MODUL BAB I DASAR MIKROPROSESOR by. Siswo Wardoyo

BAB I

SEJARAH DAN TEKNOLOGI MIKROPROSESOR

1.1.  Sejarah Mikroprosesor

Mikroprosesor pertama kali diperkenalkan oleh Intel Corporation pada tahun 1971 berupa sebuah chip Intel 4004. Chip 4004 berupa LSI (Large Scale Integration) yang berisi rangkaian logika yang cukup besar, karena chip LSI mampu menggantikan ratusan rangkaian yang digunakan dalam sistem mikro komputer konvensional yang digunakan pada waktu itu. Pada 4004 memiliki 46 perintah (instruction) dan mampu memuat data  sebanyak 4 bit setiap saat. Selanjutnya mikroprosesor tersebut dikembangkan menjadi 8 bit data dan jumlah instruksi diperbanyak menjadi 48 instruksi  dan  nama  barunya  adalah 8008. Pada chip 8008 memiliki kecepatan proses yang lebih tinggi daripada 4004.

Gambar 1.1 Mikroprosesor intel 4004

Chip 4004 dan 8008 digunakan secara luas dalam berbagai bidang dan mampu memacu perkembangan industri dalam waktu yang sangat singkat dan hanya dalam waktu 2 tahun berikutnya telah dikembangkan mikroprosesor standar 8 bit tipe 8080 yang merupakan penyempurnaan dari 8008 sehingga lebih canggih dan 19 memiliki kecepatan yang lebih tinggi serta jumlah instruksi yang lebih banyak. Dan satu tahun kemudian pabrik-pabrik komponen elektronik yang lain terinspirasi dengan intel 8080 dengan mengeluarkan berbagai macam mikroprosesor 8 bit dengan tipe yang sesuai dengan pabrik pembuatnya. Misalnya  Motorola dengan tipe 6800, Signetic dengan tipe 2650, Rokwell dengan PPS-8 dan sebagainya.

Pada tahun 1972, 8008 dengan bus data 8 bit digunakan oleh Don Lancaster untuk membuat cikal-bakal personal komputer. 8008 membutuhkan 20 komponen tambahan untuk dapat bekerja penuh sebagai CPU.

Gambar 1.2 Mikroprosesor intel 8008

Tahun 1974, 8080 menjadi otak personal pertama komputer, Altair, diduga merupakan nama tujuan pesawat Starship Enterprise di film TV Star Trek.8080 hanya membutuhkan 2 perangkat tambahan untuk bekerja. Selain itu 8080 terbuat dari transistor NMOS yang bekerja lebih cepat. 8080 disebut sebagai mikroprosesor generasi kedua. Segera sesudah itu Motorolla membuat MC6800 yang juga merupakan CPU multiguna. MC6800 sangat populer karena menggunakan catu daya +5V, dibanding 8080 dengan catu daya –5V, +5V, -12V, dan +12V.

Pada  tahun  1975  muncul  mikroprosesor  generasi  ketiga yang  dikeluarkan  oleh  Zilog Inc,  yaitu  dengan  tipe  Z80  yang mampu menutup kekurangan dari intel 8080 baik dari segi kecepatan, jumlah instruksi dan kemudahan dalam operasionalnya, dan pada saat itu pula pabrik-pabrik yang lain mulai berlomba-lomba untuk saling mengungguli antara yang satu dengan yang lain. Bahkan dikembangkan pula komputer dalam satu chip (single chip microcomputer) misalnya F8 dari Fairchild dan Mostek 8048 dari Intel dan lain-lainnya.

Gambar 1.3 Mikroprosesor Zilog 80 dari Motorola

Tahun 1978, IBM menciptakan personal komputer PC-XT yang sangat populer menggunakan mikroprosesor 8086 dan 8088. Keduanya mampu menangani data 16 bit. Bedanya hanya pada ukuran bus data yang hanya 8 bit untuk 8088 (operasi internal 16 bit), dan 16 bit untuk 8086. Kemudian Intel membut 80186 dan 80188 yang juga berisi perangkat peripheral terprogram. Tahun 1982, 80286 adalah prosesor pertama yang dapat menjalankan perangkat lunak yang ditulis untuk pendahulunya, karena instruksi yang dimiliki oleh seri sebelumnya semuanya dimiliki dan ditambahi dengan instruksi lain. Kompatibilitas ke atas ini kemudian menjadi ciri khas mikroprosesor Intel. Dalam 6 tahun, Ada 15 juta PC-AT yang menngunakan 80286 sebagai CPU.

