Sebagian besar jaringan 3G pada dasarnya dibangun di atas jaringan selular circuit-switched, dimana mereka memiliki gerbang sendiri untuk menterjemahkan paket-paket IP dari jaringan backbone. Jaringan 3G juga mempunyai protokol dan interface sendiri-sendiri dalam berkomunikasi sesamanya. Ini menjadi masalah tersendiri dalam hal interoperability. Oleh sebab itu, untuk mengatasi berbagai masalah ini, jaringan 4G dirancang sebagai sebuah jaringan all-IP yang berbasis packet switched seperti halnya jaringan backbone berbasis IP seperti intranet (LAN, WLAN) dan internet.
4G
Dalam rancangan pengembangannya, jaringan 4G mempunyai 2 visi yang berbeda. Pertama adalah jaringan 4G yang Revolusioner (4G-R), dimana dikembangkan sebuah sistem yang inovatif. Yang kedua adalah yang bervisi Evolusioner (4G-E), dimana jaringan 4G disini mempunyai kemampuan interworking dengan sistem-sistem jaringan yang telah ada. Model interworking akan mengintegrasikan jaringan-jaringan selular, jaringan nirkabel metropolitan (wireless metropolitan area networks - WMANs), jaringan nirkabel lokal (local wireless local area networks -WLANs), dan jaringan nirkable personal (wireless personal area networks - WPANs). Model interworking ini meng-cover skenario jaringan masa depan yang terintegrasi dimana setiap orang dapat mengakses jaringan kapan saja, dari mana saja, dan dengan cara apa saja.
4G-R
WLAN IEEE 802.11 adalah sistem yang telah mencapai throughput sampai dengan 54Mbps akan tetapi masih terbatas pada area layanan yang hanya mencapai beberapa ratus meter saja (200 – 300 meter). Dilain pihak, jaringan selular saat ini (seperti cdma2000 1x EV-DO) dapat mengcover layanan sejauh beberapa kilometer, akan tetapi throughput sel nya hanya mencapai 2Mbps. Berdasarkan hal ini, adalah sangat esensial untuk mengembangkan sistem yang inovatif yang memiliki throughput yang tinggi dan jangkauan layanan yang lebar.
Sistem baru 4G yang inovatif ini menggunakan teknik-teknik yang berbeda dari pendahulunya, seperti penggunaan orthogonal frequency division multiplexing/multiple access (OFDM/OFDMA) dan antenna dengan sistem multiple input multiple output (MIMO). Untuk mendukung berbagai kondisi, seperti mobilitas pengguna, baik yang bergerak dengan kecepatan tinggi atau pun yang berkecepatan rendah , jenis trafik (data atau suara), atau batasan cakupan, maka dikembangkanlah teknik-teknik yang mengkombinasikan beberapa akses jamak (hybrid multiple access).
Kandidat teknologi 4G yang paling kuat adalah teknologi jaringan yang berbasis pada standard IEEE 802.16 dan ETSI/HIPERMAN, yang dikenal dengan jaringan WiMAX. Standar jaringan ini terus dikembangkan, dari yang paling awal 802.16 yang hanya mendukung topologi akses point-to-multipoint line of sight (PMP - LOS), 802.16d yang mendukung topologi mesh non line of sight (mesh-NLOS), 802.16e yang mendukung mobilitas, hingga yang terakhir yang masih berjalan, 802.16j yang mendukung relay bergerak multi hop (multihop mobile relay-MMR) dan 802.16m advance air interface yang memungkinkan rate data 100Mb/s untuk aplikasi bergerak dan 1Gb/s untuk aplikasi tetap sesuai dengan persyaratan IMT-Advanced. Pengembangan jaringan 4G inovatif ini, terutama dalam lapisan Medium Acces Control dan lapisan fisik.
