Penjelasan Lengkap Massive MIMO 5G

Bagaiman Komsep Massive MIMO dalam jaringan 5G berikut ini adalah Penjelasan Lengkapnya

MIMO (Multiple-input multiple-output) berangkat dari konsep bahwa jaringan nirkabel itu memungkinkan pengiriman dan penerimaan pada lebih dari satu sinyal secara bersamaan melalui saluran radio yang sama. Jaringan MIMO pada umumnya menggunakan dua atau empat antena, misalnya MIMO 2x2, MIMO 4x4. 

Sementara Massive MIMO adalah sistem MIMO dengan jumlah antena yang lebih banyak dari MIMO biasa. Tidak ada angka pasti berpa banyak maksimumnya jumlah antena untuk Massive MIMO, tetapi beberapa deskripsi mengatakan bahwa jumlahnya berkisar puluhan atau bahkan ratusan antena. Misalnya, Huawei, ZTE, dan Facebook telah menunjukkan sistem Massive MIMO dengan 96 hingga 128 antena, Ericsson menggunakan 64x64 (64 antena transmisi dan 64 antena penerima) untuk perangkat radio NR 5G nya.

Apa kelebihan Massive MIMO ?

Keuntungan dari jaringan MIMO dibandingkan jaringan non MIMO adalah dapat meningkatkan kapasitas koneksi nirkabel tanpa memerlukan lebih banyak spektrum. Sebuah laporan menunjukkan peningkatan kapasitas hingga 50 kali lipat. Semakin banyak antena pemancar / penerima, semakin banyak jalur sinyal yang dapat dilewati, semakin baik kinerja dalam hal kecepatan data dan keandalan.

Massive MIMO juga akan lebih responsif terhadap perangkat yang mentransmisikan gelombang frekuensi yang lebih tinggi, karena massive MIMO dapat meningkatkan jangkauan. Semakin banyak jumlah antena dalam jaringan Massive MIMO juga akan membuatnya jauh lebih tahan terhadap gangguan / noise daripada sistem yang hanya memanfaatkan satu atau dua antena.

Perlu dicatat juga bahwa jaringan Massive MIMO akan memanfaatkan teknologi beamforming, memungkinkan penggunaan spektrum untuk pelanggan tertarget. Saat ini antena memancar ke segala arah (omni directional), atau sektoral dengan sudut tertentu beamwidthnya, tetapi antena saat ini tidak mengetahui di sebelah mana lokasi user yang terbanyak. Dengan Massive MIMO dan beamforming, proses semacam itu ditangani dengan jauh lebih cerdas dan efisien, beam antena dapat di arahkan menuju ke lokasi yang usernya paling banyak, dan tidak memancar ke lokasi yang tidak ada usernya, sehingga kecepatan dan latensi data akan jauh lebih baik di seluruh jaringan.

Ada analogi untuk menjelaskan konsep Massive MIMO array 128-antena (konfigurasi 64x64), adalah kita memiliki 128 telinga untuk mendengarkan, dimana ada kemungkinan terdapat 8 atau 16 pengguna pada saat yang sama, maka 128 telinga kita itu akan tetap dapat sensitif dengan jangkauan yang juga lebih jauh. Konsep teoritis antena MIMO ini sebenarnya sudah lama ada tetapi kekuatan komputasinya yang belum mendukung.

MIMO dan 5G

Sementara prinsip-prinsip MIMO biasa (standar) sudah digunakan di berbagai standar Wi-Fi dan 4G, sementara Massive MIMO sepertinya akan mulai diberlakukan pada 5G. Ketika ada 5,5 miliar pengguna smartphone di seluruh dunia, masing-masing mengonsumsi 20 GB data per bulan, itu akan membawa dampak besar pada layanan Internet of Things di jaringan seluler. Kemampuan Massive MIMO untuk melayani banyak pengguna dan beberapa perangkat secara bersamaan dalam sebuah area, dengan tetap mempertahankan kecepatan data dan kinerja yang konsisten menjadikan Massive MIMO sebagai teknologi yang sempurna untuk memenuhi kebutuhan era 5G.

Terobosan Teknologi MIMO

Teknologi Massive MIMO sudah diimplementasikan secara komersial di Cina dan Jepang dalam jaringan 4G LTE mereka. Jaringan Softbank Jepang menggunakan jaringan Massive MIMO secara komersial pertama kali di akhir 2016.

