TEKNOLOGI TANPA WAYAR

Oleh: Dr. Rosdiadee Nordin

Universiti Kebangsaan Malaysia

Pada tahun 1895, seorang pelajar dikenali sebagai Guglielmo Marconi begitu berminat dengan teori gelombang radio yang dipelajari di dalam kelas yang dihadiri olehnya. Didorong oleh minat yang tinggi di dalam ilmu gelombang radio, beliau mengambil inisiatif sendiri dengan mencipta prototaip telegraf radio pertama di dunia. Pada 13hb May 1987, beliau telah berjaya memancarkan isyarat telegrafi pertama, dengan pesanan “Adakah anda bersedia?” merentasi Selat Inggeris, di mana ketika itu beliau baru sahaja berumur 22 tahun! Kejayaan tersebut telah dijadikan sebagai titik permulaan kepada evolusi teknologi telekomunikasi tanpa wayar.

Semenjak pembentangan teori batasan kapasiti oleh Shannon pada tahun 1948 (lebih dikenali sebagaiShannon’s capacity limit), industri tanpa wayar telah berkembang dengan begitu pesat sekali. Ini didorong oleh kemajuan teknologi fabrikasi litar bersepadu (IC), pemprosesan isyarat digital dan peruntukkan frekuensi spektrum radio yang cekap, sehingga membolehkan pemasaran alat mudah alih pada skala yang lebih besar pada kos yang lebih rendah kepada pengguna. Namun, aspek pemancaran, terutamanya pada lapisan fizikal saluran telekomunikasi tetap menjadi cabaran utama dalam mencapai kapasiti hampir kepada batasan Shannon. Ini oleh kerana ciri-ciri perambatan yang ada pada saluran telekomunikasi tidak boleh diramalkan, lalu memberikan pelbagai cabaran serta peluang kepada para-para penyelidik, baik dari akademik ataupun industri untuk mengeksploitasi ciri-ciri perambatan, daripada ‘musuh’ dalam menghalang kepada pencapaian kapasiti kepada ‘kawan’ dalam membantu mencapai kapasiti yang maksima.

Perkembangan awal di dalam industri telekomunikasi tanpa wayar boleh ditelusuri kembali pada tahun 1970-an, di mana sistem telekomunikasi analog, atau lebih dikenali sebagai Advanced Mobile Phone Service (AMPS) telah diperkenalkan oleh AT&T, iaitu syarikat gergasi telekomunikasi daripada Amerika Syarikat. AMPS lebih dikenali sebagai Generasi Pertama (1G) di dalam susur galur evolusi komunikasi tanpa wayar. AMPS pada ketika itu hanya mampu menawarkan kelajuan 2.4 kbps, di mana kelajuan tersebut hanya mampu memancarkan maklumat suara dengan menggunakan isyarat analog. AMPS memanfaatkan teknologi pelbagai akses pembahagi frekuensi, ataupun Frekuensi Division Multiple Access (FDMA). Antara sistem rangkaian lain berlandaskan platform 1G adalah Nordic Mobile Telephony (NMT), Total Access Communication System(TACS) di mana kedua-dua teknologi tersebut digunakan di benua Eropah pada tahun 1983 dan Japanese Total Access Communications (J-TACS) yang pernah diperkenalkan di Jepun.

Generasi Kedua (2G) rangkaian telekomunikasi menyaksikan permulaan era rangkaian digital sepenuhnya pada sistem pemancaran isyarat suara. Diperkenalkan pada akhir 1980-an dengan kelajuan sehingga 64 kbps, 2G memanfaatkan teknologi seperti penghantaran pakej data untuk meningkatkan kualiti suara dan juga kapasiti rangkaian, sehingga membolehkan lebih ramai pengguna untuk membuat panggilan telefon pada satu slot masa yang sama. Teknologi Global Satellite for Mobile Communication (GSM), atau awalnya dikenali sebagai Group Special Mobile merupakan sistem rangkaian 2G yang paling berjaya dikomersialkan ke seluruh pasaran dunia. Mengikut statistik dikeluarkan pada bulan Ogos 2010, GSM digunakan oleh lebih daripada 2 billion pengguna yang datang daripada 212 negara di serata benua. Ini kerana spesifikasi GSM memenuhi piawaian dan ketelusan pada peringkat antarabangsa, secara langsung memudahkan proses pembuatan dan pemasangan alat-alat telekomunikasi selain daripada kemudahan pengintegrasian rangkaian walaupun alat-alat pemancar tersebut dikeluarkan oleh syarikat pembuatan yang berlainan. Sebelum GSM, rangkaian telekomunikasi didominasi oleh rangkaian suis berlitar (circuit switched). Namun, pada 1990-an, revolusi Internet mendorong industri telekomunikasi untuk melangkau teknologi sedia ada dengan lebih jauh ke hadapan. Sebuah rangkaian teras berasaskan litar berpaket (packet switched) diperkenalkan ke dalam teras rangkaian GSM sedia ada pada tahun 2000. Ianya dikenali sebagai General Packet Radio Service (GPRS), ataupun dikenali sebagai teknologi evolusi 2.5G. Dengan wujudnya GPRS, penyedia perkhidmatan telekomunikasi dapat menawarkan pakej perkhidmatan Internet kepada pengguna alat mudah alih seperti aplikasi Wireless Application Protocol (WAP) yang diperkenalkan pada 2002.

Oleh kerana permintaan untuk aplikasi berasaskan Internet menjadi semakin popular di kalangan pengguna mudah alih, platform 2G/2.5G sedia ada pada ketika itu didapati tidak mencukupi untuk memberikan perkhidmatan internet berkelajuan yang lebih tinggi kepada pengguna. Ini mendorong kepada pembangunan teknologi rangkaian Generasi Ketiga (3G) pada hujung tahun 90-an. Pada tahun 1998, badan piawaian antarabangsa, Third Generation Partnership Project (3GPP) telah memperkenalkan teknologi dikenali sebagai Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), di mana ianya merupakan peningkatan daripada spesifikasi GSM terdahulu. Dua unsur baru telah diperkenalkan di dalam komponen Radio Access Network (RAN) sedia ada, iaitu: Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) bersama dengan teknologi capaian baru, iaitu Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). Dengan wujudnya teknologi UMTS, pengguna dapat menikmati kelajuan muat turun sehingga 384 Kbit/s. Penambahbaikan kepada rangkaian UMTS sedia ada, lebih dikenali sebagai High-Speed Packet Access (HSPA) mampu menawarkan kelajuan muat turun sehingga 14 Mbps pada saluran jalur lebar 5 MHz kepada pengguna. Pada tahun 2009, rangkaian evolusi kepada HSPA, Evolved HSPA (HSPA+) atau lebih dikenali sebagai 3.75G dapat menawarkan kadar muat turun selaju 56 Mbit/s kepada pengguna. Kadar kelajuan ini di dapati lebih daripada kadar kelajuan Internet jalur lebar yang dinikmati oleh rata-rata pengguna berasaskan gentian fiber di Malaysia!

Biodata: Penulis baru sahaja menamatkan pengajian Doktor Falsafah (Ph.D.) di University of Bristol, United Kingdom dan sekarang sedang berkhidmat di Fakulti Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) sebagai seorang ahli akademik dan juga penyelidik di dalam bidang telekomunikasi tanpa wayar. Penulis boleh dihubungi melalui email adee@eng.ukm.my