BAB II

PEMBAHASAN

2.1 KONSEP DAN TERMINOLOGI

2.1.1 Terminologi Transmisi

Transmisi data terjadi di antara transmiter dan receiver melalui beberapa media

transmisi. Media transmisi dapat diklasifikasikan sebagai terpadu atau tak terpadu. Pada

kedua hal itu, komunikasi berada dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Dengan media

terpadu (guided media), gelombang dikendalikan sepanjang jalur fisik, contoh-contoh

guided media adalah twister pair, kabel koaksial, serta serat optic. Media tak terpadu

(unguided media), juga disebut nirkabel, menyediakan alat untuk mentransmisikan

gelombang elektromagnetik, tetapi tidak mengendalikannya, contohnya adalah perambatan

(propagation) melalui udara, dan air laut.

Istilah link langsung (direct link) digunakan untuk menunjukkan jalur transmisi

antara dua perangkat di mana sinyal dirambatkan secara langsung dari transmitter menuju

receiver tanpa melalui peralatan perantara, berbeda dengan amplifier atau repeater yang

digunakan untuk meningkatkan kekuatan sinyal. Perhatikan bahwa hal ini dapa diterapkan

untuk media terpadu dan tak terpadu.

Media transmisi terpadu adalah titik-ke-titik (point-to-point) jika ia menyediakan link

langsung di antara dua perangkat dan membagi media yang sama. Pada konfigurasi multititik

(multipoint) terpadu, lebih dari dua perangkat membagi media yang sama.

Sebuah transmisi dapat berupa simplex (simplek), half duplex (dupleks setengah), atau

full duplex (duplek penuh). Pada transmisi simplex, sinyal-sinyal ditransmisikan hanya dalam

satu arah, satu stasiun sebagai transmitter dan yang lainnya sebagai receiver. Pada operasi

half-duplex, kedua stasiun dapat mentrasmisikan, tetapi hanya satu stasiun pada saat yang

sama. Pada operasi full-duplex, kedua stasiun dapat mentrasmisikan secara bersamaan. Pada

kasus berikutnya, media media membawa sinyal pada kedua arah pada saat yang sama.

Bagaimana hal ini dapat terjadi? Kita mencatat bahwa definisi-definisi yang diberikan

merupakan yang paling umum digunakan di Amerika Serikat.

1

(definisi ANSI). Dalam definisi lainnya (definisi ITU-T), istilah simplex digunakan untuk

menafsirkan half duplex yang didefinisikan sebelumnya, dan istilah duplex digunakan untuk

menafsirkan pada full duplex yang baru saja dijelaskan.

2.1.2 Frekuensi, Spektrum,dan Bandwidht

Sebuah sinyal digerakkan oleh sebuah transmitter dan ditransmisikan melalui sebuah

media. Sinyal merupakan fungsi dari waktu, tetapi sinyal juga dapat dinyatakan sebagai

fungsi dari frekuensi; oleh karena itu,sinyal terdiri dari komponen-komponen frekunsi yang

berbeda. Pandangan domain frekuensi (frequency domain) dari suatu sinyal lebih penting

bagi pemahaman mengenai transmisi data dibandingkan denganvpandangan domain waktu

(time domain).

Konsep-konsep Domain Waktu jika dipandang sebagai fungsi waktu,sebuah sinyal

elektromagnetik dapat berupa analog dan digital. Sinyal analog adalah sinyal yang

intensitasnya berubah-ubah dalam bentuk halus sepanjang waktu. Dengan kata lain, tidak ada

snyal yang terputus atau dikontiniu. Sinyal digital adalah sinyal yang intensitasnya

mempertahankan level yang konstan selama beberapa periode waktu dan dengan tiba-tiba

berubah ke level konstan lainnya. Sinyal kontiniu dapat menggambarkan percakapan, dan

sinyal diskrit dapat menggambarkan biner 1 dan 0.

Jenis sinyal semacam itu yang paling sederhana adalah sinyal periodik, di mana pola

sinyal yang sama berulang sepanjang waktu. Sinyal kontiniu periodik (gelombang sinus) dan

sinyal diskrit periodic (gelombang persegi). Secara matematis, sebuah sinyal s(t) didefinisikan

periodik jika dan hanya jika

S(t + T) = s(t) -∞< t < + ∞

Dimana T konstanta adalah periode sinyal (T merupakan nilai terkecil yang memenuhi

persamaan tersebut). Jika sebaliknya, maka sinyal tersebut tidak periodik (aperiodic).

Gelombang sinus adalah sinyal periodik dasar. Sebuah gelombang sinus umunya dapat

digambarkan dengan tiga parameter: amplitudo tertinggi (A), frekuensi (f), dan fase (Ф).

Amplitudo tertinggi adalah nilai atau kekuatan sinyal tertinggi sepanjang waktu; biasanya

nilai ini diukur dalam ukuran volt. Frekuensi adalah kecepatan [dalam putaran per detik, atau

Hertz (Hz)] di mana sinyal berulang-ulang. Parameter yang ekuivalen adalah periode (T)

suatu sinyal, merupakan jumlah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu pengulanan;

2

jadi, T = 1/f. fase adalah ukuran posisi relative dalam satu waktu di dalam satu periode sinyal.

Lebih formalnya, untuk suatu sinyal periodic f(t), fase merupakan sebagian kecil t/T dari

periode T dimana t memiliki hubungan yang relative kuat dengan asal. Asal biasanya diambil

dari bagian sebelumnya melalui titik 0 dari arah negative kea rah positif. Sebuah fungsi

dengan bentuk persamaan sebelumnya dikenal dengan sinusoid.

2.1.3 Konsep-konsep Domain Frekuensi

Pada kenyataannya, sebuah sinyal elektromagnetik dibentuk dari banyak frekuensi.