Pada awal September 2017, Ericsson mengumumkan peluncuran radio FDD (Frequency Division Duplexing) baru dengan dukungan Massive MIMO untuk 5G.

Perusahaan teknologi China, yakni ZTE dan Huawei, keduanya mengumumkan percobaan Massive MIMO untuk Eropa pada bulan Oktober 2017.

Masih di tahun 2017, Huawei bekerja sama Vodafone Australia memamerkan teknologi Massive MIMO untuk mencapai kecepatan transfer 717 Mbps. Mereka berhasil menggunakan spektrum frekuensi yang dimiliki Vodafone, bersama dengan unit antena aktif 5G Huawei (MIMO 32 x 32).

Pada awal tahun 2018, Nokia menyempurnakan teknologi antena Massive MIMO dengan chipset ReefShark-nya. Dimensi antena Massive MIMO menjadi lebih kecil, lebih ringan dan lebih hemat daya daripada pendahulunya. Nokia mengklaim bahwa ReefShark mengurangi ukuran antena Massive MIMO hingga setengahnya dan memotong konsumsi energi dalam unit baseband sebesar 64%.

Raksasa teknologi Korea, Samsung juga tidak kalah sibuk dengan teknologi Massive MIMO. Di kantor pusatnya di Suwon, Korea Selatan, Samsung telah menciptakan apa yang disebut 'Kota 5G' untuk memberikan wawasan tentang seperti apa kehidupan di saat 5G telah diluncurkan. Salah satu elemen utama dari ‘Kota 5G’ ini adalah yang disebut 'Stadion 5G,' yang secara spesifik menunjukkan bagaimana teknologi Massive MIMO dapat memungkinkan orang banyak untuk secara bersamaan melakukan streaming video HD tanpa ada penundaan atau gangguan.

Cobham Wireless membahas hal ini pada bulan Maret 2018 menguji kinerja solusi Massive MIMO multi-beam yang dikembangkan bersama dengan China Mobile Research Institute. Percobaan ini memungkinkan pengujian dalam lingkungan tervirtualisasi yang mensimulasikan kondisi dunia nyata, yang merupakan langkah maju dari tes laboratorium skala terbatas yang telah dilakukan sebelumnya.

Di MWC 2019 di Barcelona, Ericsson memenangkan penghargaan untuk Infrastruktur Jaringan Seluler Terbaik dengan Massive MIMO pada frekeunsi high-band 5G. Ini adalah solusi mobile broadband (eMBB) pertama yang diimplementasi secara komersial dan beroperasi pada gelombang milimeter (mm wave) 5G.

Apa yang Dilakukan Jaringan Seluler Indonesia dengan Massive MIMO?

Oktober 2016, Indosat Ooredoo mulai mengimplementasikan jaringan internet 4,5G yang merupakan jaringan 4G yang kemampuannya dioptimalkan melalui beberapa cara, salah satunya dengan massive multiple-in-multiple-out (Massive MIMO). Langkah awal, diterapkan secara terbatas di tiga kota, yakni Jakarta, Bandung, dan Bali.

Oktober 2016, XL dan Ericsson Indonesia melangsungkan live demo keunggulan teknologi 4T4R, teknologi yang mengkombinasikan 4 sinyal transmit dan 4 sinyal receive ini akan mampu meningkatkan kecepatan akses data dan kestabilan layanan XL 4G LTE dengan menggunakan teknologi kombinasi multi signal.

Januari 2017, PT XL Axiata Tbk (XL) menerapkan teknologi terbaru yang dapat mensupport perangkat smartphone yang berteknologi 4x4 MIMO dan Modulasi 256 QAM. Teknologi ini dikalim dapat meningkatkan kecepatan downlink akses hingga 30%.

Januari 2017, teknologi Massive MIMO diperkenalkan oleh Smartfren dan ZTE dengan multi antena yang terdiri 64 antena receiver dan antena output khusus untuk TDD. Teknologi Massive MIMO yang disebut juga teknologi Pra-5G ini diklaim bisa naikkan kecepatan internet dari 2Mbps, bisa meningkat hingga 40 Mbps (20 kali lipat).

April 2017, Telkomsel bersama dengan Huawei melakukan uji coba pertama di Indonesia teknologi 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Massive Internet of Things (IoT) dan teknologi Frequency Division Duplexing (FDD) Massive Multiple-Input and Multiple-Output (MIMO). Uji coba ini merupakan salah satu upaya Telkomsel untuk mengakselerasi terbentuknya ekosistem IoT, sekaligus menandai dimulainya persiapan menuju penerapan teknologi 5G di Indonesia.

