Hubungan 5G dan Fiberisasi di Dunia

Dampak pembatasan mobilitas COVID-19 pada industri telekomunikasi, skenario global baru muncul dengan pola konsumsi data (internet) dan penggunaan baru, karena semakin banyak orang mulai belajar dan bekerja untuk rumah, serta menikmati aktivitas hiburan online.

Di antara tantangan terkait pengguna akhir adalah menjaga dan mengoptimalkan kualitas layanan serta menjamin ketersediaan dan keamanan jaringan, sembari memungkinkan penggunaan aplikasi secara bersamaan, telah menjadi beberapa tindakan penyedia layanan yang paling diharapkan oleh pelanggan dan komunitas mereka.


 5G dan Fiberisasi Akankah Menghentikan Perkembangan Teknologi Kabel ?


Opsi teknologi kabel, seperti supervectoring G.Fast atau VDSL2 35b, mungkin dapat dipergunakan untuk menunda investasi “gigabit fiber” di antara beberapa operator telekomunikasi. Namun, layanan gigabit terus mendorong penerapan jaringan fiber besar- besaran masa depan di seluruh dunia untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat untuk peningkatan bandwidth. Akhir-akhir ini lebih banyak operator yang bermigrasi ke FTTH, sambil berfokus mematikan (switch off) kabel tembaga. Beberapa penyedia FTTH mengincar jalur ke 10


Gbps melalui 10G PON (misalnya XGS-PON atau NG-PON2), sedangkan operator kabel tembaga sedang mengevaluasi opsi untuk meningkatkan jaringan yang ada (DOCSIS 3.1 - 4.0).


Penyebaran broadband yang besar, dengan lebih dari satu miliar pelanggan fixed broadband global (menurut International Telecommunications Union (ITU)), telah berkontribusi untuk mengubah cara kita menggunakan dan memahami Internet. Misalnya, permintaan untuk latensi yang lebih rendah dan broadband ultra-cepat menjadi semakin penting untuk memenuhi permintaan pengguna perumahan akan konten dan hiburan. Beberapa operator telah mengakui bahwa  layanan  TV  online dan  IPTV juga menjadi  pendorong  layanan  gigabit  bagi sebagian konsumen.


Beberapa contoh aplikasi yang mungkin mendapatkan keuntungan dari bandwidth yang lebih tinggi, terutama jika digunakan secara bersamaan dalam rumah tangga, termasuk streaming video HD, opsi permainan baru yang menuntut dan penggunaan cloud. Perkembangan kualitas video di masa mendatang termasuk TV 8K, dan aplikasi yang mengandalkan realitas virtual (VR) juga cenderung membutuhkan bandwidth yang lebih tinggi dan / atau koneksi dengan kualitas yang lebih baik.


Bandwidth dan Noise

Gelombang elektromagnetik mempunyai amplitudo (daya) dan frekuensi. Frekuensi gelombang diukur dalam Hertz (Hz), saluran yang berbeda dapat membawa frekuensi gelombang EM yang berbeda. Misalnya, saluran telepon analog jadul dirancang untuk membawa frekuensi dari 300 hingga 4.000 Hz (kisaran yang dapat didengar ke telinga manusia). Rentang frekuensi yang dapat dibawa saluran disebut bandwidth, bandwidth dihitung hanya dengan mengurangi frekuensi minimum yang dapat dibawa saluran dari frekuensi maksimum. Saluran yang mencakup 0 hingga


1.000 Hz memiliki bandwidth 1.000 Hz, dan saluran yang mencakup 100.000 hingga 101.000 Hz

memiliki hal yang sama. Bandwidth membantu menentukan berapa banyak informasi yang dapat dikirimkan saluran: lebih banyak bandwidth berarti lebih banyak kapasitas informasi. 


Noise adalah istilah umum untuk semua gangguan acak, ‘mengacaukan’, dan ‘tidak berarti’ yang dialami oleh sinyal pembawa informasi dalam saluran, sering juga diistilahkan dengan derau. Noise elektromagnetik ada dimana-mana; gelombang radio terus menerus dikirimkan ke udara oleh menara seluler, HT Pak Polisi, saluran listrik, dan juga matahari. Sumber radiasi ini dapat mengganggu sinyal yang bergerak dari satu perangkat ke perangkat lain melalui udara, dan merupakan bagian dari alasan sinyal nirkabel kenapa mempunyai jarak yang terbatas. Dalam media berpelindung seperti kabel koaksial dan serat optik, ketidaksempurnaan pelindung atau sambungan dapat menyebabkan noise seperti suara yang "bocor"; pemancar dan penerima sinyal juga dapat menghasilkan derau sendiri. Rasio signal-to-noise (SNR) dalam saluran adalah rasio kekuatan sinyal dengan kekuatan noise.


