Transmisi Data

TRANSMISI DATA

Konsep dan Terminologi

            Transmisi data terjadi diantara transmitter dan receiver melalui beberapa media transmisi. Media transmisi dapat diklasifikasi sebagai terpandu (Guided) atau tak terpandu (Unguided). Dengan media terpandu (guided media), gelombang dikendalikan sepanjang jalur fisik; contoh-contoh guided media adalah twisted pair, kabel koaksial, serta serat optik. Media tak terpandu (unguided media), juga disebut nirkabel, menyediakan alat untuk mentransmisi gelombang elektromagnetik, tetapi tidak mengendalikannya, contohnya adalah perambatan (propagation) melalui udara, ruang hampa udara, dan air laut. Istilah link langsung (direct langsung) digunakan untuk menunjukkan jalur transmisi antara dua perangkat dimana sinyal dirambatkan secara langsung dari transmitter menuju receiver tanpa melalui peralatan perantara, berbeda dengan amplifier atau repeater yang digunakan untuk meningkatkan kekuatab sinyal. Media transmisi terpandu 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) terpandu, lebih dari dua perangkat membagi media yang sama. Sebuah transmisi dapat berupa simplex (simpleks), half duplex (dupleks setengah), atau full duplex (dupleks penuh).

Transmisi Simplex

Simplex adalah salah satu bentuk komunikasi antara dua belah pihak, di mana sinyal-sinyal dikirim secara satu arah. Metode transmisi ini berbeda dengan metode full-duplexyang mampu mengirim sinyal dan menerima secara sekaligus dalam satu waktu, atau half-duplex yang mampu mengirim sinyal dan menerima sinyal meski tidak dalam satu waktu. Transmisi secara simplex terjadi di dalam beberapa teknologikomunikasi, seperti siaran televisi atau siaran radio.

Transmisi simplex tidak digunakan dalam komunikasi jaringan karenanode-node dalam jaringan umumnya membutuhkan komunikasi secara dua arah. Memang, beberapa komunikasi dalam jaringan, seperti video streaming, terlihat seperti simplex, tapi sebenarnya lalu lintas komunikasi terjadi secara dua arah, apalagi jika protokol TCP yang digunakan sebagai protokol lapisan transportnya.

Full-duplex

Dalam komunikasi full-duplex, dua pihak yang saling berkomunikasi akan mengirimkan informasi dan menerima informasi dalam waktu yang sama, dan umumnya membutuhkan dua jalur komunikasi.

Komunikasi full-duplex juga dapat diraih dengan menggunakan teknik multiplexing, di mana sinyal yang berjalan dengan arah yang berbeda akan diletakkan pada slot waktu (time slot) yang berbeda. Kelemahan teknik ini adalah bahwa teknik ini memotong kecepatan transmisi yang mungkin menjadi setengahnya.

Half-duplex

Half-duplex merupakan sebuah mode komunikasi di mana data dapat ditransmisikan atau diterima secara dua arah tapi tidak dapat secara bersama-sama. Contoh paling sederhana adalah walkie-talkie, di mana dua penggunanya harus menekan sebuah tombol untuk berbicara dan melepaskan tombol tersebut untuk mendengar. Ketika dua orang menggunakan walkie-talkie untuk berkomunikasi pada satu waktu tertentu, hanya salah satu di antara mereka yang dapat berbicara sementara pihak lainnya mendengar. Jika kedua-duanya mencoba untuk berbicara secara serentak, kondisi "collision" (tabrakan) pun terjadi dan kedua pengguna walkie-talkie tersebut tidak dapat saling mendengarkan apa yang keduanya kirimkan.

Frekuensi, Spektrum, dan Bandwidth

Frekuensi adalah kecepatan [dalam putaran per detik, atau Hertz(Hz)] dimana 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 merupakan ukuran posisi relatif dalam suatu waktu di dalam satu periode sinyal. Panjang gelombang () dari sebuah sinyal adalah jarak yang ditempati  oleh satu siklus tunggal, atau dengan kata lain, jarak antara dua titik dari fase yang bersesuaian dari dua putaran yang bersesuaian dari dua putaran yang berurutan.