Agustus – September 2018, Teknologi LTE TDD Massive MIMO diuji coba Telkomsel di beberapa ajang internasional di Indonesia, seperti Asian Games 2018 di Jakarta-Palembang dan IMF World Bank Summit di Bali.

Februari 2020, Nokia bersama operator 3 Indonesia meluncurkan teknologi Massive MIMO 32T32R untuk meningkatkan kapasitas dan jangkauan, serta meningkatkan efisiensi energi pada Base Station.

Apakah Smartphone saat ini Menggunakan Massive MIMO?

Saat ini Massive MIMO telah menjadi teknologi kunci 5G, sementara di 4G LTE juga sudah sukses dites, namun saat ini kita belum dapat dapat membeli smartphone dengan kemampuan Massive MIMO, yang ada di pasaran masih MIMO standard 2x2 atau 4x4. T

Namun sudah banyak smartphone yang dapat memanfaatkan MIMO standar pada jaringan 4G LTE saat ini. Misalnya, iPhone XR mendukung 2x2 MIMO, sedangkan iPhone XS mendukung 4x4 MIMO. MIMO 4x4 terdiri dari empat antena untuk empat aliran data simultan, sehingga membuat kemampuan transfer datanya dua kali lebih cepat dari MIMO 2x2.

Keluarga Samsung Galaxy S10 yang baru-baru ini juga mengumumkan MIMO 4x4, demikian pula Samsung Galaxy S9 dan Galaxy S8. Google Pixel 3 dan Pixel 2 juga support MIMO 4x4, demikian juga HTC U11 dan HTC U12 +, Huawei Mate 20 Pro dan OnePlus 6T. Biasanya, kalau kita membeli smartphone dalam dua tahun terakhir, itu sudah mendukung MIMO 4x4.

Namun, perlu dicatat bahwa smartphone yang lebih tua atau kurang atau tidak mendukung teknologi MIMO, maka akan tetap mendapat manfaat dari lingkungan jaringan yang lebih stabil dan lebih sensitif yang dihasilkan oleh Massive MIMO yang ada di Base Station / Radio Akses. Sebaliknya, smartphone dengan dukungan MIMO 4x4 juga akan tetap akan lebih cepat pada base station yang tidak menggunakan Massive MIMO. Dengan ini, Kita mengharapkan banyak smartphone yang mendukung MIMO 2x2 ataupun MIMO 4x4.

Lebih Banyak MIMO, Lebih Cepat

Setiap antena pada perangkat digunakan untuk menerima data dan mengirim data. Semakin banyak antena yang dimiliki perangkat, maka semakin banyak data yang dapat ditransfer sekaligus, dan itu berarti kecepatan mengunduh dan mengunggah data via nirkabel akan lebih cepat. Analoginya seperti seperti jalur di jalan raya, jika kita memiliki jalan raya empat jalur, maka akan lebih banyak lalu lintas yang dapat mengalir pada saat yang sama daripada di jalan raya dua atau satu jalur.

Mulai dari 1×1 MIMO hingga 4×4 MIMO, MIMO 4x4 secara teori mempunyai empat kali lipat kecepatan transfer data maksimum. Itu karena setiap antena mendukung aliran data terpisah hingga batas maksimum. Kecepatan yang lebih cepat ini akan lebih baik lagi jika kita terhubung ke jaringan seluler yang base stationnya mendukung Massive MIMO. Tidak semua operator ingin dan mau mengimplementasikan Massive MIMO.

Lebih Banyak MIMO Berarti Sinyal Lebih Baik

Beberapa hasil tes menunjukkan bahwa 4×4 MIMO dapat memberikan kekuatan sinyal yang lebih baik daripada MIMO 2x2. Ketika membandingkan IPhone XR (MIMO 4x4) dan iPhone XS (MIMO 2x2), terlihat hasilnya iPhone XS berada di puncak dengan kecepatan unduhan di bawah 400 Mbps, sementara iPhone XR berada di bawah 200 Mbps pada kekuatan sinyal yang sama. MIMO 4x4 mentransfer dua kali lebih cepat dibanding MIMO 2x2.

