isi
TRANSCRIPT
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