Tahun   1985,    Intel    membuat    80386   (386TM)    yang mengandung 275 ribu transistor, dan merupakan mikroprosesor 32 bit yang dapat melakukan multi tasking (menjalankan beberapa program dalam waktu yang bersamaan). Tahun 1989, Intel 486TM adalah prosesor pertama yang mempunyai math coprosesor secara built-in di dalamnya.

Gambar 1.4 Mikroprosesor intel 80386

Tahun  1993,  lahir  keluarga  prosesor  Pentium®. Tahun 1995, prosesor Pentium® Pro didesain untuk server 32-bit, mengandung  5,5  juta  transistor  dan  mempunyai  chip memori cache kedua di dalamnya. Tahun 1997, dibuat prosesor Pentium® II dengan 7,5 juta transistor dan teknologi MMX, yang didesain khusus untuk  memproses  data  video,  audio and grafik secara efisien. Prosesor ini juga diperkenalkan dengan bentuk cartridge Single Edge Contact (S.E.C). Seiring dengan itu bermunculan seri Celeron  yang  merupakan versi Pentium  dengan  beberapa  fitur yang dihilangkan untuk menekan biaya produksi.

Tahun 1999 muncul Pentium III dengan 70 instruksi baru yang mendukung Internet Streaming SIMD. Prosesor ini berisi 9,5 juta transistor, dan mengintroduksi teknologi 0,25-micron. Pada saat ini sedang dikembangkan mikroprosesor 64 bit, sehingga operasi-operasi matematis yang dilakukan dapat lebih cepat. Prosesor Intel Celeron merupakan prosesor yang dikeluarkan sebagai  prosesor  yang  ditujukan  untuk  pengguna  yang  tidak terlalu membutuhkan kinerja prosesor yang lebih cepat bagi pengguna  yang  ingin  membangun sebuah  system  computer dengan budget  (harga)  yang tidak  terlalu  besar.  Prosesor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan form factor yang sama dengan prosesor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi- instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock  speed)  yang lebih  lambat,  dan  harga  yang lebih  murah daripada prosesor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya prosesor Celeron  ini  maka  Intel  kembali memberikan  sebuah  prosesor untuk sebuah pasaran tertentu.

Gambar 1.5 Bentuk Intel Pentium III Internet Streaming SIMD

Tahun 2000 Intel mengeluarkan produk terbarunya yaitu Intel® Pentium® 4 Prosesor, prosesor  Pentium 4 merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar prosesor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin 423, setelah itu intel merubah  formfactor prosesor  Intel  Pentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari prosesor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.

Tahun 2001 intel memperbarui prosessornya yaitu Intel® Xeon® Prosesor, prosesor Intel Pentium 4 Xeon merupakan prosesor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Prosesor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari prosesor Intel Pentium 4 serta dengan memori L2 cache yang lebih besar pula. Pada tahun yang sama intel juga mengeluarkan produk yang lain yang dinamakan Itanium. Itanium adalah prosesor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation  serta pemakai tertentu. Prosesor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya  yang  didasarkan  pada  desain  dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC ).

Gambar 1.6 Layout mikroprosesor intel pentium 4

Tahun  2002  Intel  memperbaiki  produk  Itaniumnya  yaitu Intel® Itanium® 2 Prosesor. Itanium 2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium.

Tahun  2003  intel  mengeluarkan  produk  barunya  yaitu Intel® Pentium® M Prosesor, dimana Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel  Centrino  dibuat  untuk  memenuhi  kebutuhan pasar  akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana.

Tahun   2004   mengeluarkan   produk   Intel   Pentium   M735/745/755 prosesors dan  Intel E7520/E7320 Chipsets dimana dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan soket prosesor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya, sedangkan 7320/7520 dapat digunakan untuk dual prosesor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memori, and PCI Express peripheral interfaces.

