Mengenal EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)

1. Perkembangan Teknologi Komunikasi Mobile

Perkembangan teknologi komunikasi mobile berjalan sangat pesat. Dalam waktu yang relative singkat, sejak diperkenlakannya penggunaan AMPS sebagai teknologi komunikasi mobile generasi pertama pada tahung 1978sampai sekarang, perkembangan nya sudah sampai pada technology generasi ke-4, walaupun masih dalam tahap penelitian dan uji coba. GSM sendiri sebagai salah satu teknologi komunikasi mobile generasi kedua, merupakan teknologi yang saat ini paling banyak digunakan di berbagai negara. Dalam perkembangannya, GSM yang mampu menyalurkan komunikasi suara dan data berkecepatan rendah (9.6 - 14.4 kbps), kemudian berkembang menjadi GPRS yang mampu menyalurkan suara dan juga data dengan kecepatan yang lebih baik,115 kbps. Pada fase selanjutnya, meningkatnya kebutuhan akan sebuah system komunikasi mobile yang mampu menyalurkan data dengan kecepatan yang lebih tinggi, dan untuk menjawab kebutuhan ini kemudian diperkenalkanlah EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) yang mampu menyalurkan data dengan kecepatan hingga 3 kali kecepatan GPRS, yaitu 384 kbps.

Pada pengembangan selanjutnya, diperkenalkanlah teknologi generasi ketiga, salah satunya UMTS (Universal Mobile Telecommunication Service), yang mampu menyalurkan data dengan kecepatan hingga 2 Mbps. Dengan kecepatan hingga 2 Mbps, jaringan UMTS dapat melayani aplikasi-aplikasi multimedia (video streaming, akses internet ataupun video conference) melalui perangkat seluler dengan cukup baik. Perkembangandi dunia telekomunikasi mobile ini diyakini akan terus berkembang, hingga nantinya diperkenalkan teknologi-teknologi baru yang lebih baik dari yangada saat ini. Akhir-akhir ini, para ilmuwan berusaha mengembangkan teknologi telekomunikasi mobile dengan bandwidth yang sangat lebar, tingkat mobilitas tinggi, service yang terintegrasi, dan berbasikan IP (mobile IP). Teknologi ini dip erkenalkan dengan nama “Beyond 3G” atau 4G.

2. Pengimplementasian EDGE

Seperti namanya, EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), adalah teknologi yang dikembangkan dengan basic teknologi GSM dan GPRS. Sebuah system EDGE dikembangkan dengan tetap menggunakan equipment yang terdapat pada jaringan GSM/GPRS. Jadi EDGE tidak bisa sendiri. Sebuah sistem GPRS terdiri dari SGSN (Serving GPRS Support Node) dan GGSN (Gateway GPRS Support Node), yang merupakan jaringan corenya, yang ditambahkan pada sebuah jaringan GSM sebelumnya. Sedangkan pada sisi radionya, jaringan GPRS membutuhkan penambahan PCU pada perangkat radio jaringan GSM sebelumnya. Gambar di bawah ini menunjukan diagram jaringan GPRS secara umum.

Pengimplementasian EDGE pada jaringan existing GPRS hanya memerlukan penambahan pada sisi radio aksesnya saja. Sedangkan pada sisi core network-nya, EDGE menggunakan perangkat dan protocol yang sama dengan yang digunakan pada jaringan GPRS sebelumnya. Perbedaan jaringan GPRS dan EDGE hanya terdapat pada sisi radio akssnya saja, sedangkan pada sisi jaringan corenya, EDGE dan GPRS menggunakan equipment dan protocol yang sama. Sebuah jaringan GPRS dapat diupgrade menjadi sebuah jaringan dengan sistem EDGE hanya dengan menambahkan sebuah EDGE Transceivier Unit (TRU) pada sisi radio aksesnya. Gambar di bawah ini menunjukan blok diagram sebuah jaringan GPRS yang diupgrade menjadi EDGE secara umum.

3. Bagaimana EDGE Dapat Mencapai Kecepatan Itu ?

EDGE adalah sebuah cara untuk meningkatkan kecepatan data pada radio link GSM. Dengan menggunakan teknik modulasi dan coding scheme yang berbeda dengan system GPRS sebelumnya, serta dengan melakukan pengaturan pada protocol radio link-nya, EDGE menawarkan kapasitas dan thoughput yang secara significant jauh lebih besar dari yang dimiliki oleh system GPRS. Jadi secara umum ada tiga aspek teknik baru pada EDGE jika kita bandingkan dengan GPRS, yaitu :

• Teknik Modulasi
• Teknik Coding
• Radio Access Network (RAN)

3.1. Modulasi Pada EDGE

Untuk mendapatkan kecepatan transfer yang lebih tinggi dari GPRS yang menggunakan modulasi GMSK (Gausian Minimum Shift Keying), EDGE menggunakan teknik modulasi yang berbeda dengan GPRS yaitu 8PSK (8-Phase Shif Keying). Gambar dibawah ini menunjukan visualisasi dari modulasi GMSK pada GPRS dan 8PSSK pada EDGE yang digambarkan pasa sebuah diagram I/Q, dimana I adalah sumbu real dan Q adalah sumbu imajiner.

diagram I/Q, dimana I adalah sumbu real dan Q adalah sumbu imajiner.