4G-E
Sementara standard air interface untuk teknologi 4G-R masih terus dalam pengembangan, demikian juga halnya untuk standard compliances dan conformances melalui WiMAX forum , maka peluang 4G-E sangat terbuka untuk dipasarkan, terutama untuk operator incumbent. Standard IP-Media Subsystem (IMS) dapat menjembatani sekaligus mengkonvergensikan berbagai teknologi jaringan, sehingga operator incumbent dengan teknologi GSM/GPRS/EDGE, UMTS/3G, maupun tradisional PSTN dapat untuk bermigrasi dan memberikan layanan 4G dengan interoperability antar sistem yang terjamin.
IMS
IP Multimedia Subsystem (IMS) adalah sebuah framework baru di bidang telekomunikasi. Pada awalnya IMS dispesifikasikan untuk jaringan bergerak, untuk mendukung layanan telekomunikasi berbasis IP. IMS diperkenalkan pertama kali oleh the Third Generation Partnership Project (3GPP) melalui dua fase pengembangan (release 5 dan release 6) untuk jaringan Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). Dilain pihak sebuah framework IP multimedia lain juga diluncurkan oleh 3GPP2 sebagai the Multi Media Domain (MMD) untuk jaringan 3G CDMA2000. Pada akhirnya framework ini diharmonisasika dengan IMS, menjadi apa yang berlaku saat ini. Standard IP Multimedia Subsystem (IMS) ini mendefinisikan sebuah arsitektur dasar jaringan yang mendukung Voice over IP (VoIP) dan layanan-layanan multimedia lainnya. Selanjutnya standard IMS dari 3GPP/3GPP2 ini diadopsi sepenuhnya oleh badan standard ETSI menjadi ETSI/TISPAN.
Dari sini dapat kita lihat, bagaimana 2 badan standard telekomunikasi yang paling berpengaruh di dunia saling berkompetisi untuk pengembangan teknologi 4G. IEEE pada 4G-R di satu pihak dan ETSI pada 4G-E di pihak lainnya.
Dari sisi pengguna, IMS memungkinkan layanan komunikasi person-to-person dan person-to-content dengan berbagai mode komunikasi, meliputi suara, teks, gambar dan video, atau kombinasinya, dengan cara yang sangat personal dan terkontrol.
Dari sisi operator, IMS memberikan satu kemajuan penting pada konsep arsitektur layering dengan mendefinisikan sebuah arsitektur horizontal, dimana service enablers dan common functions dapat di gunakan ulang untuk berbagai aplikasi. Ini sebuah terobosan yang luar biasa pada konsep layering untuk komunikasi data. Arsitektur horizontal dalam IMS juga menspesifikasikan interoperability dan kemampuan roaming, selain itu juga menyediakan bearer control, pentarifan (charging) dan keamanan. Dan yang paling utama, ia dapat diintegrasikan dengan jaringan suara dan data eksisting dengan mengadopsi berbagai keuntungan dari domain IT.
Dengan kemampuan yang ditawarkannya, IMS menjadi jembatan untuk konvergensi jaringan bergerak dan jaringan tak bergerak. Dengan alasan inilah IMS dapat menjadi solusi bagi operator jaringan bergerak maupun tak bergerak untuk mengembangkan bisnis multimedianya dan menyajikan layanan bernilai tambah. Integrasi dari berbagai media yang berbeda membuka peluang untuk menyediakan layanan komunikasi yang lebih kaya dari pada layanan yang telah tersedia saat ini.
Meskipun mereduksi penggunaan jaringan circuit switched bukanlah tujuan IMS, dengan mungkinnya layanan suara lewat packet switched, banyak fihak yang meramalkan bahwa tereduksinya layanan circuit switched tinggal menunggu waktu saja. Akan tetapi dengan kemampuan interworking dengan jaringan circuit switched PSTN dan PLMN, setidaknya ini memperpanjang umur jaringan circuit switched.
Dengan perangkat-perangkat yang sepenuhnya berbasis software, menjadikan peluang besar sekaligus tantangan bagi kita untuk mengembangkan IMS sebagai salah satu produk telekomunikasi nasional.