Intel memperbaiki produknya pada tahun 2005 dengan mengeluarkan Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz, dimana prosesor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, prosesor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan Hyper Threading.

Gambar 1.7 Intel pentium 4 extreme edition 3.73GHz

Pada tahun yang sama mengeluarkan juga Intel Pentium D820/830/840 yaitu Prosesor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap  core,  800MHz  FSB,  dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada prosesor jenis ini juga disertakan dukungan Hyper Threading.

Tahun 2006 mengeluarkan lagi produk Intel Core 2 Quad Q6600 dimana Prosesor untuk type desktop dan digunakan pada orang  yang ingin  kekuatan  lebih  dari  komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache  (sampai dengan  4MB  yang  dapat  diakses  tiap  core), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power ( TDP ). Tahun 2006 juga mengeluarkan produk Intel Quad-core Xeon X3210/X3220 yaitu Prosesor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi  2.13  dan 2.4GHz,  berturut-turut , dengan 8MB L2 cache (dapat  mencapai  4MB yang diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP)

1.2.  Teknologi Mikroprosesor

Saat sekarang sebuah mikroprosesor yang cukup canggih dapat diperoleh dengan harga yang murah tidak lain disebabkan oleh perkembangan teknologi pembuatan mikroprosesor yang sudah sangat maju sehingga kerumitan dalam suatu rangkaian ribuan hingga jutaan komponen dapat dibuat dalam satu chip yang kira-kira hanya berukurankurang lebih hanya 1 cm2 saja.

Dalam pembuatan mikroprosesor dikenal bermacam-macam teknologi yang diterapkan. Pada masing-masing teknologi memiliki karakteristik tertentu yang dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan. Yaitu kecepatan proses, harga yang lebih ekonomis atau dalam hal penggunaan daya yang sangat rendah. Teknologi dalam pembuatan mikroprosesor yang dikenal saat ini adalah:

o Teknologi PMOS (chanel P Metal Oxide Semiconductor)

o Teknologi NMOS (chanel N Metal Oxide Semiconductor)

o Teknologi CMOS (Complementary-NMOS)

o Teknologi bipolar jenis ECL

o Teknologi bipolar jenis Schottky

o Teknologi bipolar TTL

o Teknologi Galium Arsenide dan lain-lain.

Dari  sekian  teknologi  yang  digunakan dalam  pembuatan mikroprosesor maka yang paling murah adalah teknologi PMOS dan yang paling sedikit penggunaan daya adalah jenis teknologi CMOS.

Pada Tabel 1.1 dijelaskan beberapa macam mikroprosesor dan jenis teknologi yang dipergunakannya.

Tabel 1.1 Macam dan teknologi mikroprosesor

Jenis Teknologi	Mikroprosesor Pengguna Teknologi
PMOS	Intel 4004, 4040, 8008
NMOS	Intel 8080, 8085, 8086, 8748 Motorola 6800, 6801, 6802, 6805, 6809 Zilog Z80, Z8000 NS 32032
CMOS	Motorola 145805, 14500 Intersil 80c41, 87c48
Schottky	Intel 1001 AMD Am2901, 2903
TTL	TI SBP 0400, SBP 9900
ECL	Motorola 10800

1. Penggunaan Mikroprosesor

Penggunaan  sebuah  mikroprosesor  sebenarnya  sangatlah luas karena mampu menggantikan hampir semua perangkat yang

berbasis  sistem  digital  serta  flexibilitas  kerjanya  yang  sangat tinggi. Keterbatasan dalam pemakaiannya pada umumnya banyak dipengaruhi antara lain:

o Kemampuan untuk memahami kerja mikroprosesor

o Kemampuan daya imajinasi perancang dan pemrograman

o Kompatibilitas perangkat  tambahan  serta  tersedianya sarana pendukungnya.

Sampai saat ini mikroprosesor digunakan secara luas dalam berbagai  bidang,  baik yang menyangkut penggunaan langsung dalam sebuah sistem komputer personal sampai komputer main frame maupun bidang lain dalam sistem elektrik sampai mekanik yang memerlukan pengendalian yang langsung dapat ditangani oleh sebuah mikroprosesor, bahkan dari alat rumah tangga, alat hiburan, sistem komunikasi, industri sampaim dengan perlengkapan militer.