Semua  daya  sinyal  akan  menurun  sesuai dengan  jarak  yang  ditempuh;  ini disebut  sebagai atenuasi (redaman). Sinyal nirkabel, seperti gelombang radio, kehilangan daya menurut hukum seper kuadrat jarak, artinya jika kita melakukan perjalanan dua kali lebih jauh dari sumber (transmitter), sinyal akan menjadi setidaknya empat kali lebih lemah. Sinyal nirkabel juga melemah karena interaksi dengan lingkungan, termasuk penyerapan dan hamburan. Sama seperti seberkas cahaya yang dapat diblokir oleh dinding, sinyal nirkabel dapat diganggu oleh bangunan, pohon, dan orang. Sinyal nirkabel pada frekuensi yang lebih tinggi menurun jauh lebih cepat daripada sinyal frekuensi rendah. Segera setelah kekuatan sinyal nirkabel turun di bawah radiasi rata-rata, hal itu menjadi tidak mungkin untuk diuraikan, sehingga sinyal nirkabel bandwidth tinggi umumnya tidak dapat berjalan terlalu jauh.


Pada kabel, sinyal tidak tunduk pada seper kuadrat jarak, sehingga daya sinyal melemah secara bertahap. Namun, sinyal pada kabel tembaga twisted-pair tradisional menjadi berisik terhadap jarak karena interferensi crosstalk dan faktor lainnya. Sementara kabel koaksial tidak terlalu berisik, tetapi masih belum sempurna. Kabel serat optik modern lebih baik, dan memiliki noise yang sangat rendah. Dalam sistem komunikasi serat optik, sebagian besar kebisingan berasal dari ketidaksempurnaan pemancar dan penerima. Namun, berkas cahaya dalam serat menipis untuk jarak jauh karena interaksi dengan ketidaksempurnaan kecil di kaca serat optik.


Mengingat jumlah bandwidth yang tetap dan rasio signal-to-noise yang konstan, ada batasan teoretis untuk jumlah throughput informasi yang dapat dibawa oleh saluran. Batas ini ditangkap dalam teori Shannon-Hartley, yang sering disebut sebagai batas Shannon. Batas Shannon menyatakan kapasitas informasi maksimum, C, dari saluran dalam bit per detik. Persamaan persisnya ditunjukkan di bawah ini.


Captured by Andrian S

C adalah fungsi dari B (bandwidth), S (kekuatan sinyal terima), dan N (kekuatan rata-rata dari noise). Hubungan S / N sering disebut sebagai rasio signal-to-noise, atau SNR. 


Kabel koaksial, adalah saluran standar untuk TV kabel. Itu terdiri dari kawat tembaga inti dan tabung tembaga luar yang dipisahkan oleh selubung isolasi. Desain kabel koaksial membuatnya jauh lebih tahan terhadap "crosstalk" dan gangguan bising lainnya daripada kabel tembaga twisted-pair tradisional. Coax dapat membawa sinyal bandwidth yang jauh lebih tinggi dengan interferensi yang lebih sedikit daripada kabel tembaga lainnya, itulah mengapa kabel coax lebih disukai untuk internet broadband.


Meskipun coax memiliki ketahanan yang jauh lebih baik terhadap noise daripada alternatif tembaga, beberapa noise masih ada karena pantulan dan interferensi frekuensi radio. Selain itu, setiap kabel koaksial memiliki "frekuensi cutoff" di mana sinyal menjadi kacau dan sulit dipulihkan. Sebagian besar kabel komersial diberi peringkat untuk membawa hingga beberapa GHz bandwidth. Sinyal bertenaga tinggi menyebabkan lebih banyak kebisingan, dan kabel biasanya diberi peringkat untuk daya sinyal maksimum. Coax juga mengalami pelemahan sinyal (melemah karena jarak) karena impedansi listrik, dan sinyal frekuensi yang lebih tinggi mengalami lebih banyak pelemahan.



DOCSIS 3.1: Teknologi Kabel Sudah Mentok ?


