179354571 bab iii atenuasi dan distorsi

Komunikasi Data Dan Jaringan 43

BAB III

Atenuasi Dan Distorsi

3.1 Keadaan Sinyal yang Ditransmisikan

Gambar 3.1 Keadaan Sinyal yang Ditransmisikan

AMIK DCC BANDAR LAMPUNG

1 0 1 0

1 0 1 1

Bit yang dikirim

Sinyal yang dikirim

Atenuasi

Pengaruh lebar pita yang terbatas

Distorsi tunda (delay distortion)

Derau saluran

Sinyal yang diterima

Sampling

Bit yang diterima

Nilai ambang untuk samping


Jika Anda perhatikan gambar di atas, ternyata sinyal yang ditransmisikan

tidak bebas dari berbagai gangguan. Mulai dari pelemahan sinyal (atenuasi),

delay, lebar pita terbatas sampai derau saluran.

Para pembuat perangkat keras jaringan selain mengembangkan

teknologi jaringan yang canggih, biasanya waktu mereka juga dihabiskan

untuk memerangi berbagai macam gangguan atau distorsi semacam ini.

Pada bagian ini kita akan membahas beberapa gangguan tadi.

Harapannya agar mahasiswa dapat memahami mengapa media transmisi

yang kita bicarakan dalam bab sebelumnya memiliki keterbatasan-

keterbatasan.

3.2 Atenuasi

Atenuasi adalah menurunnya level daya sinyal akibat pengaruh jarak

transmisi. Untuk menghindari hal ini, jarak media transmisi dibatasi sehingga

pengaruh atenuasi tidak banyak mengganggu kualitas sinya. Pengaruh

atenuasi terhadap sinyal berbeda-beda antar satu media transmisi dengan

lainnya. Untuk mengatasi atenuasi, bisa juga diganakan perangkat seperti

amplifier atau repeater, yang berfungsi meningkatkan kembali level daya

sinyal.

Selain jarak, atenuasi sinyal juga merupakan fungsi dari frekuensi.

Karena sinyal data biasanya memiliki beberapa komponen frekuensi, maka

amplifier biasanya didesain berbeda-beda menyesuaikan dengan frekuensi

sinyal. Alat seperti ini disebut dengan equalizer.

Untuk mengukur atenuasi, digunakan rumus sebagai berikut:

Atenuasi = 10 log10 (P1/P2) dB

dimana :

P1 = daya sinyal yang dikirim (watt)

P2 = daya sinyal yang diterima (watt)

Atenuasi diukur dalam satuan dB (decibel).



Contoh-contoh:

1. Sebuah sinyal dikirim melalui media transmisi dengan daya 100 mW.

Jika pada penerima daya terukur sebesar 50 mW, berapa Atenuasi

media transmisi tersebut?

Jawab:

P1 = 100 mW

P2 = 50 mW

Atenuasi = 10 log10 (P1/P2) = 10 log10 (100/50) = 3 dB

2. Sebuah media transmisi diketahui memiliki Atenuasi sebesar 10 dB. Jika

daya terkirim diketahui sebesar 100 mW. Berapa daya yang diterima?

Jawab:

Diketahui: Atenuasi = 10 dB dan P1 = 100 mW

Atenuasi = 10 log10 (P1/P2)

log10 (P1/P2) = 1

P1/P2 = 10

P2 = P1/10 = 100/10 = 10 mW

3. Sebuah saluran transmisi yang menghubungkan dua buah DTE dibuat

dari tiga bagian. Masing-masing bagian memiliki atenuasi berbeda.

Bagian pertama memiliki atenuasi 16 dB. Bagian kedua menggunakan

amplifier dengan penguatan 20 dB. Dan bagian ketiga memiliki

atenuasi 10 dB. Jika daya sinyal yang ditransmisikan sebesar 400 mW,

tentukan daya sinyal di bagian penerima?

Jawab:

Untuk bagian pertama (atenuasi):

16 dB = 10 log10 (P1/P2) = 10 log10 (400/P2)

P2 = 10,0475 mW

Untuk bagian kedua (amplifikasi/penguatan):

20 dB = 10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (P2/10,0475)

P2 = 1004,75 mW



Untuk bagian ketiga (atenuasi):

10 dB = 10 log10 (P1/P2) = 10 log10 (1004,75/P2)

P2 = 100,475 mW

Jadi daya sinyal pada bagian penerima = 100,475 mW.