Adapun kriteria pemilihan mikroprosesor ditentukan antara lain:

o Persyaratan yang harus dipenuhi oleh sistem

o Jumlah dan jenis komponen yang dipergunakan

o Kecepatan operasi kerja

o Kompatibilatas perangkat penghubung/tambahan

o Ada tidaknya modifikasi yang akan dilakukan terhadap sistem dikemudian hari.

Disamping  itu  harus  diperhatikan  pula  keuntungan  dan kerugian yang ditimbulkan oleh pemakaian suatu sistem mikroprosesor dalam penggunaanya. Beberapa keuntungan dari penggunaan sistem mikroprosesor antara lain:

o Sistem  mikroprosesor  dapat  diprogram  (programable), sehingga dengan perangkat keras (hardware) yang relatif sama tetapi dapat dipergunakan untuk bermacam- macam sistem aplikasi yang berbeda tergantung dari program yang diberikan pada perangkat keras tersebut.

o Sistem  menjadi  lebih  handal  baik  dalam  kecepatan maupun ketepatan

o Operasional menjadi lebih mudah, bahkan dapat diatur untuk kearah otomasi

o Jumlah komponen yang diperlukan semakin sedikit serta daya yang diperlukan semakin kecil pula.

Disamping keuntungan yang menjanjikan, sistem mikroprosesor juga memiliki kerugian-kerugian sebagai berikut:

o Mikroprosesor banyak jenisnya dan antara satu dengan yang lainnya tidak kompatible karena dari segi hardware maupun softwarenya berbeda, sehingga pengembangan sistemnya juga tidak sama

o Mikroprosesor mengalami perkembangan yang sangat pesat sehingga suatu sistem  mikroprosesor menjadi cepat usang (out of date).

Aplikasi yang memungkinkan menggunakan mikroprosesor dapat dikelompokkan dalam berbagai bidang, diantaranya adalah Bidang komputer yaitu komputer (mikro komputer),  terminal peripheral controller ( printer, disk, key board). Bidang komunikasi dan jaringan komputer (switch, router). Bidang kedokteran contohnya yaitu instrumentasi kedokteran. Bidang industri yaitu PLC (Programable Logic Controller),  kendali (control) ban berjalan (conveyor), pengatur kecepatan motor (motor dc dan ac),   servo posisi, kendali proses, robotika.

Aplikasi  dibidang  lain  adalah  bidang  militer  contohnya Peluru Kendali (Rudal), bidang kedirgantaraan contohnya sistem avionik, bidang alat-alat rumah tangga contohnya adalah mesin cuci, microwave oven, pemrograman  acara  (kanal)  pada  TV, remote control, sound system, syntesizer. Bidang hiburan dan mainan anak-anak contohnya adalah Game  dan Play Station.

1.4   Soal Latihan

1. Uraikan perkembangan mikroprosesor generasi ke tiga ?
2. Jelaskan kerugian dan keuntungan menggunakan mikroprosesor ?
3. Jelaskan keunggulan dan kelemahan teknologi NMOS dan CMOS untuk mikroprosesor ?
4. Jelaskan  keuntungan  dan  kerugian  antara  teknologi bipolar dan unipolar ?
5. Sebutkan   dan   jelaskan   aplikasi-aplikasi   penggunaan mikroprosesor ? 

1.5.  Referensi

1. Dauglas V. Hall, 1986, Microproseor and Interfacing Programing and Hardware. New York: Mc Graw Hill.
2. Harry Garland, 1979, Introduction to Mocroprocessor System Design, New Jersey, Mc Graw Hill.
3. Intel® 4 Series Chipset Family Datasheet, Maret 2010
4. Siwo   Wardoyo,   2004,   BPK   Mikroprosesor,  Surakarta: POLITAMA.
5. Yoyo Somantri & Erik Haritman, 2006, Hand Out Bahan Kuliah, Bandung: UPI. 