Sudah hampir seabad sejak kabel koaksial pertama kali dikembangkan, sebelum ditemukannya serat optik, kabel koaksial banyak digunakan untuk mengirimkan data kecepatan tinggi. Sejak itu, beberapa teknologi telah diterapkan melalui kabel koaksial. Salah satunya adalah HFC yang dikenal dengan Hybrid Fiber Coaxial, yang menggabungkan kabel cooper dan fiber optik. Artinya, teknologi ini menyertakan serat optik di jaringan inti dan kabel koaksial dalam distribusi untuk menjangkau rumah pengguna akhir. Karena serat dapat mengirimkan lebih dari seratus mil tanpa repeater, tren masa depan HFC adalah menggunakan lebih banyak Fiber Optik dan lebih sedikit kabel koaksial untuk mengurangi dan menghindari kemacetan di node utama dan meningkatkan ketahanan jaringan.


Cakupan broadband oleh teknologi kabel, terutama DOCSIS 3.0, akhir-akhir ini menunjukkan perlambatan. Pertumbuhan teknologi DOCSIS 3.0 sudah sangat terbatas jika dikaitkan dengan kurangnya penerapan jaringan kabel baru, selain fakta bahwa 99% jaringan kabel telah ditingkatkan ke DOCSIS 3.0 pada pertengahan 2017.


Standar yang paling banyak digunakan dalam jaringan kabel koaksial adalah DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), khususnya DOCSIS 3.0. Awalnya, ini dikembangkan hanya untuk mengirimkan konten ke pengguna akhir. Karenanya, dalam beberapa tahun terakhir ketika pola penggunaan Internet baru muncul, seperti streaming video atau game, peningkatan hulu saat ini diperlukan untuk menjaga persyaratan kualitas. Secara keseluruhan, teknologi DOCSIS berkinerja cukup tinggi untuk memenuhi kebutuhan pengguna yang paling menuntut layanan kecepatan tinggi, meskipun tarif dan parameter tertentu tidak sebanding dengan jaringan FTTH.


Teknologi DOCSIS 3.0 DOCSIS 3.1 menggunakan bandwidth 1.2 GHz, sehingga sudah bisa menawarkan kecepatan 1-Gig atau hampir 1-Gig berkat pengenalan channel bonding, tetapi tingkat kinerja yang lebih tinggi dari FTTx mendorong operator kabel (Eropa) untuk mengadopsi spesifikasi terbaru yang mengarah ke DOCSIS 3.1, yang secara teoritis dapat mendukung kecepatan downstream 10 Gbps dan kecepatan upstream minimal 1 Gbps. Angka-angka ini mewakili throughput teoretis yang tersedia untuk pelanggan individu, angka-angka ini tidak mencerminkan realitas kinerja DOCSIS di lapangan, kecepatan DOCSIS 3.1 di dunia nyata rata- rata sekitar 100Mbps untuk download dan 15Mbps upload untuk tiap pelanggan. Sebagian besar penerapan DOCSIS mengalokasikan kurang dari 85 MHz dari 1.2 GHz bandwidth yang tersedia untuk layanan upstream. Standar 3.1 hanya mendukung penggunaan bandwidth hingga 200

MHz, sekitar ⅙ dari total, untuk lalu lintas hulu


DOCSIS 3.1 atau EURODOCSIS (adaptasi dari Eropa) adalah versi resmi terbaru. Berkat penerapan teknik multiplexing OFDM dan pengurangan bandwidth saluran, teknologi ini dapat mencapai kecepatan hingga 10 Gbps dalam aliran unduhan dan 1 Gbps dalam aliran unggahan. Ini disajikan sebagai solusi kabel koaksial untuk mencapai Internet yang lebih stabil, cepat dan efisien.


Laporan Digital Economy and Society Index tentang Broadband Connectivity 2020 mengungkapkan bahwa DOCSIS 3.0 menjangkau 46% rumah tangga Eropa. 29% dari langganan NGA (Next Geeration Access) adalah kabel DOCSIS 3.0 dan DOCSIS 3.1, angka yang relatif tinggi mengingat total broadband kabel hanya mewakili 19% dari semua langganan broadband tetap UE. Kabel memiliki pangsa pasar yang sangat tinggi di Belgia, Hongaria, Malta, dan Belanda.


Captured by Andrian S

Fixed broadband subscriptions – technology market shares in the EU (% of subscriptions), July

2019 |Source: Communications Committee (COCOM)- DESI


Di Eropa, peningkatan DOCSIS 3.1 telah dilakukan sejak kuartal kedua tahun 2018. Pada saat itu, Vodafone Spanyol menyelesaikan peningkatan DOCSIS 3.1 dari jaringan nasionalnya yang mencakup 7,9 juta jalur koaksial dan menyediakan akses broadband hingga 1 Gbps dan layanan video 4K pada jaringan langsung. DOCSIS 3.1 pertama kali digunakan pada awal 2016. Pada tahun

2019,  sebagian  besar  infrastruktur  kabel  AS  telah  ditingkatkan  dari  DOCSIS  3.0.  Selain  itu, 

menurut perkiraan peralatan akses broadband kabel terbaru Omdia akan berlanjut di era pasca- COVID-19.