Begitu juga saat pengujian di jaringan yang hanya mendukung perangkat MIMO 2x2, hasilnya iPhone XS (MIMO 4x4) memiliki kekuatan sinyal yang lebih baik daripada iPhone XR, terlebih lagi pada jaringan yang mendukung MIMO 4x4.

Ketika kita menemukan sinyal seluler yang lemah, antena tambahan pada MIMO 4x4 dapat menghasilkan sinyal nirkabel yang lebih baik. MIMO 4x4 bukan hanya unggul pada hal kecepatan tetapi juga meningkatkan kekuatan sinyal.

Lebih Banyak MIMO Berarti Batere Sedikit Lebih Boros

Namun, perangkat dengan lebih banyak antena biasanya akan lebih banyak mempunyai perangkat keras. Perangkat keras nirkabel yang lebih banyak akan menggunakan daya yang juga lebih, sehingga MIMO 4×4 akan mengurangi masa pakai baterai sedikit dibandingkan dengan MIMO 2×2, tetapi memang harus ditinjau juga faktor – faktor lain yang dapat memepengaruhi umur batere.

Apa itu MU-MIMO?

Sebelumnya muncul SU-MIMO (Single User MIMO) yang hanya bisa mengirim ke satu pengguna/ alat pada satu waktu. Inilah sebabnya mengapa performa memburuk saat semakin banyak perangkat yang terhubung ke router. Router harus dengan cepat melayani satu perangkat dan bergegas menuju ke perangkat lain sesudahnya, dan bila ada banyak perangkat yang terhubung, waktu tunggu juga semakin lama.

Di sinilah kemudian muncul MU-MIMO (multi-user multiple input, multiple output) berperan. Dengan menggunakan jumlah koneksi yang sama, MU-MIMO bisa mengatur router untuk mentransmisikan data ke beberapa koneksi bersamaan, mentransmisikan data ke beberapa koneksi secara sekaligus, hal ini sangat menghemat waktu dan meningkatkan performa.

Beberapa router nirkabel yang lebih baru mendukung MU-MIMO, Router dengan MU-MIMO 4x4 memiliki empat antena yang dapat berkomunikasi sekaligus. Jika Anda memiliki beberapa perangkat MIMO 4×4 yang terhubung ke router itu, mereka semua akan mempertahankan koneksi dari empat aliran data pada saat yang sama. Atau, jika kita memiliki laptop dengan 3 × 3 MIMO seperti MacBook Pro Apple, mereka dapat terhubung ke titik akses MIMO 4×4 dengan tiga aliran data sekaligus.

Namun, jika kita memiliki smartphone dengan MIMO 2x2 Wi-Fi atau laptop dengan MIMO 3x3 dan kita menghubungkannya ke router yang tidak mendukung MIMO sama sekali, itu hanya akan menerima aliran data tunggal. Jika Anda menghubungkan perangkat MIMO 3×3 ke router MIMO 2×2, itu hanya akan menggunakan dua aliran data.

Konsekuensi Lain Massive MIMO

Teknologi antena Massive MIMO telah digembar-gemborkan sebagai pembuka kunci peningkatan dramatis pada jaringan nirkabel, meningkatkan kecepatan pengguna dan kapasitas jaringan operator. Namun, menurut beberapa teknisi yang bertugas untuk benar-benar mengangkat antena baru ini ke menara sel, mereka harus benar menjadi orang – orang yang kuat.

Antena Massive MIMO itu begitu besar dan berat sehingga perlu penahan yang lebih besar untuk menahan antena, area yang terterpa angin juga besar, sehingga perlu crane untuk sampai pada posisi yang diinginkan. Perkiraan beratnya 40 hingga 65 pound lebih berat daripada antena broadband biasa. Sehingga kalau bertemu dengan antena Massive MIMO yang berukuran besar dan lebih berat, maka diperlukan modifikasi menara jika kapasitas struktural menara sudah terlampaui.

Tetapi antena Massive MIMO hadir dalam berbagai bentuk dan ukuran, dan antena untuk satu operator dengan operator lain mungkin ada perbedaan. Ada juga yang pernah bertemu dengan antena Massive MIMO yang lebih kecil dari antena yang ada, tetapi bobotnya lebih berat. Dimensi antena Massive MIMO tipikalnya tinggi 26 inci x lebar 20 inci x tebal 9 inci, dan berat 103 pound.

Ditulis oleh : Andrian S