 sumber : Modul Dasar Mikroprosesor by. Siswo Wardoyo

RANGKAIAN APLIKASI PENGUAT SATU TRANSISTOR DAN PENGUAT TARANSISTOR BERTINGKATAPLIKASI PENGUAT SATU TRANSISTOR DAN PENGUAT TARANSISTOR BERTINGKAT

APLIKASI PENGUAT SATU TRANSISTOR 

DAN PENGUAT TARANSISTOR BERTINGKAT

a. Penguat Dasar Transistor

Transistor mempunyai tiga elektroda (base, emitor, dan elektor) sehingga pada dasarnya transistor dapat dirangkai menjadi tiga macam penguat dasar yang dikenal sebagai konfigurasi penguat, yaitu:

1. Konfigurasi base emitor (common base)

2. Konfigurtasi emitor bersama (common emitor)

3. Konfigurasi kolektor bersama (common collector); yang dikenal sebagai rangkaian pengikut emitor (emitor follower).

Ketiga jenis konfigurasi ini mempunyai sifat atau harga parameter yang berbeda.

APLIKASI PENGUAT SATU TRANSISTOR 

b. Penguat Bertingkat

            Transistor dapat berfungsi sebagai penguat sinyal. Jika sinyal AC dipasang pada masukan akan mengakibatkan perubahan arus pada keluarannya. Jika resistor beban dipasang. Sinyal keluaran yang dihasilkan dapat lebih besar dari sinyal masukannya. Pembesaran sinyal ini disebut sebagai penguatan. Hal ini tentunya terjadi jika transistor diberi bias (tegangan DC) dengan benar. 

           Dalam percobaan ini, akan dilakukan pengukuran pengukuran terhadap penguat transistor diberi bias (tegangan DC) dengan benar.

       Dalam percobaan ini, akan dilakukan pengukuran terhadap transistor dengan konfigurasi bersama, sehingga base sebagai masukan, sedangkan kolektor sebagai keluaran (gambar 10.1). Dalam pembahasan perlu diperhatikan komponen-komponen yang dapat mempengaruhi sinyal AC sumber tegangan dan kapasitor dianggap hubung singkat (diganti dengan tahanan didalamnya). Tegangan AC dasar pada penguat adalah tegangan kolektor terhadap ground (VC0, tegangan emitor (VE) dan Tegangan Basis (VB)).

PENGUAT TARANSISTOR BERTINGKAT

Menentukan penguatan tegangan

Tegangan keluaran (VC) adalah

VC = Ic.Rc

      ≈ Ie.Rc(Ic.Ie)

Tegangan masukan (Vb) adalah

Vb         = Vbe + Ie.Re

             = Ie.Re’+Ie.Re’

             = Ie(re’+Re) re << Re

Penguatan tegangan untuk transistor

Konfigurasi common emitor dapat dihitung secara pendekatan

Av        = Vc / Vb

            = ie * Rc / ie * Re

            = Rc / Re

          Untuk rangkaian penguat AC, pada umumnya dipasang kapasitor langsung pada resistor emitor berfungsi untuk memperbesar penguatan tegangan. Dalam pemakaian secara umum, diperlukan suatu penguat sinyal dengan penguatan yang cukup besar sehingga diperlukan beberapa penguat diskrit yang dihubungkan. Untuk penggabungan penguat-penguat ini diperlukan komponen penghubung yang disebut kopling. Kopling yang banyak dijumpai untuk penguat sinyal dengan frekuensi di atas 10 hz adalah jenis kopling RC (resistance kapasitance kopling). Kapasitor kopling mempunyai sifat melewatkan sinyal AC tetapi menghalangi tegangan DC. Ini perlu untuk mencegah bergesernya titik kerja (Q point) transistor. Penguatan tegangan penguat bertingkat ini merupakan perkalian antara tingkat pertama dan kedua. Av = A1.A2

Ø Menentukan tanggapan frekuensi (frekuensi response)

       Setiap perubahan frekuensi masukan penguatan transistor akan berubah. Ini disebabkan faktor-faktor yang ada di dalam transistor (seperti kapasitor sambungan) atau komponen-komponen pendukungnya. Untuk melakukan pengukuran dapat dilakukan dengan mengukur tegangan masukan dan tegangan keluaran untuk daerah frekuensi yang lebar. Sehingga diperoleh penguatan tegangan yang turun sebesar 0,707 penguatan maksimum. Pada frekuensi yang penguatan turun sebesar x vmax adalah batas frekuensi yang diizinak lewat (frekuensi cut off).

