5G New Radio (NR)

Apa itu 5G New Radio (NR)?

5G New Radio, atau 5G NR, adalah seperangkat standar yang menggantikan standar komunikasi jaringan nirkabel generasi keempat (4G) LTE. 5G NR adalah spesifikasi untuk jaringan nirkabel generasi kelima (5G), yang menjelaskan bagaimana produk 5G seperti smartphone mentransmisikan data dengan infrastruktur jaringan 5G NR, seperti stasiun basis yang mendukung 5G. Transmisi data menggunakan 5G NR lebih cepat dan memiliki latensi lebih rendah dibandingkan dengan standar 4G sebelumnya.

Salah satu tujuan utama 5G NR adalah mendukung pertumbuhan komunikasi nirkabel dengan meningkatkan jumlah data yang dikirimkan dalam spektrum tertentu (efisiensi spektrum) untuk broadband seluler.

5G NR dirancang untuk mendukung transmisi bandwidth setara serat optik yang diperlukan untuk aplikasi yang membutuhkan data besar seperti streaming video, serta transmisi bandwidth rendah yang digunakan dalam komunikasi machine-to-machine dalam skala besar.

Seperti pendahulunya, standar 5G NR dibuat oleh 3rd Generation Partnership Project (3GPP) — sebuah koalisi organisasi telekomunikasi yang membuat standar teknis untuk teknologi nirkabel. Iterasi pertama dari 5G NR muncul dalam 3GPP Release 15.

Bagaimana cara kerja 5G NR?

5G NR bekerja menggunakan teknologi akses radio yang sama seperti yang digunakan oleh jaringan 4G Long-Term Evolution (LTE) — orthogonal frequency-division multiple access (OFDM). Namun, 5G NR menggunakan teknik yang lebih baru seperti QAM, beamforming, dan fitur lainnya yang meningkatkan efisiensi jaringan serta mengurangi latensi.

Frekuensi gelombang elektromagnetik yang digunakan dalam 5G NR bervariasi di sepanjang spektrum nirkabel dalam pita frekuensi sub-6 dan gelombang milimeter (mmWave).

5G NR menggunakan teknik rekayasa baru yang memungkinkan lebih banyak data bergerak lebih cepat melalui jaringan inti dan memperbarui operasi antarmuka udara (yaitu interaksi perangkat klien dengan perangkat keras radio penyedia jaringan). Beberapa peningkatan yang diperkenalkan oleh 5G NR meliputi:

• Diversitas spektrum yang mencakup dari beberapa ratus kilohertz hingga mmWave untuk mendukung berbagai kasus penggunaan, ukuran sel, dan kecepatan data.
• Modulasi — metode orthogonal frequency-division multiplexing baru — dan teknik pengkodean saluran.
• Algoritma penggunaan kembali frekuensi, bahkan dalam lingkungan yang padat.
• Beamforming, teknik pemrosesan sinyal dalam 5G NR, untuk meningkatkan kualitas sinyal dan jangkauan.
• Kemampuan multiple input, multiple output dalam skala besar.
• Operasi slot waktu yang dikembangkan untuk menghadirkan komunikasi dengan latensi ultra rendah.

Semua kemampuan ini menjadi dasar dari peningkatan signifikan 5G NR dalam kapasitas, throughput, dan jangkauan.

Persyaratan utama untuk 5G NR

Agar suatu koneksi memenuhi kriteria sebagai 5G NR, beberapa persyaratan kinerja dan konektivitas harus dipenuhi. Beberapa persyaratan tersebut meliputi:

• Koneksi harus mendukung koneksi seluler nirkabel.
• Konektivitas harus mendukung internet of things, sebuah konsep yang sering disebut sebagai IoT, yang mencakup berbagai perangkat dan koneksi kabel atau nirkabel yang membentuk pengalaman digital pengguna, serta perangkat klien headless berbasis sensor.
• Harus menerapkan desain sinyal yang efisien. Artinya, sinyal hanya diaktifkan ketika dibutuhkan, sehingga mengurangi daya pemrosesan keseluruhan pada perangkat klien.
• Koneksi harus menggunakan bandwidth adaptif, yang memungkinkan perangkat beralih ke bandwidth rendah dan konsumsi daya lebih rendah kapan saja memungkinkan, sehingga menghemat energi untuk penggunaan bandwidth yang lebih tinggi saat diperlukan.
• 5G NR juga harus menerapkan persyaratan ketat untuk transmisi data. Dengan menerapkan aturan tertentu bagi semua pengguna dan koneksi, jaringan menjadi lebih cepat dan lebih efisien.

Manfaat 5G NR

Keuntungan 5G New Radio dibandingkan bahkan dengan jaringan LTE terbaik meliputi:

• Kapasitas jaringan yang lebih besar.
• Peningkatan penghematan energi per perangkat.
• Waktu pembaruan yang lebih singkat — mengurangi siklus waktu pembuatan layanan rata-rata.
• Teknologi yang lebih baik untuk menjaga kualitas koneksi di area geografis yang luas.
• Kecepatan dan tingkat data yang lebih tinggi, yang berarti lebih banyak bit diproses dalam satuan waktu.
• Efisiensi yang lebih baik dalam berbagi data.
• Peningkatan latensi dibandingkan dengan 4G.

Mode Penerapan 5G NR

Seperti yang sering terjadi dalam peluncuran teknologi nirkabel baru, ada berbagai cara 5G NR dapat diimplementasikan di suatu lokasi. Pemilihan mode penerapan bergantung pada beberapa faktor, termasuk infrastruktur yang sudah ada, apakah proyek tersebut merupakan deploymen greenfield, dan jenis klien yang diharapkan dalam area layanan 5G NR.