Sebagai contoh, sinyal

s(t) = [(4/π) x (sin(2πft) + (1/3)sin(2π(3f)t)]

Dapat ditunjukkan, dengan menggunakan suatu disiplin ilmu yang dikenal sebagai analisa

Fourier, bahwa apa pun sinyal yang dibentuk dari komponen-komponen pada berbagai

frekuensi, masing-masing komponen itu disebut sinusoid. Dengan menambahkan sinyal

sinusoidal yang cukup, masing-masing dengan amplitude, frekuensi, dan fase yang

bersesuaian, sinyal elektromagnetik apa pun dapat dibuat. Dengan kata lain, sinyal

elektomagnetik apa pun dapat ditunjukkan memiliki sekumpulan sinyal analog periodik

(gelombang sinus) pada amplitude, frekuensi dan fase yang berbeda. Pentingnya melihat

sebuah sinyal dari sudut pandang frekuensi (domain frekuensi) dibandingkan dengan sudut

pandang waktu (domain waktu).

Spektrum sebuah sinyal adalah rentang frekuensi di mana spectrum berada.

Bandwidth mutlak dari suatu sinyal adalah lebar spektrum. Sebagian besar energi dalam

sinyal ditempatkan dalam suatu band (pita) frekuensi yang relative sempit. Band ini disebut

sebagai bandwidth efektif, atau hanya bandwidth.

Istilah final untuk menentukannya adalah komponen dc (dc component). Jika suatu

sinyal mencakup sebuah komponen frekuensi nol, komponen itu adalah suatu arus langsung

(dc) atau komponen konstan. Tanpa komponen dc, suatu sinyal memiliki amplitudo rata-rata

sebesar 0. Dengan suatu komponen dc, sinyal memiliki frekuensi term pada f = 0 dan

amplitudo rata-rata bukan 0.

3

2.1.4 Hubungan antara Kecepatan Data dan Bandwidth

Telah kita katakana bahwa bandwidth yang efektif adalah band dimana sebagian besar

energi sinyal terkonsentrasi didalamnya. Istilah sebagian besar dalam konteks ini sedikit

berubah-ubah. Hal terpenting disini adalah meskipun bentuk gelombang tertentuberisi

frekuensi sepanjang jarak yang sangat panjang, sebagaimana hal-hal praktis yang berkaitan

dengan berbagai system transmisi (transmitter plus media plus receiver) yang dipergunakan

akan mampu mengakomodasi hanya satu frekuensi band terbatas. Hal ini, sebaliknya

membatasi kecepatan data yang dibawasepanjang media transmisi.

Tentu saja, dapat pula ditunjukkan bahwa komponen-komponen frekuensi dari

gelombang persegi dengan amplitude A dan –A dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jadi, bentuk gelombang ini memiliki komponen-komponen frekuensi yang tidak terbatas dan

oleh korena itu bandwidth yang tidak terbatas. Bagaimanapun juga, amplitude tertinggi dari

komponen frekuensi ke-k, kf, hanyalah 1/k, sehingga sebagian besar energy bentuk

gelombang ini berada dalam komponen-komponen awal.

2.2 TRANSMISI DATA DIGITAL DAN ANALOG

Secara kasar, istilah analog dan digital disamakan dengan kontiniu dan diskrit, secara

berurutan. Dua istilah ini sering digunakan secara berkala dalam komunikasi data, sedikitnya

dalam tiga konteks: data, pensinyalan dan transmisi.

Secara singkat, kita mendefinisikan data sebagai entitas yang menyampaikan arti, atau

informasi. Sinyal adalah representasi data elektrik atau elektromagnetik. Pensinyalan adalah

perambatan sinyal secara fisik melalui suatu media yang sesuai. Transmisi adalah

komunikasi data melalui perambatan dan pemrosesan sinyal. Apa yang terjadi selanjutnya,

kita berusaha untuk memperjelas konsep-konsep teoretes dengan membahas istilah analog

dan digital seperti yang diterapkan terhadap data, sinyal, dan transmisi.

4

2.2.1 Data Analog dan Digital

Konsep-konsep data analog dan digital cukup sederhana. Data analog menerima nilai

yang kontiniu pada beberapa interval. Sebagai contoh, suara dan video mengubah pola-pola

intensitas secara kontniu. Sebagian besar data yang dikumpulkan oleh sensor, seperti suhu tan

tekanan, dinilai secara kontiniu. Data digital menerima nilai-nilai diskri; contohnya, teks dan

bilangan bulat. Contoh yang paling umum dari dataanalog adalah audio, yang dalam bentuk

gelombang suara akustik, dapat dirasakan manusia secara langsung. Contoh umum lainnya

mengenai data analog adalah video. Disini , lebih mudah untuk mengarakteristikkan data

dipandang dari segi layar TV (tujuan) dibandingkan dengan tampilan asli (sumber) yang

direkam oleh kamera TV. Untuk memproduksi suatu gambar pada layar, sebuah sinar elektron

memindai (scan) sepanjang permukaan layar dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah. Utuk

televise hitam-putih, jumlah iluminasi yang dihasilkan (dalam skala hitam ke putih) di titik

manapun proposional terhadap intensitasyang dihasilkan (dalam skala hitam ke putih) di titik

manapun proposional terhadap intensitas sinar ketika melewati titik tersebut. Jadi, dalam

waktu tertentu sinar yang menerima nilai intensitas analog untuk menghasilkan kecerahan

(brightness) yang diinginkan pada titik tersebut di atas layar. Lebih jauh lagi, ketika sinar

memindai, nilai-nilai analog berubah. Oleh karena itu, gambar video dapat dianggap sebagai

sinyal analog bergantung pada waktu. Untuk mencapai resolusi yang memuaskan, sinar

memproduksi sejumlah 483 garis horizontal dengan kecepatan 30 layer penuh per detik.

Contoh umum dari data digital adalah teks dan string karakter. Data tekstual

merupakan data yang paling nyaman untuk manusia, tetapi mereka, yang dalam bentuk

karakter, tidak mudah untuk disimpan atau ditransmisikan oleh pengelola data dan system

komunikasi. System seperti itu didesain untuk data biner. Jadi, sejumlah kode telah

direncanakan sehinggakarakter dapat diwakili oleh sederetan bit. Mungkin awalnya contoh

paling umum untuk hal ini adalah kode Morse. Saat ini, kode teks yang paling umum

digunakan adalah International Reference Alphabet (IRA). Setiap karakter dalam kode ini

diakili oleh pola 7-bit yang unik; sehingga 128 karakter yang berbeda dapat diwakili. Jumlah

yang jauh lebih besar dari yang dibutuhkan, dan beberapa pola mewakili karakter kontrol

yang terlihat. Karakter yang dikodekan dengan IRA hampir selalu disimpan dan

ditransmisikan menggunakan 8-bit per karakter. Bit kedelapan adala bit paritas yang

digunakan untuk deteksi kesalahan. Bit ini diatur sedemikian rupa hingga jumlah biner 1

dalam setiap oktet, selalu ganjil (paritas ganjil) atau selalu genap (paritas genap). Jadi suatu

5

transmisi kesalahan yang dapat mengubah suatu bit tunggal, atau punjumlah bit yang ganjil,

akan terdekteksi.

