BAB 7 MULTIPLEXING

Dosen pengampu= Agus Purnomo, S.SiD3 TI FMIPA UNS2013

PERNGERTIANMultipleksing adalah istilah yang digunakan untuk menunjuk ke sebuah proses di mana beberapa sinyal pesan analog atau aliran data digital digabungkan menjadi satu sinyal.

Tujuan utamanya adalah untuk menghemat jumlah saluran fisik misalnya kabel, pemancar & penerima (transceiver), atau kabel optik. Contoh aplikasi dari teknik multiplexing ini adalah pada jaringan transmisi jarak jauh, baik yang menggunakan kabel maupun yang menggunakan media udara (wireless atau radio). Sebagai contoh, satu helai kabel optik Surabaya-Jakarta bisa dipakai untuk menyalurkan ribuan percakapan telepon. Idenya adalah bagaimana menggabungkan ribuan informasi percakapan (voice) yang berasal dari ribuan pelanggan telepon tanpa saling bercampur satu sama lain

Sebuah alat yang melakukan multipleksing disebut Multiplekser (MUX) dan alat yang melakukan proses yang berlawanan disebut Demultiplekser, (DEMUX).

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Multipleksing

Gambar 6.1 Pembagian suatu link menjadi kanal-kanal

Gambar 6.2 Kategori Multipleks

6.1 FDM (Frequency Division Multiplexing)

Proses MultipleksProses DemultipleksHierarki AnalogAplikasi-aplikasi lain FDMImplementasi

Gambar 6.3 FDM

FDM adalah teknik menggabungkan banyak saluran input menjadi sebuah saluran output berdasarkan frekuensi. Jadi total bandwith dari keseluruhan saluran dibagi menjadi sub-sub saluran oleh frekuensi.

Prinsip dari FDM adalah pembagian bandwidth saluran transmisi atas sejumlah kanal (dengan lebar pita frekuensi yang sama atau berbeda) dimana masing-masing kanal dialokasikan ke pasangan entitas yang berkomunikasi.

Gambar 6.4 Proses FDM process

Teknologi ini digunakan di Indonesia hingga tahun 90-an pada jaringan telepon analog dan sistem satelit analog sebelum digantikan dengan teknologi digital.Pada tahun 2000-an ini, ide dasar FDM digunakan dalam teknologi saluran pelanggan digital yang dikenal dengan modem ADSL (asymetric digital subscriber loop).

Gambar 6.5 Contoh demultipleks FDM

Contoh 1

Anggap bahwa suatu kanal voice memerlukan bandwidth 4 KHz. Diperlukan untuk mengkombinasikan 3 kanal voice tersebut kedalam suatu link dengan yang memiliki bandwidth of 12 KHz, dari 20 sd. 32 KHz. Tunjukan konfigurasi(alokasi) berdasar frequency domain anggap tanpa band penjaga (guard bands).

Penyelesaian

Translasi (Shift) (sinyal termodulasi) tiap-tiap kanal voice ketiganya berbeda bandwidth, seperti ditunjukan Gambar 6.6.

Gambar 6.6 Contoh 1

Contoh 2

Lima kanal, yang masing-masing memiliki bandwidth 100-KHz, akan dimultipleks (multiplexed) bersama. Berapakah bandwidth minimum suatu link yang dibutuhkan, jika diperlukan diantaranya disisipkan band pemisah (guard band) 10 KHz , untuk mencegah terjadinya interferensi?

Penyelesaian

Untuk lima kanal, kita perlukan empat band pemisah (penjaga). Maka bandwidth yang diperlukan paling minimum dalah 5 x 100 + 4 x 10 = 540 KHz, Seperti yang ditunjukan Gambar 6.7

Gambar 6.7 Contoh 2

Contoh 3Empat kanal data (digital), masing-masing mentransmisikan data pada laju data 1 Mbps, menggunakan suatu kanal satelit 1 MHz. Rancanglah suatu konfigurasi yang tepat berdasar FDM

Penyelesaian

Kanal satelit adalah kanal analog. Dapat dibagi menjadi empat kanal, masing-masing kanal memiliki bandwidth 250-KHz. Tiap kanal digital 1 Mbps dimodulasi dengan 16-QAM. Seperti ditunjukan pada Gambar 6.8.

