Apa itu efisiensi spektrum?
Efisiensi spektrum (spectrum efficiency) menggambarkan jumlah data yang ditransmisikan melalui spektrum atau bandwidth tertentu dengan kesalahan transmisi minimal. Juga dikenal sebagai efisiensi spektral atau efisiensi bandwidth, efisiensi spektrum jaringan seluler setara dengan jumlah maksimum bit data yang dapat ditransmisikan ke sejumlah pengguna per detik sambil mempertahankan kualitas layanan yang dapat diterima.
Kecepatan efisiensi spektral dalam komunikasi nirkabel dipengaruhi oleh jumlah pengguna yang mengakses jaringan secara bersamaan. Dalam hal ini, kecepatan transfer data bergantung pada bandwidth perangkat transmisi dan sinyal yang ditransmisikan atau rasio daya sinyal terhadap noise. Ketika rasio sinyal terhadap noise diperbaiki, efisiensi spektral dan kapasitas saluran juga meningkat. Sederhananya, lebih banyak data harus dikirimkan melalui spektrum yang tersedia agar efisien digunakan.
Bagaimana cara meningkatkan efisiensi spektrum pada jaringan seluler?
Ada banyak cara untuk meningkatkan efisiensi spektral. Namun, hal ini tidak sesederhana menambahkan lebih banyak antena, karena hal tersebut bisa berpotensi meningkatkan gangguan. Untuk menghindari gangguan potensial, sistem multiple input, multiple output (MIMO) yang menggunakan teknik beamforming dapat digunakan untuk meningkatkan efektivitas transmisi.
Beamforming adalah teknik manajemen frekuensi radio (RF) di mana titik akses menggunakan beberapa antena untuk mengirimkan sinyal yang sama. Umpan balik dari perangkat seluler kemudian dianalisis, dan sinyal disesuaikan sesuai untuk mengidentifikasi jalur terbaik yang harus diambil agar mencapai perangkat seluler.
Teknik beamforming juga sangat penting untuk jaringan 5G karena membantu mengarahkan dan menyesuaikan gelombang radio agar lebih kuat dan lebih terarah. Mereka juga dapat memperluas jangkauan transmisi RF dan mengirimkan data langsung ke pengguna akhir.
Apa itu efisiensi spektrum link?
Efisiensi spektrum link biasanya menentukan efisiensi dari pendekatan modulasi digital atau garis kode. Terkadang, efisiensi spektrum link juga dianalisis dalam kombinasi dengan kode koreksi kesalahan maju (FEC) dan overhead lapisan fisik lainnya.
Ketika datang ke efisiensi spektrum link dalam jaringan nirkabel, nilai yang lebih besar tidak otomatis meningkatkan efisiensi keseluruhan jaringan akses radio. Hal ini karena efisiensi spektrum link yang tinggi dapat berpotensi menyebabkan crosstalk yang sangat sensitif atau interferensi ko-saluran. Dalam banyak kasus, goodput — yang mirip dengan throughput — biasanya lebih rendah daripada throughput maksimum karena penghindaran kemacetan, kontrol aliran, dan pengiriman ulang paket.
Jaringan nirkabel dengan spektrum tersebar, penggunaan ulang frekuensi dan FEC mengurangi efisiensi spektrum. Namun, mereka juga mengurangi rasio sinyal terhadap noise yang diperlukan dibandingkan dengan teknik spektrum tidak tersebar.
Apa itu efisiensi spektrum dalam 5G?
Menurut CTIA, asosiasi perdagangan untuk komunikasi nirkabel di AS, sejak 2010, penyedia layanan nirkabel telah meningkatkan efisiensi spektrum mereka sebesar faktor 42. Di AS, jaringan nirkabel menangani sekitar 948 juta megabyte (MB) untuk setiap megahertz (MHz) spektrum pada tahun 2010. Saat ini, mereka dapat menangani hingga 39,9 miliar MB per MHz.
Efisiensi spektrum dalam 5G menciptakan peluang bagi operator jaringan yang menggunakan sel kecil untuk memadatkan jaringan mereka dan menggunakan spektrum lebih sering. Pendekatan ini semakin populer karena menawarkan peningkatan kapasitas dan memungkinkan transisi yang mulus dari 4G ke 5G.
Seiring dengan meningkatnya ukuran saluran, efisiensi spektrum juga meningkat. Kanalisasi saluran lebar juga memungkinkan atribut penting 5G seperti latensi satu digit dan kecepatan hingga 100 kali lebih cepat dibandingkan jaringan 4G.
Efisiensi spektrum sangat penting untuk 5G, karena kebutuhan data dan pemrosesan meningkat seiring dengan penerapan jaringan 5G. Oleh karena itu, akan ada tekanan terus-menerus untuk menggunakan spektrum secara lebih efisien dan efektif untuk mengikuti permintaan yang meningkat secara eksponensial.
Teknologi 5G juga menjanjikan peningkatan signifikan dalam efisiensi spektrum, memungkinkan kecepatan puncak yang melebihi 30 bit per detik (bps) per Hertz (Hz). Ini lebih dari dua kali lipat 15 bps per Hz yang disediakan oleh teknologi Long Term Evolution-Advanced.
Ada tiga pendekatan utama yang membahas target desain 5G. Ini termasuk jaringan ultra-dens, pita mmWave dengan bandwidth besar dan MIMO besar yang memungkinkan efisiensi spektrum tinggi.
Penurunan kepadatan jaringan dapat dicapai melalui penerapan besar-besaran makrosel, mikrosel, dan femtosel. Sel-sel ini meningkatkan kapasitas jaringan, efisiensi energi, dan kinerja cakupan.
Model penurunan kepadatan sel sudah populer di antara jaringan nirkabel seluler dengan LTE-Advanced 4G. Dalam skenario ini, mereka membantu membangun jaringan heterogen multi-tier seluler, atau HetNets.
Untuk lebih meningkatkan kinerja jaringan, HetNets nirkabel yang terdiri dari remote radio heads dan pengulang nirkabel dapat digunakan. Pendekatan komunikasi pengulangan dan multihop ini menjanjikan menjadi elemen penting dari arsitektur nirkabel 5G.
Seiring dengan 5G yang menangani berbagai permintaan lalu lintas dengan efisiensi spektrum yang lebih baik, kita dapat mengharapkannya membawa komunikasi mobile dan IoT ke tingkat berikutnya.