2.2.2 Sinyal-sinyal Analog dan Digital

Dalam sistem komunikasi, data disebarkan dari satu titik ke titik yang lain melalui

sebuah sinyal elektromagnetik. Sinyal Analog adalah gelombang elektromagnetik yang

senantiasa bervariasi yang mungkin disebarkan melalui berbagai macam media, bergantung

pada spektrum; contohnya media kabel seperti twisted pair dan kabel koaksial; kabel serat

optik, dan media media terpadu, seperti atmosfer dan perambatan ruang. Sinyal digital adalah

suatu rangkaian pulsa tegangan yang mungkin ditransmisikan melalui media kabel, contohnya

tingkat tegangan positif konstan mungkin mewakili biner 0 dan tingkat tegangan negative

konstan mungkin mewakili biner 1.

Keuntungan utama dari pensinyalan digital adalah lebih murah dibandingkan

pensinyalan analog dan tidak terlalu rentan terdapat gangguan noise. Kerugian utama adalah

sinyal digital mengalami atenuasi lebih banyak dibandingkan sinyal analog. Oleh karena

adanya atenuasi, atau pengurangan dari kekuatan sinyal pada frekuensi-frekuensi yang lebih

tinggi, pulsa-pulsa tersebut membulat dan menjadi lebih kecil. Seharusnya sudah jelas bahwa

atenuasi ini dapat segera dapat mengarahkan pada hilangnya informasi yang ada pada sinyal

yang disebarkan.

Contoh yang paling dikenal dari informasi analog adalah audio, atau akustik,

informasi dalam bentuk gelombang suara, dapat ditangkap secara langsung oleh manusia.

Tentu saja, satu bentuk dari informasi akustik adalah percakapan manusia. Bentuk informasi

ini mudah dikonversi dalam bentuk sinyal elektromagnetik untuk transmisi. Intinya, semua

frekuensi suara, yang amplitudonya dihitung dalam ukuran kekerasan, dikonversi dalam

bentuk frekuensi elektromagnetik, yang amplitutonya diukur dalam volt. Perangkat telepon

terdiri dari suatu mekanisme sederhana untuk membuat konversi seperti itu.. dalam grafik

sinyal analog, variasi amplitudo dan frekuensi membawa gradasi kekerasan dan titinada

dalam percakapan atau music. Sinyal-sinyal serupa digunakan untuk mentransmisikan

gambar-gambar televise, tetapi pada frekuensi yang jauh lebih tinggi.

6

2.2.3 Data dan Sinyal

Data analog adalah sebuah fungsi waktu dan mempergunakan spektrum frekuensi

yang terbatas; data seperti ini dapat diwakilkan dengan sebuah sinyal elektromagnetik yang

menggunakan spektrum yang sama. Data digital dapat diwakili dengan sinyal-sinyal digital,

dengan tingkat tegangan yang berbeda untuk masing-masing dari dua digit biner. Data digital

dapat juga diwakili oleh sinyal-sinyal analog dengan menggunakan sebuah modem

(modulator/demodulator). Modem tersebut mengkonversi rangkaian pulsa tegangan biner

(bernilai-2) dalam suatu sinyal analog dengan mengkodekan data digital dalam suatu

frekuensi pembawa. Sinyal yang dihasilkan mempergunakan sebuah spektrum frekuensi

tertentu yang berpusat di sekita pembawa dan mungkin menyebar sepanjang media yang

cocok dengan pembawanya. Modem-modem yang paling umum merepresentasikan data

digital dalam spektrum suara dan oleh karena itu memungkinkan data-data tersebut

disebarkan melalui jalur telepon suara-bertingkat. Pada ujung jalur, modem lainnya

mendemodulasi sinyal tersebut untuk menemukan kembali ke data asli. Pada sebuah operasi

yang sangat mirip dengan yang dilakukan oleh modem, data analog dapat diwakili dengan

sinyal-sinyal digital. Perlengkapan yang melakukan fungsi ini untuk data suara adalah sebuah

codec (coder-decoder). Pada dasarnya, codec mengambil sinyal analog yang secara langsung

mewakili data suara dan memperkirakan sinyal itu dengan sebuah aliran bit. Pada penerima

ujung, aliran bit digunakan untuk membentuk kembali data analog.

Data dan Sinyal-sinyal

Sinyal Analog Sinyal Digital

Data Analog

Dua alternatif;

1. Sinyal menggunakan

spektrum yang sama dengan

data analog;

2. Data analog dikodekan

untuk mengkodekan porsi

Data analog dikodekan

menggunakan sebuah codec untuk

menghasilkan digital bit stream.

7

spectrum yang sama.

Data DigitalData digital dikodekan

menggunakan suatu modem untuk

menghasilkan sinyal analog.

Dua alternatif;

1. Sinyal terdiri dari dua tingkat

tegangan listrik untuk

mewakili dua nilai biner;

2. Data digital dikodekan untuk

menghasilkan suatu sinyal

digital dengan sifat-sifat yang

diinginkan.

Perlakuan Sinyal-sinyal

Transmisi Analog Transmisi Digital

Sinyal Analog Disebarkan melalui amplifier;

perlakuan sama baik untuk sinyal

yang digunakan untuk mewakili

data analog maupun data digital.

Mengasumsikan bahwa sinyal nalog

mewakili data digital. Sinyal

disebarkan melalui repeater; pada

masing-masing repeater, data digital

diperoleh kembali dari sinyal yang

masuk dan digunakan untuk

membangkitkan sinyal analog keluar

yang baru.

