1.1 Sejarah komunikasi bergerak-2

Generasi pertama komunikasi bergerak selular dikembangkan pada tahun 1980 hingga 1990. Dalam periode ini, penelitian dan pengembangan (R&D) terpusat di sekitar sistem komunikasi selular analog. Tabel 1.2 meringkas sistem-sistem komunikasi selular analog ini. Gambar 1.1 Konsep zona selular Di Amerika, sebuah layanan komunikasi selular bergerak analog yang disebut advanced mobile phone service (AMPS) dimulai pada bulan Oktober 1983 di Chicago [6]. Di Eropa, beberapa layanan komunikasi selular bergerak juga dimulai. Di Norwegia, Nordic Mobile Telephones (NMT) berhasil mengembangkan sistem komunikasi selular bergerak analog yakni: NMT-450 [7]. Di Inggris Raya, Motorola mengembangkan sistem komunikasi selular bergerak analog yang disebut total access communication system (TACS) berdasarkan AMPS pada periode 1984-1985. Pada tahun 1983, NMT mulai menggunakan modifikasi NMT-450 yang disebut NMT-900. Selanjutnya, C-450, RTMS, dan Radiocom-2000 berturut-turut diperkenalkan di Jerman, Itali dan Perancis. Tabel 1.2 Ringkasan sistem radio selular analog Sementara itu di Jepang, Nippon Telephone and Telegraph (NTT) mengembangkan sebuah sistem komunikasi selular bergerak pada pita frekuensi 800 MHz dan mulai melayani di Tokyo pada bulan Desember 1979. Selanjutnya, sebuah modifikasi dari TACS yang diubah pita frekuensinya untuk disesuaikan dengan perencanaan frekuensi Jepang dan disebut sebagai JTACS juga diperkenalkan pada bulan Juli 1989. Berikutnya, narrowband TACS (NTACS), yang mampu mengurangi pita frekuensi yang dibutuhkan setengahnya, mulai melayani pada Oktober 1991. Sejauh ini, kita telah menunjukkan evolusi sistem komunikasi selular bergerak analog. Namun, ketidakompatibelan berbagai system mengakibatkan roaming. Hal ini berarti para user harus menukar perangkat terminalnya ketika mereka pindah ke Negara lainnya. Sebagai tambahan, system komunikasi selular bergerak analog tidak mampu memastikan kapasitas yang mencukupi untuk meningkatkan jumlah user, dan kualitas suaranya kurang begitu bagus. Untuk memecahkan masalah ini, R&D dari sistem komunikasi selular bergerak berdasarkan skema transmisi radio digital dimulai. Sistem komunikasi bergerak yang baru ini menjadi dikenal sebagai system komunikasi bergerak generasi kedua, sehingga era selular analog diresmikan menjadi system komunikasi bergerak generasi pertama. Tabel 1.3 meringkas sistem-sistem radio selular digital. Di Eropa, global system for mobile communication (GSM), yakni sebuah system komunikasi selular digital baru yang memperbolehkan roaming internasional dan menggunakan pita frekuensi 900 MHz, memulai layanannya pada tahun1992. Pada tahun 1994, DCS-1800, yakni GSM yang telah dimodifikasi yang menggunakan pita frekuensi 1.8 GHz, diluncurkan. Di Amerika Utara, system komunikasi selular digital IS-54 distandarkan pada tahun 1989. Selanjutnya, standar tersebut direvisi mencakup layanan dual-mode antara system komunikasi analog dan digital serta diperkenalkan ulang pada tahun 1993 dengan nama DAMPS, atau IS-136. Sebagai tambahan, IS-95, yakni system yang distandarkan pertama kali menggunakan code-division multiple access (CDMA), memulai layanannya pada tahun 1993. Di Jepang, sistem komunikasi selular digital atau personal digital cellular (PDC) yang menggunakan pita frekuensi 800 dan 1500 MHz memulai layanannya masing-masing pada tahun 1993 dan 1994. Sebagai tambahan untuk system-sistem digital di atas, pengembangan teknologi cordless digital yang baru memberikan kelahiran bagi system generasi-suplemen-kedua, yang dinamakan, personal handy-phone system (PHS) – awalnya PHP – di Jepang, digital enhanced (awalnya Eropa) cordless telephone (DECT) di Eropa, dan personal access communication service (PACS) di Amerika Utara. Tabel 1.4 meringkas system generasi -suplemen-kedua [8, 9] dan menunjukkan cordless telecommunications, generasi kedua (CT2) dan CT2+. Deskripsi detail dari CT2 dapat ditemukan di [10, 11], di mana CT2+ merupakan pengembangan orang-orang Kanada atas air interface umum bagi CT2. Pada generasi kedua system komunikasi bergerak, standarisasi umum dari beberapa regional, seperti di Eropa dan Amerika Utara, mengizinkan realisasi dari roaming parsial. Keuntungan ini merupakan ciri khas system generasi kedua dibandingkan dengan system generasi pertama. Kehadiran standar umum ini memberikan para user kemudahan dalam roaming internasional. Para user menjadi berhasrat untuk melihat standarisasi dunia. Tabel 1.3 Ringkasan Sistem-sistem Selular Radio Digital Selama selang waktu dari tahun 1990 – 2000, gaya komunikasi kabel sebagamana komunikasi nirkabel keduanya berubah disebabkan inovasi pemrosesan sinyal digital. Selama periode tersebut, seluruh informasi baik berupa suara, data, gambar, dan gambar bergerak dapat didigitalisasi, dan data yang didigitalisasi tersebut dapata dikirimkan melalui jaringan computer seluruh dunia seperti Internet. Para user yang bergerak juga berhasrat untuk dapat mengirimkan data terdigitalisasi tertentu pada suatu jaringan komunikasi bergerak juga. Namun, pada system komunikasi bergerak generasi kedua, laju transmisi data sangatlah terbatas, sehingga menciptakan kebutuhan system komunikasi bergerak laju tinggi yang baru. Dengan tujuan ini, R&D dalam system komunikasi bergerak generasi ketiga dimulai pada tahun 1995. R&D yang bermunculan pada periode 1995 – 2000 dapat dikategorikan menjadi dua area yakni: (1) Sistem selular digital laju-tinggi yang berstandar internasional bagi mobilitas seperti pada generasi kedua dan (2) sistem akses-bergerak broadband bagi mobilitas rendah. Pada area yang pertama, IMT-2000 telah menjadi standar. IMT-2000 mempunyai sasaran untuk merealisasikan kecepatan data 144 Kbps, 384 Kbps dan 2 Mbps masing-masing pada lingkungan mobilitas tinggi, mobilitas rendah, dan stasioner. Gambar 1.2 menunjukkan bayangan dari konsep IMT-2000. Pada IMT-2000, yang berbasis CDMA, tiga skema akses-radio telah distandarkan yakni: (1) direct-sequence CDMA (DSCDMA)-frequency division duplex (FDD) (DSCDMA-FDD), (2) multicarrier CDMA (MCCDMA)-FDD (MCCDMA-FDD), dan (3) direct-sequence CDMA (DSCDMA) – time division duplex (TDD) (DSCDMA-TDD). WCDMA dari NTT Docomo dan Ericsson beserta CDMA2000 dari Qualcomm diajukan ke ITU [12,13]. Kebutuhan dasarnya ditunjukkan pada Tabel 1.5. IMT-2000 mengadopsi sistem CDMA yang, dengan memperbaiki laju kode transmisi (chip rate), memberikan kemampuan yang menawarkan roaming yang mendunia. Terlebih lagi, karena laju transmisi data dari sistem komunikasi bergerak generasi ketiga (yaitu 144 Kbps – 2 Mbps) lebih tinggi daripada laju di generasi kedua (yakni kurang dari 64 Kbps), user dapat melakukan komunikasi berbasis citra bergerak sebagaimana suara dan komunikasi sata menggunakan sebuah terminal mobile. Beberapa sistem akses wireless kecepatan tinggi telah distandarkan [14]. Kebutuhan dasar sistem ini ditunjukkan pada Tabel 1.6. Gambar 1.3 menunjukkan bayangan dari sistem akses wireless kecepatan tinggi tersebut. Sebagaimana tercantum pada Tabel 1.6, kebanyakan sistem yang distandarkan dapat melakukan transmisi di atas 10 Mbps. Hal ini terutama terjadi pada penggunaan pita frekuensi 5 GHz di mana: suatu sistem akses wireless kecepatan tinggi berbasis orthogonal frequency-division multiplexing bias memberikan laju transmisi beberapa puluh megabit per sekon [14]. Dengan menggunakan skema akses-mobile tertentu, laju transmisi data broadband, sebesar puluhan megabit per sekon, dapat dilakukan pada jaringan komunikasi wireless sebagaimana pada jaringan kabel. Sistem akses wireless kecepatan ultra-tinggi yang dapat memberikan laju beberapa puluh hingga ratusan