Gambar 6.8 Contoh 3

Gambar 6.9 Hierarki Analog

Contoh 4

Pada teknologi AMPS (Advanced Mobile Phone System) menggunakan dua band. Band yang pertama, dari 824 sd. 849 MHz, digunakan untuk pengirim; dan dari 869 sd. 894 MHz digunakan untuk penerima. Jika tiap-tiap pengguna (user) memiliki bandwidth 30 KHz untuk tiap arahnya. Sinyal voice dengan bandwidth 3-KHz dimodulasi dengan FM, memerlukan 30 KHz untuk menyalurkan sinyal termodulasi tersebut. Berapa orang (user) yang dapat menggunakan telefon cellularnya secara simultan?

PenyelesaianJika tiap band-nya adalah 25 MHz. Maka bandwidth 25 MHz jika dibagi 30 KHz, akan diperoleh 833.33. Pada praktisnya (In reality), band tersebut dibagi 832 kanal.

Kelebihan:FDM tidak sensitif terhadap perambatan /keterlambatan Perambatan. Tehnik persamaan saluran (channel equalization) yang diperlukan untuk sistem FDM tidak sekompleks seperti yang digunakan pada sistem TDM.

Kekurangan:Adanya kebutuhan untuk memfilter bandpass, yang harganya relatif mahal dan rumit untuk dibangun (penggunaan filter tersebut biasanya digunakan dalam transmitter dan receiver).Penguat tenaga (power amplifier) di transmitter yang digunakan memiliki karakteristik nonlinear (penguat linear lebih komplek untuk dibuat), dan amplifikasi nonlinear mengarah kepada pembuatan komponen spektral out-of-band yang dapat mengganggu saluran FDM yang lain.

6.2 WDM(Wave Division

Multiplexing )

Wave Division Multiplexing

Gambar 6.10 WDM

Digunakan dalam saluran kabel optik, yaitu satu kabel optik dipakai untuk menyalurkan lebih dari satu sumber sinar dimana satu sinar dengan lamda tertentu mewakili satu sumber informasi.

WDM merupakan teknik multipleks analog untuk mengkombinasikan sinyal-sinyal optis.

Catatan:

Gambar 6.11 Proses multiplexing dan demultiplexing pada WDM dapat diwakili dengan prisma

sinyal informasi yang berbeda pada satu serat optik dengan menggunakan panjang gelombang (warna) cahaya laser yang berbeda

6.3 TDM

Time Slots dan FramesInterleavingSinkronisasi (Synchronizing)Penambahan Bit (Bit Padding)Layanan Digital Signal (DS)T LinesInvers TDMAplikasi-aplikasi TDM

TDM adalah suatu teknik synchronous yang ditemukan sejak Perang Dunia II untuk meghubungkan percakapan antara Churchill dan Roosevelt yang terpisahkan oleh samudera atlantik. Pada awal tahun 1960-an, seorang ilmuwan dari Laboratorium Graham Bell telah mengembangkan sitem T1 yang pertama pada Saluran Bank yang mengkombinasikan 24 suara digital dalam membacakan daftar hadir melalui suatu 4 buah batang tembaga yang terletak di antara saklar analog pada kantor pusat milik G.Bell. Sebuah saluran bank memili kecepatan 1.544 Mbits/s sinyal digital. Setiap sinyalnya terdiri dari 24 byte dan setiap byte mewakili sebuah telepon tunggal dengan sinyal rata-rata 64 Kbits/s. Saluran suatu bank menggunakan beberapa byte dengan posisi yang telah ditentukan untuk menentukan suara yang mana termasuk ke dalamnya.

SEJARAH

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/TDM

Gambar 6.12 TDM

TDM menerapkan prinsip penggiliran waktu pemakaian saluran transmisi dengan mengalokasikan satu slot waktu (time slot) bagi setiap pemakai saluran (user). Artinya bandwidth yang ada dipisahkan menjadi channel-channel kecil (baseband) berdasarkan waktunya.

