Transmisi Data pada Jaringan


Keberhasilan transmisi data bergantung pada dua factor, yaitu kualitas sinyal yang ditransmisikan dan karakteistik media transmisi. Transmisi data terjadi antara transmitter dan reciver melalu beberapa media transmisi. Media transmisi dapat diklasifikasikan sebagai terpadu atau tak terpadu. 

Pada kedua hal itu, komunikasi berada dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Apapun sinyal elektromagnetik, baik analog maupun digital, terdiri dari sejumlah frekuensi yang dipilih. Parameter kunci yang mengkarakteristikkan sinyal adalah bandwidth, yang merupakan lebar jangkauan frekuensi yang mengandung sinyal. Umumnya, semakin besar bandwidth sinyal, semakin besar pula kapasitas muatan informasinya.


  • Terpadu -> gelombang dikendalikan sepanjang jalur (contoh: twisted pair, kabel koaksial, serta serat optic.)
  • Tak Terpadu -> disebut juga nirkabel, menyediakan alat untuk mentransmisikan gelombang elektromagnetik , teteapi tidak mengendalikannya (contoh: perambatan melalui udara, ruang hampa udara, dan air laut.)
  • Link Langsung digunakan untuk menunjukkan jalur transmisi antara dua perangkat di mana sinyal dirambatkan secara langsung dari transmitter menuju reciver tanpa melalui peralatan perantara, berbeda dengan amplifier atau repeater yang digunakan untuk meningkatkan kekuatan sinyal.
  • Media transmisi terpadu adalah titik-ke-titik jika ia menyediakan link langsung diantara dua perangkat dan membagi media yang sama. Pada konfigurasi multititik terpadu, lebih dari dua perangkat membagi media yang sama


Sebuah transmisi dapat berupa simplex (simpleks), half duplex (dupleks setengah), atau full duplex (dupleks 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 mentransmisikan, tetapi hanya satu stasiun pada saat yang sama. Pada operasi full-duplex, kedua stasiun dapat mentransmisikan secara bersamaan. Pada kasus berikutnya, media membawa sinyal pada kedua arah pada saat yang sama.

Gelombang sinus adalah sinyal periodic dasar. Sebuah gelombang sinus umum dapat digambarkan dengan tiga parameter: amplitude tertinggi (A), frekuensi (f), dan fase. 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 pengulangan, jadi, T = 1/f. Fase adalah ukuran posisi relatif dalam suatu waktu di dalam satu periode sinyal.

Lebih formalnya, untuk suatu sinyal periodic f(t), fase merupakan sebagian kecil t/T dari periode T di mana t memiliki hubungan yang relatif kuat dengan asal. Asal biasanya diambil dari bagian sebelumnya melalui titik 0 dari arah negatif kea rah positif.

Spektrum sebuah sinyal adalah rentang frekuensi di mana spectrum berada.
Bandwith mutlak dari suatu sinyal adalah lebar spectrum. Sebagian besar energi dalam sinyal ditempatkan pada suatu band (pita) frekuensi yang relatif sempit. Band ini disebut sebagai bandwith efektif, atau hanya bandwith.

Secara kasar, istilah analog dan digital disamakan dengan kontinu dan diskrit secara berurutan. Dua istilah ini sering digunakan secara berkala dalam komunikasi dan 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 tersebut dengan membahas istilah analog dan digital seperti yang diterapkan terhadap data, sinyal, dan transmisi.

Konsep-konsep data analog dan digital cukup sederhana. Data analog menerima nilai yang kontinu pada beberapa interval. Sebagai contoh, suara dan video mengubah pola-pola intensitas secara kontinu. Sebagian besar data yang dikumpulkan oleh sensor seperti suhu dan tekanan, dinilai secara kontinu. Data digital menerima nilai-nilai diskrit, contohnya, teks dan bilangan bulat.

Contoh yang paling umum dari data analog adalah audio, yang dalam bentuk gelombang suara akustik, dapat dirasakan manusia secara langsung. Contoh umum lainnya mengenai data analog adalah video. Di sini, 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 electron memindai (scan) sepanjang permukaan layar dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah. Untuk televise hitam-putih, jumlah iluminasi yang dihasilkan (dalam skala hitam ke putih) di titik manapun proporsional 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 layar penuh per detik. Untuk menyediakan gambar yang bebas kerlipan tanpa menambah bandwith, digunakan teknik interlacing (penjalinan).

Contoh umum dari data digital adalah teks dan string karakter. Data tekstual merupakan data yang paling nyaman untuk menusia, tetapi mereka, yang dalam bentuk karakter, tidak mudah untuk disimpan atau ditransmisikan oleh pengoahan data dan system komunikasi. Sistem seperti itu didesain untuk data biner. Jadi, sejumlah kode telah direncanakan sehingga karakter 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 diwakili 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 control yang tak terlihat.