megabit per sekon sebagai pendukung transmisi data merupakan sasaran bagi R&D yang baru. Pada program Advanced Communications Technologies and Services (ACTS) di Eropa, terdapat empat proyek R&D yang didanai oleh Uni-Eropa sedang berjalan, yaitu Magic Wand [wireless ATM (WATM) network demonstation], ATM wireless access communication system (AWACS), system for advanced mobile broadband application (SAMBA), dan wireless broadband customer premises local area network (CPN/LAN) for professional and residential multimedia applications (MEDIAN) [14-23]. Di Amerika Serikat, suatu seamless wireless network (SWAN) dan broadband adaptive homing ATM architecture (BAHAMA) bersama dengan dua proyek lainnya di Bell Laboratories serta WATM network (WATMnet) sedang dikembangkan di computer and communication (C&C) research laboratories of Nippon Electric Company (NEC) di Amerika Serikat [15-19]. Di Jepang, communication Research Laboratoty (CRL) di bawah naungan Kementrian Pos dan Telekomunikasi sedang sibuk dengan beberapa proyek R&D, seperti sistem komunikasi bergerak broadband [24] pada pita frekuensi super-tinggi (SHF) (yakni dari 3 GHz hingga 10 GHz) dengan laju bit kanal hingga 10 Mbps yang transmisinya mencapai 5 Mbps di lingkungan mobillitas tinggi pada saat kecepatan kendaraan adalah 80 Km/jam [25,26]. Terlebih lagi, wireless LAN indoor kecepatan tinggi menggunakan pita gelombang millimeter untuk mencapai sasaran laju bit hingga 155 Mbps [27, 28] juga telah diteliti, serta wireless LAN point-to-multipoint dikembangkan untuk mencapai laju transmisi 156 Mbps menggunakan protokol orisinil yang dinamakan reservation-based slotted idle signal multiple access (RS-ISMA) [29]. Gambar 1.3 Gambaran sebuah sistem akses nirkabel kecepatan tinggi Sebagai sebuah sistem komunikasi bergerak yang membutuhkan kemampuan transmisi broadband, seperti kecepatan beberapa megabit per sekon hingga 10 Mbps, pada lingkungan yang mobilitasnya tinggi, intelligent transport system (ITS) merupakan contoh yang paling representatif [30-34]. Pada ITS, terdapat banyak skema komunikasi, di mana global positioning service (GPS) merupakan aplikasi yang paling terkenal. Namun, saat ini, standarisasi sistem dedicated short-range communication (DSRC) telah mengalami kemajuan. Sistem DSRC menggunakan pita industrial, scientific dan medical (ISM) yakni 5.725 – 5.875 GHz untuk menjalankan suatu sistem komunikasi kendaraan ke jalan, jarak dekat (hingga 30m). Gambaran, aplikasi dan alokasi spektrum pada DSRC ditunjukkan masing-masing pada gambar 1.4-1.6 [31]. Untuk menjalankan DSRC, Comite Europeen de Normalisation (CEN) di Eropa, American Society for Testing and Materials (ASTM) dan IEEE di Amerika Utara, serta ARIB di Jepang mengorganisir komite standarisasi bagi DSRC. Bagi skema transmisi data, rekomendasi International Telecommunication Union-Radiocommunication (ITU-R) M.1453 menyarankan dua metode yakni: metode aktif dan hamburan-balik [31]. Kebutuhannya ditunjukkan pada Tabel 1.7 [31]. Berdasarkan rekomendasi tersebut, beberapa aplikasi sedang dipertimbangkan. Gambar 1.5 menunjukkan beberapa contoh aplikasi yang dituju. Selanjutnya, sistem komunikasi mobilitas-penuh dan kuasi-bergerak juga sedang dipertimbangkan. Ada banyak sekali skema modulasi dan demodulasi, sebagaimana protokol yang digunakan pada komunikasi bergerak sebagaimana telah dipaparkan di awal bab ini. Hubungan antara sistem komunikasi generasi pertama, kedua, dan ketiga, sistem akses wireless kecepatan tinggi dan kecepatan sangat tinggi, serta ITS ditunjukkan oleh gambar 1.7. Selanjutnya kita, kadangkala membandingkan performansi sebuah sistem baru dengan yang lama dalam lingkungan umumnya. Simulasi komputer merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengevaluasi performansi dari beberapa sistem dalam lingkungan umumnya.