Sinyal Digital Tidak dipergunakan. Sinyal digital menampilkan stream 1

dan 0, yang mungkin mewakili data

digital atau mungkin sebuah

pngkodeaan data analog. Sinyal

disebarkan melalui repeater; pada

masing-masing repeater, stream 1 8

dan 0 diperoleh kembali dari sinyal

yang masuk dan dipergunakan untuk

menghasilkan sinyal digtal keluar

yang baru.

2.2.4 Transmisi Analog dan Digital

Transmisi analog adalah seperangkat sinyal analog yang ditransmisikan tanpa

memperdulikan isinya; sinyal-sinyal tersebut mewakili data analog (contoh suara) atau data

digital (contoh , data biner yang melewati sebuah modem). Pada kedua kasus, sinyal analog

akan menjadi lemah setelah jarak tertentu. Untuk mencapai jarak yang lebih panjang, system

transmisi analog mencakup amplifier yang menaikkan energi dalam sinyal. Sayangnya,

amplifier juga menaikkan komponen noise. Dengan amplifier yang melewati jarak yang jauh,

sinyal-sinyal tersebut semakin lama semakin terdistorsi.

Untuk data analog, seperti suara, cukup banyak bit distorsi yang bias ditoleransi dan

data tetap dapat dimengerti. Bagaimanapun juga, data digital dari amplifier akan mengenali

kesalahan.

Seabaliknya, transmisi digital menerima muata biner untuk sinyal. Sinyal digital itu

dapat ditransmisikan hanya pada jarak yang terbatas sebelum atenuasi noise, dan gangguan

lain yang membahayakan integritas data. Untuk mencapai jarak yang lebih jauh, repeater

digunakan. Suatu repeater menerima sinyal digital, memperoleh kembali pola 1 dan 0, dan

mentransmisikannya kembali sinyal baru. Dengan demikian, atenuasi dapat diatasi.

Teknik yang sama mungkin digunakan dengan sinyal analog jika diandaikan bahwa

sinyal membawa data digital. Pada titik yang ditempatkan dengan tepat, system transmisi

memiliki repeater bukan amplifier. Repeater memperoleh kembali data digital dari sinyal

analog dan menghasilkan sinyal yang baru, kemudian membersihkan sinyal analog. Dengan

demikian, noise tidak menumpuk.

Tentunya muncul pertanyaan mengenai metode transmisi yang lebih baik. Jawabannya

telah disediakan oleh industry telekomunikasi dan pelanggannya, yaitu metode digital.

9

Fasilitas-fasilitas telekomunikasi jarak-jauh (long-haul) dan antargedung (intrabuilding)

beralih ke transmisi digital dan jika memungkinkan, teknik-teknik pensinyalan digital. Alas

an-alasan terpentingnya adalah sebagai berikut.

Teknologi digital : Kedatangan teknologi large-scale integration (LSI) dan very-

large-scale integration (VLSI) dapat menyebabkan penurunan terus-menerus dalam

biayadan ukuran untaian digital. Perlengkapan analog tidak menunjukkan penurunan

yang sama.

Integritas data : Dengan menggunakan repeater bukannya amplifie, efek noise dan

gangguan sinyal lainnya tidak menumpuk. Dengan demikian, memungkinkan untuk

mentransmisikan data pada jarak yang lebih jauh dengan kualitas lebih rendah

melalui peralatan digital sambil tetap mempertahankan integritas data.

Penggunaan kapasitas : Menjadi lebih ekonomis membangun jalur transmisi

dengan bandwidth yang sangat tinggi, termasuk saluran satelit dan serat optic.

Multiplexing tingkat tinggi diperlukan untuk memanfaatkan kapasitas seperti itu

dengan efektif, dan ini dapat diperoleh dengan lebih mudah dan murah dengan teknik

dan digital (divisi waktu) dibandingkan dengan teknik analog (divisi frekuensi).

Pengamanan dan kerahasiaan : Teknik-teknik enkripsi dapat diterapkan dengan

mudah ke data digital dan data analog yang didigitalkan.

Integrasi : Dengan memperlakukan data analog dan data digital secara digital, semua

sinyal memiliki bentuk yang sama dan dapat diperlakukan dengan sama. Dengan

demikian, skala ekonomis dan kenyamanan dapat diperoleh dengan memadukan

suara, video, dan data digital.

2.3 GANGGUAN TRANSMISI

Dengan system komunikasi data apa pun, sinyal yang diterima mungkin berbeda dari

sinyal yang ditransmisikan karena berbagai gangguan transmisi. Untuk sinyal-sinyal analog,

gangguan-gangguan ini dapat menurunkan kualitas sinyal. Untuk sinyal-sinyal digital,

mungkin muncul bit kesalahan, seperti biner 1 diubah menjadi biner 0 atau sebaliknya. Pada

bagian ini, kita mengamati berbagai gangguan dan bagaimana mereka mungkin

mempengaruhi kapasitas pembawaan informasi dari suatu suatu link komunikasi;

10

Gangguan-gangguan yang paling signifikan adalah:

Atenuasi dan distorsi atenuasi

Distorsi tunda

Noise

2.3.1 ATENUASI

Kekuatan sinyal berkurang bila jaraknya terlalu jauh melalui media transmisi. Untuk

media terpadu, penurunan dalam kekuatan, atau atenuasi, biasanya eksponensial sehingga

umumnya dinyatakan dalam jumlah disibel konstan per unit jarak. Untuk media terpadu,

atenuasi adalah sebuah fungsi yang lebih rumit dari jarak dan ruang. Atenuasi membawa tiga

pertimbangan untuk membangun transmisi. Pertama, sinyal yang diterima harus memiliki

kekuatan yang cukup kuat sehingga untaian elektronik pada penerima dapat mendeteksi

sinyyal. Kedua, sinyal tersebut harus mempertahankan tingkat yang lebih tinggi daripada

noise yang diterima tanpa kesalahan. Ketiga, atenuasi bervariasi mengikuti frekuensi.

Masalah pertama dan kedua berhubungan dengan perhatikan pada kekuatan sinyal dan

penggunaan amplifier dan repeater. Untuk link dari ujung-ke-ujung, kekuatan sinyal suatu

transmiter harus cukup kuat agar dapat diterima dengan cukup jelas, tetapi tidak terlalu kuat

agar tidak menimbulkan kelebihan muatan pada untaian transmiter atau receiver, yang akan

menyebabkan distorsi. Melampaui jarak tertentu, atenuasi sangat tidak dapat diterima,

repeater dan amplifier digunakan untuk menaikkan sinyal pada interval yang wajar.