RANGKAIAN PENGUAT DASAR TRANSISTOR

PENGUAT DASAR TRANSISTOR

          Transistor mempunyai tiga elektroda (base, emitor, dan kolektor) sehingga pada dasarnya transistor dapat dirangkai menjadi tiga macam penguat dasar yang dikenal sebagai konfigurasi penguat, yaitu :

1.       Konfigurasi Base Emitor (common base);

2.       Konfigurasi Emitor Bersama (common emitor);

3.       Konfigurasi Kolektor Bersama (common colector) yang dikenal sebagai rangkaian pengikut emitor (emitor follower).

Ketiga jenis konfigurasi ini mempunyai sifat atau harga parameter yang berbeda.

Berikut adalah gambar rangkaian dari penguat dasar transistor yang telah di rancang pada LiveWire, sehingga didapatkan hasil penguatan dari masing-masing common.

1. Konfigurasi Base Emitor (common base)

2. Konfigurasi Emitor Bersama (common emitor)

3.  Konfigurasi Kolektor Bersama (common colector) yang dikenal sebagai rangkaian pengikut emitor (emitor follower).

        Selamat Mencoba :)

4G TECHNOLOGY

4 GENERATION TECHNOLOGY

A.    INTRODCTION

4G is the fourth generation of wireless mobile telecommunications technology, succeeding 3G. A 4G system must provide capabilities defined by ITU in IMT Advanced. Potential and current applications include amended mobile web access, IP telephony, gaming services, high-definition mobile TV, video conferencing, 3D television.

The Fourth Generation of mobile networks will truly turn the current mobile phone networks in to end IP based networks. Every device in the world will have a unique IP address that allows full IP based communications from a mobile device right to the core of the internet and back out again. 4G is set to deliver 100Mbps to a roaming mobile device globally and up to 1 Gbps to a stationary device. It won’t be just the phone networks that need to evolve, increased traffic load on the Internet as a whole will need to expand, with faster backbones and a link requiring major upgrade.4G Bandwidth will always be the main factor in the development of application and devices. 3G networks are clear, it’s just not fast enough, and offering 384kbps doesn’t meet the requirement of the most users. The evolution from 3G to 4G will be driven by services that offer better quality of video & sound. Greater bandwidth, more sophistication in the association of a large quantity of information. 4G will encompass all systems from various networks public and private operator-driven broadband networks to personal area and ad hoc networks.

Some possible standards for the 4G system are 802.20, WiMAX, HSDPA, UMTS and other proprietary network from Flarion technologies and Navini Networks. India China and Japan are striving to implement 4G in full scale.

B.     EVOLUTION OF WIRELESS DATA SERVICES

At the end of the 1940’s the first radio telephone service was designed for users in the car to the public landline based telephone network.

-          Zero generation technology (0G): 0G refers to pre-cell phone mobile technology. Being the predecessors of the first generation of cellular telephones. The system is called 0g. Technologies used in 0G system included PTT (push to talk), MTS (mobile telephone system), IMTS (improve mobile telephone services), and AMTS (advanced mobile telephone system).

-          First generation technology (1G): 1G refers to the first generation of wireless telecommunication technology, more popularly known as cell phones. Through 1G, a voice call gets modulated to a higher frequency of about 150 MHz and up as it is transmitted between radio towers using a technique called FDMA

-          Second generation technology (2G):

·         2G first appeared around late 1980’s; 2G system digitized the voice signal, as well as the control link. It provides the facility of short message service (SMS) unlike 1G that had its prime focus on verbal communication. Depend the type of multiplexing used 2G technologies can be divided into TDMA and CDMA. A typical 2G GSM network service uses 800/900 or 1800/1900 frequency spectrum. Data rate of GSM is 9.6kbps. The bandwidth of 2G is 30-200 KHz.