Dengan menggunakan modulasi 8PSK, sebuah symbol dikodekan dengan menggunakan 3 bit, sedangkan pada GMSK sebuah symbol dikodekan dengan 1 bit. Karena GMSK dan 8PSK mempunyai simbol rate yang sama, yaitu sebesar 270 ksimbol/s, maka secara keseluruhan modulation rate pada 8PSK akan menjadi 3 kali lebih besar daripada GMSK, yaitu sebesar 810 kb/s.

Jika kita perhatikan dari gambar visualisasi modulasi GMSK dan 8PSK di atas, jarak antar simbol pada 8PSK adalah lebih pendek daripada jarak antar simbol pada GMSK, karena dalam 8PSK ad 8 simbol sedengkan pada GMSK hanya ada 2 simbol. Makin pendek jarak antar simbol mengakibatkan besar level sinyal antar satu simbol dengan simbol lainnya lebih susah untuk dibedakan. Sehingga kemungkinan terjadinya error lebih besar. Tapi pada kondisi sinyal radio yang cukup baik, perbedaan jarak antar simbol ini tidak terlalu berpengaruh terhadap kwalitas data yang dikirim. Pada saat kondisi sinyal radio yang buruk, maka diperlukan penambahan extra bit yang akan digunakan sebagai sebagai error correction, sehingga data yang salah diterima dapat diperbaiki. Sehingga kwalitas data pada EDGE tidak kalah dengan kwalitas data pada GPRS yang menggunakan MPSK. Lagi pula, dalam EDGE juga digunakan modulasi MPSK yang digunakan pada CS1 sampai dengan CS4 - nya, dan juga dalam EDGE ada proses “packet adjustment” yang dapat merubah jenis CS yang digunakan bila terjadi kesalahan pada data yang dikirim. Mekanisme “packet adjustment” ini akan dijelaskan selanjutnya pada su bab Coding Scheme.

3.2. Teknik Coding Pada EDGE

Pada EDGE dikenal 9 macam teknik coding, yaitu MCS (Modulation Coding Scheme ) 1 sampai dengan MCS9. Sedangkan pada GPRS hanya digunakan 4 buah teknik coding, yaitu CS (coding Scheme) 1 sampai dengan SC4. Empat teknik coding pertama pada EDGE, MCS1 sampai dengan MCS4, menggunakan modulasi GMSK, sama seperti yang digunakan pada GPRS. Sedangkan 5 teknik coding lainnya, MCS5 sampai dengan MCS9, menggunakan modulasi 8PSK. Gambar di bawah ini menunjukan jenis teknik modulasi yang digunakan pada GPRS dan EDGE beserta kecepatan maksimum yang dapat dicapai.

Baik pada GPRS ataupun EDGE, tingkatan Coding Scheme yang lebih tinggi menawarkan kecepatan data yang lebih tinggi pulaTtapi di samping itu, makin tingggi tingkatan coding scheme-nya, maka ketehanannya terhadapa error makin rendah. Artinya Makin tinggi kecepatan packet data, maka makin mudah paket data itu mengalami kesalahan dalam pengirimannya. Hal ini karena, makin tinggi tingkatan coding schemenya, maka tingkatan mekanisme “error correction” yang digunakan makin rendah.

Walaupun MCS1 sampai dengan MCS4 pada EGDE sama-sama menggunakan modulasi GMSK seperti CS1 sampai dengan CS4 pada GPRS, tetapi keduanya memiliki kecepatan yang berbeda. Hal ini karena adanya penggunaan header yang berbeda. Pada EDGE, packet datanya mengandung header yang memungkinkan dilakukannya re-segmentasi packet data. Artinya, apabila suatu packet data dikirimkan dengan menggunakan level coding scheme yang tinggi (kecepatan lebih tinggi, error correction kurang) dan data tidak diterima dengan baik pada sisi penerima. Maka setelah dilakukan permintaan pengiriman ulang (re-transmition) packet data yang salah terima itu, pada pengiriman selanjutnya, coding scheme yang digunakan dapat diganti dan disesuaikan dengan kondisi radio interface. Artinya, pada pengiriman selanjutnya, packet data akan dikirimkan dengan menggunakan coding scheme yang lebih rendah, yang memiliki mekanisme error correction yang lebih baik. Sehingga diharapkan pada pengiriman kedua ini data dapat diterima dengan baik di sisi penerima. Sedangkan pada GPRS, re-segmentasi packet data ini tidak dapat dilakukan. Sehingga apabila suatu packet data telah dikirim dengan menggunakan suatu coding scheme tertentu. Maka walaupun data titerima salah di sisi penerima, pada saat pengiriman berikutnya,data tetap akan dikirim dengan menggunakan coding scheme yang sama. Sehingga kemungkinan packet data itu salah diterima di sisi penerima masih sama besar dengan sewaktu pengiriman pertama. Dengan demikian dapat dicapai keseimbangan antara kecepatan transfer dan kwalitas data yang ditransfer.

4. Refferensi

• http://www.ericsson.com, white paper : EDGE - Introduction of Haigh-speed data in GSM/GPRS network
• Lappeenranta University of Technology, Seminar material : GSM/EDGE Radio Access Network
• Siemens Indonesia, Training material : GPRS Overview