Permasalahan ini menjad lebih kompleks untuk jalur multitik dengan jarak transmiter ke

receiver tidak tetap.

Masalah ketiga tampak jelas pada sinyal analog. Oleh karena atenuasi berubah-ubah

sesuai dengan fungsi frekuensi, sinyal yang diterima terdistorsi, sehingga mengurangi tingkat

kejelasan. Untuk mengatasi hal ini, telah tersedia teknik-teknik untuk menyamakan atenuasi

di sepanjang band frekuensi. Hal ini biasanya dilakukan untuk saluran telepon tingkat-suara

dengan menggunakan loading coil (gulungan muatan) yang mengubah sifat elektrik dari

saluran tersebut; hasilnya adalah untuk meratakan efek-efek atenuasinya. Pendekatan lainnya

adalah menggunakan amplifier yang memperkuat frekuensi tinggi, bahkan frekuensi lebih

rendah. Distorsi atenuasi dapat membuat berkurangnya masalah dengan sinyal-sinyal digital.

11

2.3.2 DISTORSI TUNDA

Distorsi tunda terjadi karena kecepatan penyebaran sinyal melalui suatu media terpadu

bervariasi mengikuti frekuensi. Untuk sinyal yang dibatasi band, kecepatan cenderung paling

tinggi di dekat pusat frekuensi dan menurun di depan kedua ujung band. Jadi, berbagai

komponen frekuensi dari suatu sinyal akan tiba pada penerima pada waktu-waktu yang

berbeda, menghasilkan perubahan fase antara frekuensi-frekuensi yang berbeda.

Efek ini menunjuk pada distorsi tunda karena sinyal yang diterima mengalami distorsi

dengan adanya berbagai penundaan yang dialami pada pemilih frekuensi-frekuensinya.

Distorsi tunda sangat penting bagi data digital. Mengingat bahwa urutan bit yang

ditransmisikan, menggunakan baik sinyal analog maupun digital. Oleh karena mengalami

distorsi tunda, beberapa komponen sinyal dari satu posisi bit akan meluap ke posisi bit

lainnya, dan menimbulkan gangguan intersimbol, yang merupakan batasan utama terhadap

kecepatan bit maksimum sepanjang kanal transmisi. Teknik-teknik ekualisasi juga

dipergunakan untuk distorsi tunda. Dengan menggunakan kembali jalur sewa telepon (leased

telephone line).

2.3.3 NOISE

Untuk peristiwa transmisi data apa pun, sinyal yang diterima akan berisikan sinyal-

sinyal yang ditransmisikan, dimodifikasi oleh berbagai distorsi yang terjadi melalui sistem

transmisi, ditambah sinyal-sinyal tambahan yang tidak diinginkan yang diselipkan antara

transmisi dan penerima. Berikutnya, sinyal-sinyal yang tidak diinginkan disebut noise. Noise

adalah faktor utama yang membatasi kinerja sistem komunikasi.

Noise dapat dibagi menjadi empat kategori:

Noise termal

Noise intermodulasi

Crosstalk

Noise impuls

12

Noise termal (thermal noise) adalah suatu gejolak temal electron. Muncul di semua

perangkat elektronik dan media transmisi, serta merupakan sebuah fungsi suhu. Noise termal

secara merata terdistribusi di sepanjang bandwidth yang biasanya digunakan dalam system

komunikasi sehingga sering kali dianggap sebagai noise putih. Noise termal tidak dapat

dihilangkan dan karena itu menempatkan suatu batas atas pada ujung kerja sistem

komunikasi. Oleh karena lemahnya sinyal yang diterima oleh setiap stasiun satelit bumi, noise

termal menjadi sangat penting untuk komunikasi satelit.

Jumlah noise termal yang dapat ditemukan dalam sebuah bandwidth 1 Hz dalam

perangkat atau konduktor apa pun adalah:

N0 = kT(W/Hz)

di mana

N0 = kerapat daya noise dalam watt per 1 Hz bandwidth

k = konstata Bolztman = 1,38 x 10-23 J/K

T = suhu, dalam Kelvin (suhu mutlak), di mana simbol K digunakan untuk

mempresentasikan 1 Kelvin.

Noise tersebut diasumsikan tidak bergantung pada frekuensi. Jadi, noise termal dalam

watt yang ditampilkan dalam bandwidth B Hertz dapat dinyatakan sebagai:

N = kTB

Atau, dalam desibelt-watt

N = 10log k + 10log T + 10log B

= -222,6 dBW + 10log T + 10log B

Ketika sinyal-sinyaldengan frekuensi yang berbeda-beda berbagai media transmisi

yang sama, mungkin akan menghasilkan noise intermodulasi. Efek dari noise intermodulasi

adalah menghasilkan sinyal-sinyal pada frekuensi yang merupakan penjumlahan atau selish

dari dua frekuensi asal atau kelipatan frekuensi-frekuensi tersebut. Contohnya, pencampuran

13

sinyal pada frekuensi f1 dan f2 mungkin menghasilkan energi pada frekuensi f1+f2. Sinyal yang

diperoleh ini dapat bercampur dengan sinyal yang dituju pada frekuensi f1+f2.

Noise intermodulasi dihasilkan oleh ketidaklineran dalam transmiter, penerima,

dan/atau media transmisi yang mengganggu. Idealnya, komponen-komponen ini berlaku

sebagai system linear; yaitu, output tersebut sama dengan input kali suatu konstanta.

Bagaimanapun juga, dalam system nyata apa pun, output adalah fungsi yang lebih rumit dari

input. Ketidaklineran yang berlebihan dapat menyebabkan tidak berfungsinya komponen atau

kelebihan beban (overload) dari kekuatan sinyal yang berlebihan. Dibawah kondisi seperti

inilah, muncul istilah jumlah dan selisih.