Karakter yang dikodekan dengan IRA hamper selalu disimpan dan ditransmisikan menggunakan 8 bit per karakter. Bit kedelapan adalah bit paritas yang digunakan untuk deteksi kesalahan. Bit ini diatur sedemikian rupa hingga jumlah biner 1 dalam setiap octet, selalu ganjil (paritas ganjil) atau selalu genap (paritas genap). Jadi suatu transmisi kesalahan yang dapat mengubah suatu bit tunggal, ataupun apa pun jumlah bit yang ganjil, akan terdeteksi.

Dalam sistem komunikasi, data disebarkan dari satu titik ke titik yang lain melalui sebuah alat 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 optic, dan media-media terpandu, seperti atmosfer dan perambatan ruang. Sinyal digital adalah suatu rangkaian pulsa tegangan positif konstan mungkin mewakili biner 0 dan tingkat tegangan negatif konstan mungkin mewakili biner 1.

Keuntungan utama dari pensinyalan digital adalah lebih murah dibandingkan dengan 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 dalam sinyal yang disebarkan.

Umumnya, data analog adalah sebuah fungsi waktu dan mempergunakan spektrum frekuensi terbatas, data seperti itu 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 mengonversi rangkaian pulsa tegangan biner (bernilai-2) dalam suatu sinyal analog dengan mengkodekan data digital dalam suatu frekuensi pembawa. Sinyal yang dihasilkan mempergunakansebuah spektrum frekuensi tertentu yang berpusat di sekitar 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 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 digunkan 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 menggunakan porsi spektrum yang sama.
Data analog dikodekan menggunakan sebuah codec untuk menghasikan digital bit stream.
Data Digital
Data 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 digital.
Mengasumsikan bahwa sinyal analog mewakili data digital. Sinyal disebarkan melalui 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 pengkodean data analog. Sinyal disebarkan melalui repeater; pada masing-masing repeater, stream 1 dan 0 diperoleh kembali dari sinyal yang masuk dan dipergunakan untuk menghasilkan sinyal digital keluar yang baru.

Baik sinyal analog dan digital mungkin ditransmisikan kepada media transmisi yang cocok. Cara sinyal-sinyal ini diperlakukan adalah sebuah fungsi sistem transmisi.

Transmisi Analog adalah seperangkat sinyal analog yang ditransmisikan tanpa memedulikan 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, sistem transmisi analog mencakup amplifier yang menaikkan energy 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 bisa ditoleransi dan data tetap dapat dimengerti. Bagaimanapun juga, data digital dari amplifier akan mengenali kesalahan. Sebaliknya, transmisi digital menerima muatan biner untuk sinyal. Sinyal digital itu dapat ditransmisikan hanya pada jarak yang terbatas sebelum atenuasi moise, 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 kepada 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. Fasilitas-fasilitas telekomunikasi jarak-jauh (long-haul) dan antargedung (intrabuilding) beralih ke transmisi digital dan jika memungkinkan, teknik-teknik pensinyalan digital. Alasan-alasan terpentingnya adalah sebagai berikut.


  • Teknologi digital: Kedatangan teknologi large-scale integration (LSI) dan very-large-scale integration (VSLI) dapat menyebabkan penurunan terus-menerus dalam biaya dan ukuran untaian digital. Perlengkapan analog tidak menunjukkan penurunan yang sama.
  • Integritas data: Dengan menggunakan repeater bukanny amplifier, 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 bandwith yang sangat tinggi, termasuk saluran satelit dan serat optik. Multiplexing tingkat tinggi diperlukan untuk memanfaatkan kapasitas seperti itu dengan efektif, dan ini dapat diperoleh dengan lebih mudah dan murah dengan teknik 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.

Masalah utama dalam merancang sebuah fasilitas komunikasi adalah gangguan transmisi. Gangguan yang paling signifikan adalah atenuasi, distorsi atenuasi, distorsi tunda, serta berbagaimacam noise.

Berbagai bentuk noise meliputi thermal noise, intermodulation noise, crosstalk, dan implus noise. Untuk sinyal-sinyal analog, gangguan transmisi memperkenalkan efek acak yang menurunkan kualitas informasi yang diterima dan mungkin mempengaruhi kejelasan data. Untuk sinyal-sinyal digital, mungkin muncul bit kesalahan, seperti biner 1 diubah menjadi biner 0 atau sebaliknya.

Gangguan-gangguan yang paling signifikan adalah:

  • Atenuasi dan distorsi atenuasi

Kekuatan sinyal berkurang bila jaraknya terlalu jauh melalui media transmisi. Untuk media terpandu, penurunan dalam kekuatan, atau atenuasi, biasanya eksponensial sehingga umumnya dinyatakan dalam jumlah decibel konstan per unit jarak. Untuk media terpandu, atenuasi adalah sebuah fungsi yang lebih rumit dari jarak dan ruang.