Penerapan DOCSIS 3.1 juga mengalami masalah terkait latensi dan jitter. Ada banyak variasi dalam kualitas dan kondisi jaringan kabel. Kabel yang lebih tua mungkin memiliki tingkat kebisingan yang lebih tinggi atau redaman yang signifikan, terutama saat  membawa sinyal frekuensi tinggi yang awalnya tidak dimaksudkan untuk ditangani. Untuk memberikan throughput  yang konsisten dalam menghadapi perbedaan ini, DOCSIS menggunakan skema pengkodean canggih yang menawarkan ketahanan yang lebih baik dengan mengorbankan latensi ekstra hingga 3,5ms. Misalnya, "interleaving" melibatkan pengacakan bagian sinyal sebelum mengirimkannya melalui kabel, memungkinkan koreksi kesalahan secara lebih efektif. Pengacakan dan penguraian ini berarti bahwa simbol tidak dapat diproses secara real time, dan interleaving dapat menambahkan milidetik latensi ke sistem. Pada DOCSIS 3.1 ada tambahan latensi 2-8 ms ke sistem.


Saat ini langkah lebih lanjut sedang dilakukan dan Vodafone Deutschland sedang mempersiapkan pengenalan standar kabel baru DOCSIS 4.0 dan bermaksud untuk menguji sistem tersebut dalam uji coba tahun 2021, asalkan prototipe perangkat keras DOCSIS 4.0 sudah tersedia. Bergantung pada tahap peningkatan dan topologi jaringan, DOCSIS 4.0 akan memungkinkan kecepatan data hilir hingga 10 Gbps dan kecepatan data hulu hingga 6 Gbps. Dengan DOCSIS 3.1 yang saat ini digunakan, Vodafone Deutschland menawarkan downstream hingga 1Gbps dan upstream hingga

50Mbps dalam spektrum frekuensi yang ada hingga 862 MHz.


Baca Juga:


Berikut ini sebagian penyedia layanan HFC di Eropa, Rumania, Belanda, Hongaria, dan Republik

Ceko:


Captured by Andrian S

Spesifikasi DOCSIS 4.0 baru saja muncul. Beberapa negara (Eropa), di mana penyebaran kabel jauh lebih luas daripada serat optik memulai adaptasi terhadap spesifikasi teknologi melalui kabel ini.  Pasar  peralatan  akses  broadband  kabel  mendapatkan  kembali  kekuatannya  berkat  rilis 

teknologi terakhir DOCSIS 4.0 ini, operator kabel akan melanjutkan upaya untuk mengubah jaringan yang ada agar tetap kompetitif terhadap  saingan penawaran FTTH dan memenuhi permintaan bandwidth pelanggan. Menurut OMDIA, kondisi pasar kabel ini akan pulih, berkat teknologi akses generasi berikutnya, untuk memenuhi permintaan bandwidth pelanggan.


Teknologi DOCSIS generasi berikutnya ini menyertakan proposal untuk "Low Latency DOCSIS" (LLD). LLD terutama akan meningkatkan latensi untuk aplikasi tertentu, seperti obrolan video atau game online, dengan memprioritaskan beberapa jenis lalu lintas yang lain di tingkat modem. LLD akan menyempurnakan protokol akuisisi media yang saat ini digunakan di DOCSIS 3.1, perubahan ini akan meningkatkan latensi rata-rata. Seiring kemajuan DOCSIS dan peningkatan teknologi transmisi, throughput yang lebih baik hanya akan dimungkinkan dengan skema pengkodean yang lebih kompleks dan melalui kabel coax yang lebih pendek.

Versi DOCSIS yang direncanakan di masa mendatang akan mendukung kecepatan "full duplex"

10 Gbps untuk unggahan dan unduhan, dan dapat menggunakan spektrum hingga 3 GHz. Versi DOCSIS berikutnya ini, dikenal sebagai DOCSIS 4.0, masih dalam tahap awal tahap pengembangan dan tidak akan  distandarisasi hingga pertengahan atau akhir tahun 2020-an. Dalam jangka panjang, coax mungkin dapat memberikan kecepatan hingga 25 atau bahkan 50 Gbps, teknologinya mungkin akan melampaui batas Shannon.

Ditulis oleh : Andrian S