Tiga mode utama penerapan 5G NR adalah sebagai berikut:

1. Pada mode mandiri (standalone), paradigma teknis 5G sepenuhnya diterapkan. Tidak ada elemen teknis 4G yang tersisa. Jika klien dapat memanfaatkan penerapan ini, maka semua manfaat 5G dapat dirasakan secara penuh.
2. Pada mode non-mandiri (nonstandalone), suatu lokasi pada dasarnya merupakan hibrida. Beberapa infrastruktur jaringan 4G tetap dipertahankan. Meskipun sisi frekuensi radio 5G NR memberikan manfaat, infrastruktur uplink yang digunakan berarti pengalaman keseluruhan yang lebih rendah dibandingkan mode mandiri. Model ini memungkinkan operator untuk menerapkan arsitektur 5G secara bertahap di lokasi mereka, memungkinkan mereka untuk mengiklankan kemajuan 5G mereka.
3. Pada mode penerapan ketiga, yaitu berbagi spektrum dinamis (dynamic spectrum sharing), frekuensi yang sama dapat digunakan secara bergantian dalam mode 4G dan 5G menggunakan pemrosesan antena dan transceiver yang canggih. Ini berarti tidak ada satu pun pita spektrum yang harus didedikasikan hanya untuk 4G atau 5G.

Spektrum 5G NR

Standar 5G NR mendukung sejumlah pita frekuensi rendah, menengah, dan tinggi. Pita ini dibagi menjadi rentang frekuensi 1, yang mencakup pita frekuensi kurang dari 6 gigahertz, dan rentang frekuensi 2, yang mencakup pita dengan jangkauan rendah yang dikombinasikan dengan bandwidth tinggi dan mmWave. Rentang frekuensi 2 berada di antara 24-71GHz.

Banyak implementasi 5G menggunakan frekuensi sub-6 dari 450MHz hingga 6GHz karena jangkauan transmisinya yang lebih panjang dan kemudahan implementasi. Meskipun wilayah mmWave memiliki bandwidth lebih tinggi dan latensi lebih rendah, mmWave juga memiliki keterbatasan dalam penetrasi objek fisik seperti dinding dan memiliki panjang gelombang yang lebih pendek.

Pita yang didukung oleh 5G NR juga mencakup spektrum berlisensi dan spektrum tak berlisensi 5G NR-U, yang mencakup pita yang dapat diakses oleh siapa saja. Keanekaragaman spektrum ini membantu memenuhi tuntutan teknologi yang membutuhkan spektrum secara intensif.

5G dan LTE: Perbedaan utama dan menjembatani kesenjangan

Seiring dengan peralihan dari LTE ke 5G, penting untuk memahami bagaimana kedua teknologi ini dibandingkan.

Arsitektur jaringan 5G NR sedikit berbeda dari model menara sentral LTE karena frekuensi yang lebih tinggi memerlukan jumlah node yang lebih kecil, dipasang di tiang atau bangunan, untuk menjangkau pengguna. Sementara operator jaringan seluler memperbarui infrastruktur mereka untuk 5G NR, konsumen dan bisnis dapat mengikuti perkembangannya di berbagai situs web.

Untuk implementasi 5G NR secara privat, Citizens Broadband Radio Service menyediakan opsi yang menarik. Perlu dicatat bahwa jaringan 5G memerlukan perangkat yang kompatibel agar dapat memanfaatkan sepenuhnya teknologi baru ini, dan semakin banyak perangkat 5G yang mulai dijual. Selain itu, 5G NR terus berkembang secara bertahap, seperti halnya 4G/LTE. Oleh karena itu, tidak semua jaringan 5G NR akan memiliki kemampuan dan kapasitas yang sama pada waktu tertentu.

5G NR menghadirkan kemajuan dalam teknologi seluler yang tidak ditemukan dalam 4G. Kemajuan ini memberikan manfaat yang mengesankan dan memenuhi tujuan utama untuk menjadi sangat andal. Beberapa kemajuan tersebut meliputi:

• Numerologi fleksibel adalah konsep teknik yang kompleks yang memungkinkan adaptasi dinamis slot waktu dan pemisahan subcarrier untuk mencapai latensi rendah bagi aplikasi yang membutuhkannya, serta memungkinkan koeksistensi antara LTE dan NR jika diperlukan.
• Beamforming adalah teknik mengarahkan sinyal nirkabel ke arah perangkat untuk memperluas jangkauan jaringan mmWave.
• Hybrid automatic repeat request (HARQ) kadang-kadang disebut dalam diskusi 5G NR. HARQ bekerja pada lapisan jaringan terendah untuk secara adaptif mengoptimalkan koreksi kesalahan ke depan dan fungsi retransmisi guna menurunkan bit error rate (BER).
• Time-division duplexing (TDD) adalah teknik di mana fungsi uplink dan downlink terjadi pada frekuensi yang sama. Dalam 5G NR, TDD telah diperbarui untuk kecepatan dan fleksibilitas yang lebih tinggi.
• Penjadwalan preemptif memungkinkan data dengan prioritas lebih tinggi untuk menimpa data dengan prioritas lebih rendah, sehingga mengurangi latensi.
• Status tidak aktif adalah peningkatan penghematan daya dalam 5G NR yang melengkapi mode idle dan connected dalam 4G. Secara sederhana, status tidak aktif yang baru ini mengurangi beban pada control plane dalam skala besar, di mana banyak perangkat perlu keluar dari mode tidur untuk mentransmisikan data.