4. Sebuah media transmisi memiliki 4 bagian. Masing-masing dengan

atenuasi 20dB, amplifikasi 20 dB, atenuasi 5 dB dan atenuasi 5 dB. Jika

daya sinyal yang dikirim sebesar 100 mW, berapa daya sinyal yang

diterima?

Jawab:

Keseluruhan atenuasi dari media transmisi adalah = 20 dB – 20 dB + 5

dB + 5 dB = 10 dB

10 dB = 10 log10 (P1/P2) = 10 log10 (100/P2)

P2 = 10 mW

Jadi daya sinyal yang diterima adalah 10 mW.

3.3 Lebar Pita Terbatas

Seperti telah dibahas sebelumnya, lebar pita media transmisi selalu

terbatas. Tidak ada media transmisi yang memiliki lebar pita sampai tak

terhingga. Akibat lebar pita yang terbatas inilah, ada beberapa komponen

frekuensi dari sinyal data yang hilang, yang menyebabkan sinyal menjadi

tidak lagi sempurna di sisi penerima.

Secara sederhana, pengaruh efek lebar pita terbatas ini bisa dilihat pada

gambar berikut:



Gambar 3.2 Pengarug Efek Lebar Pita Terbatas

Dapat dilihat bagaimana spektrum sinyal R(f) tidak lagi seperti S(f), yang

artinya ada informasi yang hilang akibat pengaruh keterbatasan lebar pita ini.

Seorang ahli komunikasi, Nyquist, mendapati bahwa ada hubungan

antara bit rate dengan lebar pita sebuah saluran transmisi. Rumusannya

dinyatakan oleh persamaan berikut:

C = 2W log2 M

dimana:

C : laju data maksimum (bps)

W : lebar pita saluran transmisi (Hz)

M : jumlah level pensinyalan

Contoh:

Sebuah data akan disalurkan melalui kabel telpon dengan skema pensinyalan

menggunakan 8 level. Jika lebar pita saluran telpon adalah 3000 Hz, berapa

laju data maksimum yang bisa disalurkan?

Jawab:

C = 2W log2 M

= 2 x 3000 x log2 8

= 2 x 3000 x 3

= 18000 bps


Media transmisi dengan lebar pita terbatas

Spektrum sinyal terkirim Spektrum sinyal diterima

S(f) H(f) R(f) = S(f) x H(f)


3.4 Distorsi Tunda (Delay Distortion)

Karakteristik dari sinyal sinusoidal adalah kecepatannya berbeda-beda

sesuai frekuensi sinyalnya. Padahal, sinyal data yang kita kirim melalui media

transmisi, seperti telah disinggung sebelumnya, memiliki beberapa komponen

frekuensi. Ini mengakibatkan waktu sampai sinyal berbeda-beda sesuai

komponen frekuensinya. Akibatnya, sinyal akan mengalami distorsi tunda,

yaitu ketika satu simbol dengan simbol lainnya tidak sampai dalam waktu

yang tetap.

Distorsi semacam ini bisa juga mengakibatkan satu simbol bertindihan

dengan simbol lainnya, atau yang disebut dengan interferensi antar

simbol (intersymbol interference). Analoginya, Anda bisa membayangkan

kalau kecepatan antar gerbong kereta api berbeda-beda, yang bisa

mengakibatkan tabrakan antar gerbongnya.

3.5 Derau Saluran

Idealnya, ketika sebuah saluran transmisi tidak dialiri sinyal maka tidak

ada arus listrik di dalamnya alias kosong. Namun pada kenyataannya, sebuah

sinyal acak (random) tetap berada di saluran biarpun tidak dialiri sinyal data.

Ini bisa disebabkan oleh kualitas media transmisi, suhu, cuaca, atau keadaan

fisik lainnya seperti terkoyaknya kabel, terkelupasnya isolasi bahkan sampai

pecahnya kaca saluran serat optik.