·         2.5G- GPRS (General Packet Radio Service): which are standing for second and a half generations are a cellular wireless technology developed in between2g and 3g. Data rate of GPRS are ~115kbps. It can be used for ser vices such as wireless application protocol access, multimedia messaging services and for accessing internet.

·         2.75- EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution): EDGE (EGPRS) is an abbreviation for enhanced Data Rate for GSM evolution is a digital mobile phone technology invented by AT &T. The modulation bit rate is 810 kbps. It offers a data rate of 384 kbps, theoretically up to 473.6kbps.

-          Third Generation Technology (3G): 3G refers to a networking standard in cell phone technology that is capable of providing high –speed data service for mobile device. 3g wireless networks become more widespread you could finally connect to and use the Internet at particular speeds (with 3G enable Smartphone).

-          Fourth Generation Technology (4G): 4G mobile data protocol. But a growing band of 4G users will tell you, it’s all about speed. LTE stands for Long term evolution. 4G Smart-phone on version’s 4G LTE networks means you can download files from the Internet up to 10 times faster than 3G. With 4G LTE using the web from your phones becomes as pleasurable as using it from your home computer.

C.        FEATURES OF 4G

-          An infrastructure to handle pre-existing 3G system along with other wireless technologies, some of which are currently under development.

-          Support interactive multimedia

-          User friendly

-          Terminal heterogeneous

-          Network heterogeneous

-          Multi-standard wireless system

-          Lower cost than previous generations

-          A spectral efficient system

-          High network capacity i.e. more simultaneous users per cell

-          A nominal data rate of 100 Mbps while the client physically moves at high speed relative to the station, 1Gbps while the client and station are in relatively fixed positions as defined by ITU

-          Global mobile access (terminal and personal mobility)

-          High quality of service

-          Better use of multimedia applications

  

D.        APPLICATIONS OF 4G

-          Virtual presence: 4G system gives mobile users a virtual presence. Example video conferencing.

-          Virtual  navigation: remote  database  contains  the  graphical  representation of  streets,  buildings and  physical characteristics of a large metropolis.

-          Tele Geo-processing: Queries dependent on location information of several users in addition to temporal aspects have many application e.g. GIS, GPS.

E.          ADVANTAGES OF 4G

-          Pure Data Networks: 4G network is an all-IP based data network. A completely data based network will allow for more bandwidth which means more data can be passed through the network.

-          More devices and Application: 4G network devices can take advantages of the higher bandwidth and speed to deliver more robust and data application.

-          Speed:  Theoretical speed of 4G has been suggested that data rates up to 100 Mbps for high mobility and 1Gbps for low mobility should be the target value.

-          Hand off: The improved 4G network standards will allow for smooth hand off from one coverage area to another without interruption to any ongoing data transfer.

-          Faster response time: One benefits of 4G technology are faster response time or lower latency.

F.           DISADVANTAGES OF 4G

-          Capable of being attacked (jamming frequencies).

-          Theft of Service (ToS) and Denial of Service (DoS) attacks are a large possibility.

-          Spam over Internet Telephony (SPIT); essentially being spammed through VoIP.

G.    CONCLUSION

4G technology is still relatively new that provides high speed data rate to mobile devices. It consists of the LTE and WiMAX network. 4G networks are prone to many security threats due to the open nature of the architecture and standards. 4Gcan be described in one word “MAGIC”, which stands for: Mobile Multimedia Anytime anywhere global mobility support Integrated wireless and personalized services. The fourth generation technology promises to full fill the goal of PCC which stands for personal computing and communication. A vision that provides affordable high data rates everywhere over a wireless network. 4g seem to be a very promising generation of wireless communication which will change people’s life in the wireless world. This technology will be deployed in the world market soon.

H.    REFERENCE

[1]  Afaq  H.Khan,  Mohamamed A.Qadder, Juned  A.Ansari,  sariya  Waheed,  “4G  as  next  generation  wireless network”.

[2]   Krunal N.chandewar, Amit N.Sangole, Shailesh S.Shekapure, “3G/4G network evolution”.

[3]   Aakash Mehta, Bhaumik Chaudhari, “4G technology”.

[4]    Pratishruti Saxena, Dr.Sanjay Kumar, “Challenges & Evolution of Next Generation in Mobile Communication Network”.