Crosstalk telah dialami oleh siapa pun yang, ketika menggunakan telepon, dapat

mendengar percakapan orang lain; ini merupakan kopel (coupling) yang tidak diharapkan

yang terjadi di antara jalur sinyal. Hal ini dapat terjadi karena adanya coupling elektrik di

antara twisted pair yang berdekatan atau, jarang terjadi, di antara jalur kabel koaksial yang

membawa banyak sekali sinyal. Crosstalk dapat terjadi ketika antenna gelombang mikro

membawa sinyal-sinyal yang tidak diharapkan; meskipun antenna pengarah telah digunakan,

energy gelombang mikro akan tersebar luas selama proses perambatan. Biasanya, crosstalk

memiliki tingkat besaran yang sama, atau lebih kecil dari noise termal.

Semua jenis noise yang dibahas sejauh ini telah telah dapat diprediksikan dan

besarnya relatif konstan. Dengan demikian, sangatlah mungkin untuk membangun system

transmisi sekaligus mengatasinya. Bagaimanapun juga, noise implus tidak terjadi secara

kontiniu, terdiri dari pulsa-pulsa tidak beraturan atau terputusnya bunyi pada durasi pendek

dan amplitudoyang relative tinggi. Hal tersebut dapat terjadi karena berbagai macam sebab,

termasuk gangguan elektromagnetik eksternal, seprti halilintar, dan kesalahan serta kerusakan

dalam sistem komunikasi.

Noise impuls umumnya hanya merupakan gangguan kecil pada data analog.

Contohnya, transmisi suara dapat diganggu oleh bunyi klik dan gemerisik tanpa mengurangi

kejelasannya. Bagaimanapun juga, noise impuls adalah sumber utamaterjadinya kesalahan

dalam komunikasi data digital.

2.4 KAPASITAS KANAL

14

Kita telah melihat berbagai jenis gangguan yang dapat mendistorsi dan merusak suatu

sinyal. Untuk data digital, pertanyaan yang akan muncul adalah sampai tingkat apa gangguan-

gangguan ini mampu membatasi kecepatan data yang dapat dicapai. Kecepatan maksimum

data dapat ditransmisikan melalui jalur komunikasi tertentu, atau kanal, pada kondisi tertentu,

disebut sebagai kapasitas kanal.

Di sini, terdapat empat konsep yang coba kita hubungkan satu sama lain.

Kecepatan data : kecepatan tersebut, dalam bit per detik (bps), dimana data dapat

dikomunikasikan.

Bandwidth : Bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan saat dipaksa oleh transmiter

dan sifat alami media trnsmisi, dinyatakan dalam siklus per detik, atau Hertz.

Noise : Tingkat noise rata-rata sepanjang jalur komunikasi.

Laju kesalahan : laju ketika kesalahan terjadi, di mana suatu kesalahan diterima

sebesar 1 ketika 0 ditransmisikan atau diterima sebuah 0 ketika 1 ditransmisikan.

Permasalahan yang sedang kita bahas adalah fasilitas-fasilitas komunikasi yang mahal

dan, umumnya semakin besar bandwidth fasilitas, maka semakin besar biayanya. Selanjutnya,

semua kanal transmisi dari kepentingan tertentu apa pun terbatas oleh bandwidth. Batasan-

batasan tersebut muncul dari sifat-sifat fisik dari media transmisi atau pembatasan-

pembatasan yang disengaja pada transmiter terhadap bandwidth untuk mencegah gangguan

dari sumber-sumber lain. Oleh karena itu, kita menggunakan bandwidth yang ada seefisien

mungkin. Untuk data digital, hal ini berarti bahwa kita akan mendapatkan kecepatan data

setinggi mungkin dalam batas laju kesalahan untuk bandwidth yang ada. Penghalang utama

untuk mencapai efisiensi tersebut adalah noise.

2.4.1 Nyquist Bandwidhth

Untuk mengawalinya, kita membahas kasus sebuah kanal yang bebas noise. Di

lingkungan ini, batasan kecepatan data hanyalah bandwidth sinyal. Rumus dari batasan ini,

berdasarkan Nyquist, menyatakan bahwa jika kecepatan transmisi sinyal adalah 2B, maka

sinyal dengan frekuensi tidak lebih dari B cukup untuk menghasilkan kecepatan sinyal. Begitu

pula sebaliknya, jika bandwidth B, maka kecepatan sinyal yang dibawa adalah 2B. Batasan

ini adalah efek dari gangguan antarsimbol, seperti yang dihasilakan oleh distorsi tunda.

15

Hasilnya berguna dalam perkembangan skema pengkodean digital-ke-analog dan pada

intinya, berdasarkan turunan yang sama dengan teorema sampling.

Perhatikan bahwa pada paragraph sebelumnya, kita menunjuk pada kecepatan sinyal.

Jika sinyal-sinyal yang ditransmisikan adalah biner (dua tingkat tegangan), maka kecepatan

data yang dapat didukung oleh B Hz adalah 2B bps.sebagai contoh, jika empat level tegangan

yang mungkin dipergunakan sebagai sinyal, maka masing-masing elemen sinyal dapat

mempresentasikan dua bit. Dengan pensinyalan multilevel, rumus Nyquist menjadi:

C = 2B log2 M

Diman M adalah jumlah sinyal diskrit atau level tegangan..

Jadi, untuk bandwidth yang ada, kecepatan data dapat ditingkatkan dengan

menambahkan sejumlah elemen-elemen sinyal yang berbeda. Bagaimanapun juga, hal ini

menambah beban pada penerima: dibandingkan dengan satu dari dua elemen-elemen sinyal

khusus sepanjang masing-masing waktu sinyal, haruslah dibedakan satu dari sinyal-sinyal M.

noise dan gangguan-gangguan lain pada jalur transmisi akan membatasi nilai praktis M.

2.4.2 Rumus Kapasitas Shannon

Rumus Nyquist mengindikasikan bahwa, segala sesuatunya menjadi sama,

menggandakan bandwidth akan menggandakan kecepatan data. Sekarang, pertimbangkan

keterkaitan antara kecepatan data, noise dan laju kesalahan. Kehadiran noise dapat merusak

satu bit atau lebih. Jika kecepatan data meningkat, maka bit menjadi “lebih pendek” sehingga

lebih banyak bit dapat dipengaruhi oleh pola noise yang ada.

