang dikembangkan dengan teknologi dasar GSM dan GPRS. Sebuah sistem EDGE dikembangkan dengan tetap menggunakan perangkat yang terdapat pada jaringan GSM/GPRS. Jadi EDGE tidak bisa sendiri. Sebuah sistem GPRS terdiri dari SGSN (Serving GPRS Support Node) dan GGSN (Gateway GPRS Support Node), yang merupakan jaringan corenya, yang ditambahkan pada sebuah jaringan GSM sebelumnya. Sedangkan pada sisi radionya, jaringan GPRS membutuhkan penambahan PCU pada perangkat radio jaringan GSM sebelumnya. Gambar di bawah ini menunjukan diagram jaringan GPRS secara umum.
Pengimplementasian EDGE pada jaringan existing GPRS hanya memerlukan penambahan pada sisi radio aksesnya saja. Sedangkan pada sisi jaringan intinya, EDGE menggunakan perangkat dan protokol yang sama dengan yang digunakan pada jaringan GPRS sebelumnya. Perbedaan jaringan GPRS dan EDGE hanya terdapat pada sisi radio akssnya saja, sedangkan pada sisi jaringan intinya, EDGE dan GPRS menggunakan peranti dan protokol yang sama. Sebuah jaringan GPRS dapat diupgrade menjadi sebuah jaringan dengan sistem EDGE hanya dengan menambahkan sebuah EDGE Transceivier Unit (TRU) pada sisi radio aksesnya.
Proses Kecepatan EDGE
EDGE adalah sebuah cara untuk meningkatkan kecepatan data pada pranala radio GSM. Dengan menggunakan teknik modulasi dan skema pengkodean yang berbeda dengan sistem GPRS sebelumnya, serta dengan melakukan pengaturan pada pranala protokol radionya, EDGE menawarkan kapasitas yang secara signifikan jauh lebih besar dari yang dimiliki oleh system GPRS. Jadi secara umum ada tiga aspek teknik baru pada EDGE jika kita bandingkan dengan GPRS, yaitu
Teknik Modulasi
Teknik Coding
Radio Access Network (RAN)
Modulasi Pada EDGE
Untuk mendapatkan kecepatan transfer yang lebih tinggi dari GPRS yang menggunakan modulasi GMSK (Gausian Minimum Shift Keying), EDGE menggunakan teknik modulasi yang berbeda dengan GPRS yaitu 8PSK (8-Phase Shif Keying). Gambar dibawah ini menunjukan visualisasi dari modulasi GMSK pada GPRS dan 8PSSK pada EDGE yang digambarkan pasa sebuah diagram I/Q, dimana I adalah sumbu real dan Q adalah sumbu imajiner.
Dengan menggunakan modulasi 8PSK, sebuah symbol dikodekan dengan menggunakan 3 bit, sedangkan pada GMSK sebuah symbol dikodekan dengan 1 bit. Karena GMSK dan 8PSK mempunyai simbol tingkat yang sama, yaitu sebesar 270 kbp/s, maka secara keseluruhan tingkat modulasi pada 8PSK akan menjadi 3 kali lebih besar daripada GMSK, yaitu sebesar 810 kb/s.
Berdasarkan penjelasan di atas, jarak antar simbol pada 8PSK adalah lebih pendek daripada jarak antar simbol pada GMSK, karena dalam 8PSK ad 8 simbol sedengkan pada GMSK hanya ada 2 simbol. Makin pendek jarak antar simbol mengakibatkan besar tingkat sinyal antar satu simbol dengan simbol lainnya lebih sulit untuk dibedakan. Sehingga kemungkinan terjadinya kesalahan lebih besar.
Pada kondisi sinyal radio yang cukup baik, perbedaan jarak antar simbol ini tidak terlalu berpengaruh terhadap kualitas data yang dikirim. Pada saat kondisi sinyal radio yang buruk, maka diperlukan penambahan ekstra bit yang akan digunakan sebagai sebagai koreksi kesalahan, sehingga data yang salah diterima dapat diperbaiki. Sehingga kualitas data pada EDGE tidak kalah dengan kualitas data pada GPRS yang menggunakan MPSK. Lagi pula, dalam EDGE juga digunakan modulasi MPSK yang digunakan pada CS1 sampai dengan CS4 - nya, dan juga dalam EDGE ada proses “penyesuaian paket” yang dapat mengubah jenis CS yang digunakan bila terjadi kesalahan pada data yang dikirim.
Teknik Pengkodean Pada EDGE
Pada EDGE dikenal 9 macam teknik pengkodean, yaitu MCS (Modulation Coding Scheme ) 1 sampai dengan MCS9. Sedangkan pada GPRS hanya digunakan 4 buah teknik pengkodean, yaitu CS (coding Scheme) 1 sampai dengan SC4. Empat teknik pengkodean pertama pada EDGE, MCS1 sampai dengan MCS4, menggunakan modulasi GMSK, sama seperti yang digunakan pada GPRS. Sedangkan 5 teknik pengkodean lainnya, MCS5 sampai dengan MCS9, menggunakan modulasi 8PSK.