TDM adalah suatu teknik multipleks digital untuk mengkombinasikan data

Catatan:

Gambar 6.13 Frame TDM

Contoh 5

Empat koneksi masing-masing 1-Kbps dimultipleks bersama. Dalam satuan(unit) 1 bit. Berapa:

(1) durasi 1 bit sebelum multipleks,

(2) Laju transmisi saluran multipleks,

(3) durasi time slot-nya, dan

(4) durasi suatu frame?

Penyelesaian

Maka:1. Durasi tiap 1 bit adalah 1/1 Kbps, atau 0.001 s (1 ms).2. Laju data (rate) link adalah 4 Kbps.3. Durasi tiap-tiap time slot 1/4 ms 4. Durasi tiap frame-nya adalah 1 ms.

Pada TDM, Laju data saluran (link) adalah n kali lebih cepat, dan unit

durasi n kali lebih pendek.

Catatan:

Gambar 6.14 Interleaving

Contoh 6

Empat kanal dimultipleks berdasar TDM. Jika masing-masing kanal mengirimkan 100 bytes/s dan, dimultipleks 1 byte per kanal, tunjukan frame traveling pada link, ukuran frame-nya, durasi frame-nya, frame rate, dan bit rate untuk link-nya.

Penyelesaian

Proses multipleks seperti ditunjukan pada Gambar 6.15.

Gambar 6.15 Contoh 6

Ket: 1Byte=8bit

Contoh 7

Suatu multiplexer mengkombinasikan empat kanal masing-masing 100-Kbps menggunakan time slot 2 bits. Tunjukan keluarannya jika masukannya adalah empat masukan sembarang. Berapakah frame rate-nya? Berapakah durasi frame -nya? Berapakah bit rate? Berapakah durasi bit-nya?

Penyelesaian

Gambar 6.16 menunjukan keluaran (output) untuk empat masukan sembarang.

Gambar 6.16 Contoh 7

Gambar 6.17 Framing bits

Contoh 8

Ada empat sumber (source), masing-masing membangkitkan 250 karakter per second. Jika interleaved unit-nya adalah suatu character dan 1 synchronizing bit ditambahkan pada masing-masing, berapakah (1) data rate tiap-tiap sumber, (2) durasi dari tiap karakter pada tiap sumber, (3)frame rate, (4) durasi tiap frame, (5) jumlah bit di tiap-tiap frame, dan (6) Laju data pada saluran (link).

Penyelesaian

Lihat slide berikutnya.

Penyelesaian (lanjutan)

Adalah sebagai berikut:

1. Data rate tiap sumber adalah 2000 bps = 2 Kbps.2. Durasi tiap karakter adalah 1/250 s, atau 4 ms.3. Link memerlukan 250 frames per second untuk

mengirim.4. Durasi tiap frame adalah 1/250 s, atau 4 ms. 5. Tiap frame adalah 4 x 8 + 1 = 33 bit.6. Data rate saluran (link) adalah 250 x 33, atau 8250 bps.

Contoh 9

Dua kanal, kanal pertama dengan bit rate 100 Kbps dan kanal ke dua dengan bit rate 200 Kbps, keduanya dimultipleks. Apakah dapat dilakukan? Berapa frame rate? Berapa durasi frame-nya? Berapa bit rate pada salurannya (link)?

PenyelesaianKita dapat mengalokasikan satu slot untuk kanal pertama dan dua slot untuk kanal kedua. Tiap frame membawa 3 bit. Frame rate adalah 100,000 frames per second, karena tiap frame membawa 1 bit dari kanal pertama. Frame durasi adalah 1/100,000 s, atau 10 ms. Bit rate nya adalah 100,000 frame/s x 3 bit/frame, atau 300 Kbps.

Gambar 6.18 hierarki DS(Digital Signal)

Table 6.1 Laju data DS dan T

Service LineRate

(Mbps)Voice

Channels

DS-1 T-1 1.544 24

DS-2 T-2 6.312 96

DS-3 T-3 44.736 672

DS-4 T-4 274.176 4032

Gambar 6.19 T-1 line untuk multiplexing saluran telefon

Gambar 6.20 Struktur frame T-1

Tabel 6.2 E line rates

E LineRate

(Mbps)Voice

Channels

E-1 2.048 30

E-2 8.448 120

E-3 34.368 480

E-4 139.264 1920

Gambar 6.21 Multiplexing dan inverse multiplexing