Jika kecepatan data meningkat, maka lebih banyak bit akan muncul selama interval

sebuah spike noise (noise spike), sehingga lebih banyak kesalahan yang terjadi.

Seluruh konsep ini dapat disatukan bersama-sama dengan teratur dalam sebuah rumus

yang dikembangkan oleh seorang matematikawan Claude Shannon. Seperti yang baru saja

kita ilustrasikan, semakin tinggi kecepatan data, semakin besar kerusakan yang dapat dibuat

oleh noise. Pada tingkat noise tertentu, kita berharap kekuatan sinyal yang lebih besar akan

meningkatkan kemampuan untuk menerima data dengan benar dalam kehadiran noise.

Parameter kunci yang terlibat dalam penalaran ini adalah rasio sinyal-terhadap-derau

(signal-to-noise ratio-SNR, atau S/N), yang merupakan rasio daya dalam suatu sinyal

16

terhadap daya yang ada dalam noise yang muncul pada titik tertentu dalam transmisi.

Umumnya, rasio ini diukur pada sebuah penerima, karena rasio pada titik ini dimaksudkan

untuk mengolah sinyal dan memulihkan data. Untuk mempermudah, rasio ini sering kali

ditunjukkan dalam desibel:

SNRdb = 10 log10

Hal ini menyatakan jumlah, dalam desibel, dimana sinyal yang dimaksud melebihi

tingkat noise. SNR yang tinggi berarti suatu sinyal berkualitas tinggi dan repeater perantara

yang dibutuhkan jumlahnya sedikit.

Rasio signal-to-noise sangatlah penting dalam transmisi data digital karena

menentukan batas atas pada kecepatan data yang akan dicapai. Hasil yang diperoleh Shannon

adalah kapasitas kanal maksimum, dalam bit per detik, sesuai dengan persamaan

C = B log2(1+SNR)

di mana C adalah kapasitas kanal dalam bit per detik dan B adalah bandwidth kanal dalam

Hertz. Rumus Shannon merepresentasikan nilai maksimum teoritis yang dapat dicapai.

Bagaimanapun juga, dalam praktiknya, hanya kecepatan yang jauh lebih rendah yang dapat

dicapai. Satu alas an untuk hal ini adalah rumus tersebut berasumsi noise putih (noise termal).

Noise impuls tidak diperhitungkan, begitu pula dengan distorsi atenuasi atau distorsi tunda.

Meskipun dalam lingkungan noise putih, teknologi sekarang masih belum bias mencapai

kapasitas Shannon karena adanya masalah pengkodean, seperti panjang pengkodean dan

kompleksitas.

Kapasitas yang diindikasikan dalam persamaan sebelumnya mengacu sebagai

kapasitas bebas-kesalahan. Shannon membuktikan bahwa jika kecepatan informasi actual

pada sebuah kanal lebih rendah daripada kapasitas bebas-kesalahan, maka secara teoretis

sangatlah mungkin menggunakan kode sinyal yang cocok untuk mencapai transmisi bebsa-

kesalahan sepanjang kanal. Sayangnya, teorema Shannon tidak menyarankan alat untuk

menemukan kode-kode seperti itu, tetapi teorema tersebut menyediakan sebuah ukuran untuk

mengukur kinerja skema komunikasi praktis.

17

Beberapa ovservasi lain yang berkaitan dengan persamaan sebelumnya mengandung

banyak pelajaran. Pada tingkat noise tertentu, akan muncul bahwa kecepatan data akan

meningkat seiring dengan meningkatnya kekuatan sinyal atau bandwidth. Bagaimanapun

juga, seiring dengan meningkatnya kekuatan sinyal, seperti halnya efek ketidaklinieran dalam

sistem, mengarahkan pada meningkatnya noise intermodulasi. Perhatikan juga bahwa karena

noise diasumsikan putih, semakin besar bandwidth, semakin banyak noise yang diterima

dalam sistem. Dengan demikian, seiiring dengan meningkatnya B, maka SNR akan menurun.

2.4.3 Pernyataan Eb/N0

Terakhir, kita menyebutkan sebuah parameter yang berkaitan dengan SNR yang lebih

sesuai untuk menentukan kecepatan data digital dan laju kesalahan dan yang merupakan

ukuran standar kualitas untuk kinerja system komunikasi digital. Parameter tersebut adalah

sebuah rasio energi sinyal per bit terhadap kerapatan daya noise per Hertz, Eb/N0.

Pertimbangkan sebuah sinyal, digital atau analog, yang mengandung data digital biner yang

ditransmisikan pada kecepatan bit tertentu, R. Mengingat bahwa 1 Watt = 1 J/detik, energi per

bit dalam sebuah sinyal dinyatakan dengan Eb = STb, dimana S adalah kekuatan sinyal dan Tb

adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengirim satu bit. Kecepatan data R adalah R = 1/Tb.

Dengan demikian,

atau, dalam notasi decibel

(Eb/N0)db = SdBW - 10 log R – 10 log k – 10 log T

= SdBW - 10 log R + 228,6 dBW – 10 log T

Rasio Eb/N0 sangat penting karena kecepatan bit kesalahan untuk data digital adalah

sebuah fungsi (menurun) dari rasio ini. Nilai tertentu sebesar Eb/N0 yang diperlukan untuk

mencapai laju kesalahan yang diharapkan, parameter-parameter dalam rumus sebelumnya

mungkin dipilih. Perhatikan bahwa ketika kecepatan bit R bertambah, kekuatan sinyal yang

ditransmisikan, relatif terhadap noise, harus ditingkatkan untuk mempertahankan Eb/N0 yang

dibutuhkan.

Pada beberapa contoh, noisenya cukup memadai untuk mengubah nilai dari suatu bit.

Jika kecepatan datanya digandakan, bit-bit tersebut akan menjadi penuh sesak, dan jalur noise

18

yang sama akan merusak dua bit. Jadi, untuk rasio signal-to-noise yang konstan, peningkatan

kecepatan data akan meningkat kan laju kesalahan.

Keuntungan Eb/N0 dibandingkan SNR adalah kuantitas SNR bergantung pada

bandwidth.