Baik pada GPRS ataupun EDGE, tingkatan skema pengkodean yang lebih tinggi menawarkan kecepatan data yang lebih tinggi pula tetapi di samping itu, makin tingggi tingkatan skema pengkodeannya, maka ketahanannya terhadap kesalahan makin rendah. Artinya, makin tinggi kecepatan paket data, maka makin mudah paket data itu mengalami kesalahan dalam pengirimannya. Hal ini karena, makin tinggi tingkatan skema pengkodeannya, maka tingkatan mekanisme “koreksi kesalahan” yang digunakan makin rendah.
Walaupun MCS1 sampai dengan MCS4 pada EGDE sama-sama menggunakan modulasi GMSK seperti CS1 sampai dengan CS4 pada GPRS, tetapi keduanya memiliki kecepatan yang berbeda. Hal ini karena adanya penggunaan header yang berbeda. Pada EDGE, paket datanya mengandung header yang memungkinkan dilakukannya resegmentasi paket data. Artinya, apabila suatu paket data dikirimkan dengan menggunakan tingkat skema pengkodean yang tinggi (kecepatan lebih tinggi, koreksi kesalahan kurang) dan data tidak diterima dengan baik pada sisi penerima.
Setelah dilakukan permintaan pengiriman ulang (retransmisi) paket data yang salah terima itu, pada pengiriman selanjutnya, skema pengkodean yang digunakan dapat diganti dan disesuaikan dengan kondisi antarmuka radio. Artinya, pada pengiriman selanjutnya, packet data akan dikirimkan dengan menggunakan skema pengkodean yang lebih rendah, yang memiliki mekanisme koreksi kesalahan yang lebih baik. Sehingga diharapkan pada pengiriman kedua ini data dapat diterima dengan baik di sisi penerima.
Berbeda dengan GPRS, resegmentasi paket data ini tidak dapat dilakukan. Sehingga apabila suatu paket data telah dikirim dengan menggunakan suatu skema pengkodean tertentu. Maka walaupun data diterima salah di sisi penerima, pada saat pengiriman berikutnya,data tetap akan dikirim dengan menggunakan skema pengkodean yang sama. Sehingga kemungkinan paket data itu salah diterima di sisi penerima masih sama besar dengan sewaktu pengiriman pertama. Dengan demikian dapat dicapai keseimbangan antara kecepatan transfer dan kualitas data yang diterima.
Perkembangan Teknologi EDGE Di Indonesia Dan Perkembangannya pada Masa Depan
Di Indonesia, teknologi EDGE sudah berkembang selama beberapa tahun sejak tahun terakhir EDGE.
Perkembangan teknologi GSM di Indonesia bergulir secara pesat dimulai dengan penggelaran secara serempak dual band (GSM 900 dan 1800) dan dilanjutkan penggelaran GPRS secara serempak, telah berhasil menghantar industri memasuki fase 2,5 secara tidak terasa. Belum lama teknologi 2,5G bergulir, lahirlah teknologi 3G yang membawa revolusi dalam teknologi seluler Indonesia. Beberapa provider di Indonesia, seperti Indosat, Telkomsel, dan Excelcomindo berlomba- lomba menciptakan inovasi baru dengan mengusung teknologi 3G. Banyak masyarakat indonesia terutama bagi mereka yang tinggal di kota besar deperti Jakarta, Bandung, Medan, dan Surabaya yang menggunakan berbagai layanan 3G yang tersedia seperti panggilan video, download content, akses internet kecepatan tinggi, dll.
Setelah kurang lebih 2 tahun diperkenalkan 3G di Indonesia sekarang sudah muncul evolusi dari 3G yang dikenal dengan nama HSDPA atau 3,5G. HSDPA atau High Speed Downlink Packet Access merupakan teknologi yang berjalan pada platform 3G pada channel baru yang disebut High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH). Dengan HDSPA, kecepatan downlink secara teori dapat mencapai 3,6 Mbps bandingkan dengan 3G yang hanya mencapai 384 Kbps. Karena masih berjalan pada platform 3G namun dengan kecepatan melampaui kecepatan 3G standar maka teknologi ini disebut juga sebagai 3,5G. Sebenernya perkembangan teknologi HSDPA pada 3G hampir mirip dengan perkembangan teknologi EDGE atau Enhanced GPRS (EGPRS) pada GPRS. Perlu diketahui, EDGE memiliki kecepatan downlink mencapai 236 Kbps, cukup cepat jika dibandingkan dengan GPRS standar yang memiliki kecepatan sekitar 50 Kbps. Karena hal tersebut pula teknologi EDGE atau GPRS juga dikenal dengan nama teknologi 2,75G.
Referensi
Lappeenranta University of Technology, Seminar material: GSM/EDGE Radio Access Network Siemens Indonesia, Training material: GPRS Overview
Pacey, Arnold. 2002. The Culture of Technology. Cambridge, MA: The MIT Press (AP)