Sinyal acak seperti ini akan bersifat additif (menambahkan) pada sinyal

data yang disalurkannya. Sehingga disebut juga sebagai derau saluran atau

line noise. Dan karena bentuknya yang acak menyerupai distribusi Gaussian,

derau ini disebut juga AWGN (Additive White Gaussian Noise).

Tidak ada ahli komunikasi yang bisa memprediksi atau memodelkan

derau jenis ini. Mereka hanya bisa memodelkannya sebagai gangguan yang

dapat mengurangi performansi sinyal data. Dalam hal ini mengurangi daya

sinyal terkirim.

Pemodelannya sendiri menggunakan paramater yang disebut SNR

(Signal to Noise Ratio) dengan rumus:



SNR = 10 log10 (S/N) dB

dimana:

SNR = rasio sinyal terhadap derau (dB)

S = daya sinyal (Watt)

N = daya derau (Watt)

Jelasnya, semakin tinggi SNR maka semakin baik kualitas saluran

transmisi. Sebaliknya, maka kualitasnya sangat buruk.

Contoh:

Suatu media transmisi memiliki SNR sebesar 20 dB. Jika diketahui daya sinyal

adalah sebesar 100 mW, berapada daya noise pada saluran transmisi?

Jawab:

SNR = 10 log10 (S/N)

20 = 10 log10 (100/N)

log10 (100/N) = 2

100/N = 100 N = 100 mW

Jadi daya noise di saluran transmisi adalah 100 mW.

Kita telah bahas sebelumnya, bahwa ada hubungan antara laju data

dengan lebar pita saluran transmisi, yang telah dirumuskan oleh Nyquist.

Namun pada teori tersebut diasumsikan saluran transmisi tidak terdapat

derau alias bersih dari gangguan.

Untuk saluran transmisi yang memiliki derau, maka Shanon dan Hartley

mengemukakan teorinya, yang dirumuskan dalam persamaan Shanon-Hartley

sebagai berikut:

C = W log2 (1 + S/N) bps

dimana:



C = laju data maksimum (bps)

W = lebar pita saluran transmisi (Hz)

S = daya sinyal (Watt)

N = daya noise (Watt)

Contoh:

Sebuah saluran telpon memiliki lebar pita 3000 Hz dengan SNR sebesar 20

dB. Tentukan laju data maksimum yang mampu dialirkan oleh saluran telpon

tersebut!

Jawab:

SNR = 20 dB maka S/N = 100

C = W log2 (1 + S/N)

C = 3000 log2 (1 + 100)

C = 19.963 bps

Jadi laju data maksimum yang bisa dialirkan adalah 19,963 Kbps.



LEMBAR KERJA MAHASISWA

1. Sebutkan dan jelaskan macam-macam gangguan yang mungkin ada

dalam saluran transmisi!

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

2. Sebuah saluran transmisi terdiri dari lima bagian masing-masing

dengan atenuasi 10 dB, 5 dB, -10dB, 10 dB dan 10 dB. Jika daya

sinyal yang terukur di sisi penerima adalah sebesar 1 kW, tentukan

daya sinyal terkirim!

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



3. Sebuah sinyal dengan daya 100 mW dialirkan melalui media

transmisi. Pada sisi penerima diketahui daya sinyal telah berkurang

10 % dari daya sinyal yang dikirim. Tentukan atenuasi dari media

transmisi tersebut!

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

4. Sebuah saluran memiliki lebar pita 100 MHz. Jika sebuah sinyal

dengan 16 level pensinyalan akan dialirkan melalui saluran transmisi

tersebut, berapa laju data bit maksimum yang diperbolehkan?

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

5. Sebuah kanal transmisi memiliki SNR sebesar 2 dB. Jika dialirkan

sinyal dengan daya 1 Watt, berapa daya sinyal yang diterima?

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

6. Sebuah sinyal transmisi dengan SNR = 10 dB akan dialiri sinyal

dengan daya 100 mW. Jika diketahui lebar pita saluran transmisi

tersebut sebesar 1 MHz, dan kemampuan maksimum untuk

mengalirkan data adalah 1 Mbps. Berapakah daya derau saluran

transmisi tersebut?

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………


179354571 bab iii atenuasi dan distorsi

Documents