Kita dapat mengaitkan Eb/N0 dengan SNR sebagai berikut. Kita dapatkan

Eb/N0 = S/N0R

Parameter N0 adalah kerapatan daya noise dalam Watt/Hertz. Oleh karena itu, noise

dalam sebuah sinyal dengan bandwidth B adalah N = N0B. Setelah disubstitusikan, kita

dapatkan

Eb/N0 = S/N0 BT/R (3.2)

Rumus lain dari kepentingan yang berkaitan dengan Eb/N0 terhadap efisiensi spectral.

Hasil yang diperoleh Shannon dapat ditulis kembali sebagai berikut:

S/N = 2C/B – 1

Menggunakan persamaan (3.2), dan menyatakan R dengan C, kita dapatkan

Eb/N0 = B/C (2C/B-1)

Persamaan ini merupakan rumus yang berguna yang mengaitkan efisiensi spectral

yang dapat dicapai C/B dengan Eb/N0

19

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Apapun bentuk sinyal elektromagnetik, baik analog maupun digital, terdiri dari

sejumlah frekuensi yang dipilih. Parameter kunci yang mengkarakteistikkan

sinyal adalah bandwidth, yang merupakan lebar jangkauan frekuensi yang

mengandung sinyal. Semakin besar bandwidth sinyal, semakin besar pula

kapasitas muatan informasinya

Masalah utama dalam merancang sebuah fasilitas komunikasi adalah gangguan

transmisi. Gangguan yang paling sifnifikan adalah atenuasi, distorsi atenuasi,

distorsi tunda, serta berbagai macam noise (derau). Berbagai bentuk noise

meliputi thermal noise (derau suhu), intermodulation noise (derau

intermodulassi), crosstalk, dan impuls noise (derau impuls)

3.2 SARAN

Keberhasilan transmisi data bergantung pada dua faktor yaitu kualitas sinyal

yang ditransmisikan dan karakteristik media transmisi tersebut. Kita mestinya tahu

media transmisi yang kita gunakan agar kita tahu apa saja kendala/gangguan

gangguan yang akan diperoleh dan dihindarkan supaya proses pengiriman dat yang

kita inginkan tidak terganggu.

20

Pertanyaan Tinjauan

1. Sebutkan perbedaan antara media terpadu dan tak terpadu!

2. Sebutkan perbedaan antara sinyal elektromagnetik analog dan digital!

3. Apa tiga karakteristik penting dari sinyal periodik?

4. Berapa radian dalam sebuah putaran sempurna 360 derajat?

5. Apakah hubungan antara panjang gelombang dengan frekuensi gelombang sinus?

6. Definisikan frekuensi dasar!

7. Apakah hubungan antara spectrum sinyal dengan bandwidthnya?

8. Apakah yang dimaksud atenuasi?

9. Definisikan kapasitas kanal!

10. Faktor-faktor utama apa yang mempengaruhi kapasitas kanal?

Jawaban :

1. Perbedaan antara media terpadu dan tak terpadu adalah :

a. Media terpadu adalah gelombang dikendalikan sepanjang jalur fisik, contoh-

contoh guided media adalah twister pair, kabel koaksial, serta serat optic.

b. Media tak terpadu adalah juga disebut nirkabel, menyediakan alat untuk

mentransmisikan gelombang elektromagnetik, tetapi tidak mengendalikannya,

contohnya adalah perambatan (propagation) melalui udara, dan air laut.

2. Perbedaan antara sinyal elektromagnetik analog dan digital adalah :

a. Sinyal elektromagnetik analog adalah gelombang elektromagnetik yang senantiasa

bervariasi yang mungkin disebarkan melalui berbagai macam media, bergantung

pada spektrum; contohnya media kabel seperti twisted pair dan kabel koaksial;

kabel serat optik, dan media media terpadu, seperti atmosfer dan perambatan

ruang.

b. Sinyal elektromagnetik digital adalah suatu rangkaian pulsa tegangan yang

mungkin ditransmisikan melalui media kabel, contohnya tingkat tegangan positif

konstan mungkin mewakili biner 0 dan tingkat tegangan negative konstan

mungkin mewakili biner 1.

3. Tiga karakteristik penting dari sinyal periodik adalah :

a. amplitudo tertinggi (A),

21

b. frekuensi (f),

c. dan fase (Ф).

4. Radian dalam sebuah putaran sempurna 360 derajat adalah 2π radian = 360o = 1

periode.

5. Hubungan antara panjang gelombang dengan frekuensi gelombang sinus adalah

a. Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempati oleh stu siklus tunggal, atau

dengan kata lain, jarak antara dua titi fase yang bersesuaian dari dua putaran yang

berurutan.

b. Frekuensi gelombang sinus adalah

6. Frekuensi dasar adalah ketika semua komponen frekuensi dari sebuah sinyal

merupakan pengganndaan bilangan bulat dari satufrekuensi.

7. Hubungan antara spektrum sinyal dengan bandwidth adalah :

a. Spektrum sinyal adalah

b. Bandwidth adalah

8. Atenuasi adalah sebuah fungsi yang lebih rumit dari jarak dan ruang. Atenuasi

membawa tiga pertimbangan untuk membangun transmisi. Pertama, sinyal yang

diterima harus memiliki kekuatan yang cukup kuat sehingga untaian elektronik pada

penerima dapat mendeteksi sinyyal. Kedua, sinyal tersebut harus mempertahankan

tingkat yang lebih tinggi daripada noise yang diterima tanpa kesalahan. Ketiga,

atenuasi bervariasi mengikuti frekuensi.

9. Kapasitas kanal adalah kecepatan maksimum data dapat ditransmisikan melalui jalur

komunikasi tertentu, atau kanal, pada kondisi tertentu.

10. Faktor-faktor utama yang mempengaruhi kapasitas kanal adalah

a. Kecepatan data : kecepatan tersebut, dalam bit per detik (bps), dimana data dapat

dikomunikasikan.

b. Bandwidth : Bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan saat dipaksa oleh

transmiter dan sifat alami media trnsmisi, dinyatakan dalam siklus per detik, atau

Hertz.

c. Noise : Tingkat noise rata-rata sepanjang jalur komunikasi.

d. Laju kesalahan : laju ketika kesalahan terjadi, di mana suatu kesalahan diterima

sebesar 1 ketika 0 ditransmisikan atau diterima sebuah 0 ketika 1 ditransmisikan.

22