Atenuasi membawa tiga pertimbangan untuk membangu transmisi. Pertama, sinyal yang diterima harus memiliki kekuatan yang cukup kuat sehngga untaian elektronik pada penerim dapat mendeteksi sinyal. 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 perhatian pada kekuatan sinyal dan penggunaan amplifier atau 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 ridak menimbulkan kelebihan muatan pada untaian transmitter 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 menjadi lebih kompleks untuk jalur multititik dengan jarak transmitter 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 tunda

Distorsi tunda terjadi karena kecepatan penyebaran sinyal melalui suatu media terpandu bervariasi mengikuti frekuensi. Untuk sinyal yang dibatasi band, kecepatan cenderung paling tinggi di dekat frekuensi dan menurun di depan kedua ujung 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).

  • Noise

Untuk peristiwa transmisi data apa pun, sinyal yang diterima akan berisikan sinyal-sinyal yang ditransmisikan, dimodifikasi oleh berbagai distorsi yang terjadi melalui system transmisi, ditambah sinyal-sinyal tambahan yang tidak diinginkan yang diselipkan antara transmisi dan penerima. Berikutnya, sinyal-sinyal yang tidak diinginkan disebut sebagai noise. Noise adalah faktor utama  yang membatasi kinerja system komunikasi.

Noise dapat dibagi menjadi empat kategori:

Ø  Noise termal
Ø  Noise intermodulasi
Ø  Crosstalk
Ø  Noise impuls

Noise termal (thermal noise) adalah suatu gejolak termal electron. Muncul di semua perangkat elektronik dan media transmisi, serta merupakan sebuah fungsi suhu. Noise termal secara merata terdistribusi di sepanjang bandwith yang biasanya digunakan dalam system komunikasi sehingga sering kali dianggap sebagai noise putih. Noise termal tidak dapat dihilangkan dank arena itu menempatkan suatu batas atas pada unjuk kerja system 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 bandwith 1 Hz dalam perangkat atau konduktor apa pun adalah

No = kT (W/Hz)
Dimana:
No = kerapatan daya noise dalam watt per 1 Hz bandwith
K = konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/K

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 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 dapat diprediksikan dan besarnya relative konstan. Dengan demikian, sangatlah mungkin untuk membangun system transmisi sekaligus mengatasinya. Bagaimanapun juga, noise impuls tidak terjadi secara kontinu, terdiri dari pulsa-pulsa tidak beraturan atau terputusnya bunyi pada durasi pendek dan amplitudo yang relatif tinggi. Hal tersebut dapat terjadi karena berbagai macam sebab, termasuk gangguan elektromognetik eksternal, seperti 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 gemeristik tanpa mengurangi kejelasannya. Bagaimanapun juga, noise impuls adalah sumber utama terjadinya kesalahan dalam komunikasi data digital. Sebagai contoh, penurunan energi tajam dari durasi 0,01 detik tidak akan merusak data suara, namun akan mengurangi kira-kira sebanyak 560 bit data digital yang ditransmisikan pada 56 kbps.

Di sini, noise terdiri dari tingkat noise termal yang relatif sederhana ditambah dengan penghentian berkala dari noise impuls. Data digital dapat diperoleh kembali dari sinyal dengan cara menarik contoh bentuk gelombang yang diterima satu kali per bit waktu. Sebagaimana yang dapat dilihat, noise kadang-kadang cukup memadai untuk mengubah 1 menjadi 0 atau 0 menjadi 1.

Intermodulation noise timbul karena adanya intermodulasi antara sinyal yang satu dengan sinyal yang lainnya. Misalkan jika ada sinyal dengan frekuensi F1 dan F2 merambat melalui suatu peralatan atau media yang bersifat non linear, maka akan timbul modulasi antara kedua sinyal tersebut. Intermodulasi ini dapat terbentuk dari hharmonicnya suatu sinyal. Untuk contoh di atas maka intermodulasi yang terjadi akan mempunyai frekuensi-frekuensi sebagai berikut ini :



Intermodulation Noise dapat timbul dari bermacam-macam hal antara lain ialah : level setting yang tidak baik. Jika level dari input dari suatu peralatan terlalu tinggi, maka peralatan akan bekerja pada suatu daerah kerja yang non linier. Hal ini yang disebut sebagai over drive. 

Penempatan komponen yang kurang benar yang menyebabkan peralatan bekerja pada daerah kerja yang non linier. Jadi kesimpulannya intermodulation noise ini timbul dari ke-non linearity-an dari peralatan. Meskipun penyebab dari intermodulation noise ini berbeda dengan penyebab dari thermal noise, akan tetapi dampak serta bentuknya sama.

Comments

  1. By using CarRental8 you can find affordable car hire at over 50,000 international locations.

    ReplyDelete

Post a Comment

"Kalau mau Copy-Paste artikel boleh saja, tapi sumbernya ke blog ini"