Spektrum sebuah sinyal adalah rentang frekuensi di mana spektrum berada. Bandwidth mutlak dari suatu sinyal adalah lebar spektrum. Bagaimanapun juga, sebagian besar energi dalam sinyal ditempatkan pada suatu band (pita) frekuensi yang relatif sempit. Band ini disebut sebagai bandwidth efektif, atau hanya bandwidth.

Konsep Time Domain

Bila dipandang dalam fungi waktu, sebuah sinyal elektromagnetik dapat berupa:

1.    Sinyal kontinu adalah sinyal dimana intensitasnya berubah-ubah dalam bentuk halus sepanjang waktu, tidak ada sinyal yang terputus. Sinyal ini menggambarkan percakapan.

2.    Sinyal diskrete adalah sinyal dimana intenstasnya mempertahankan level yang konstan selama beberapa periode waktu kemudian berubah ke level konstan yang lain. Sinyal ini menggambarkan biner 1 dan 0.

3.    Sinyal periodik adalah sinyal yang berulang dalam interval waktu tertentu sehingga memiliki pola pengulangan.

4.    Sinyal aperiodik adalah sinyal yang tidak memperhatikan pola pengulangan setiap waktu dan terlihat random.

Gelombang sinus adalah sinyal periodik yang fundamental, dapat digambarkan oleh tiga parameter, yaitu:

a)    Amplitudo puncak (A) adalah nilai tertinggi atau kekuatan sinyal setiap waktu. Biasanya diukur dalam volts.

b)    Frekuensi (f) adalah rate (dalam putaran per detik, atau Hertz (Hz) dimana sinyal berulang-ulang.

c)    Fase (Ø) adalah ukuran posisi relative dalam satu waktu didalam satu periode sinyal.

Sinyal Kontinu dan Diskret

Sinyal Periodik

Tiga karakteristik penting sinyal periodik : 

• Amplitudo, ukuran sinyal pada waktu tertentu
• Frekuensi, kebalikan dari periode (1/T) atau banyaknya pengulangan periode per detik (Hz atau cycles per second) atau ukuran dari jumlah berapa kali seluruh gelombang berulang.
• Phase, ukuran dari posisi relatif pada suatu saat dengan tidak melewati periode tunggal dari sinyal.

KONSEP FREKUENSI-DOMAIN

Gambar 2.5 menunjukkan contoh sinyal s(t) = sin (2π f₁t)+ 1/3 sin (2π (3f₁)t).

Dari gambar dapat dilihat bahwa : 

• frekuensi kedua merupakan suatu perkalian integral dari frekuensi pertama sehingga frekuensi akhir dinyatakan sebagai frekuensi utama 
• periode total sinyal sama dengan periode dari frekuensi utama; periode dari sin(2π f₁t) adalah T=1/f₁ dan periode dari s(t) juga T (lihat gambar 2.5.c).

Jadi semua sinyal apapun dapat dibuat dari komponen-komponen frekuensi, dimana tiap-tiap komponen adalah gelombang sinusoidal. Hal ini dikenal dengan analisis Fourier.

Gambar 2. 5.a menunjukkan fungsi frekuensi-domain untuk sinyal dari gambar 2.5.c dalam hal ini s(f) adalah discrete. Gambar 2.5.b menunjukkan fungsi frekuensi-domain untuk pulsa kotak tunggal yang mempunyai nilai 1 antara -x/2 dan x/2, dan 0 dilain tempat, dalam hal ini s(f) adalah continuous

TRANSMISI DATA ANALOG DAN DIGITAL

Istilah analog dan digital berhubungan dengan continuous dan discrete yang dalam komunikasi data dipakai dalam tiga konteks : 

• data, didefinisikan sebagai entity yang mengandung sesuatu arti

·         signaling (pen-sinyal-an), adalah tindakan penyebaran sinyal melalui suatu medium yang sesuai.

·         transmisi, adalah komunikasi dari data dengan penyebaran dan pemrosesan sinyal

DATA

Data analog diperoleh pada nilai-nilai continuous dalam beberapa interval. Contoh : suara, video. Data digital didapat pada nilai-nilai discrete. Contoh : text dan integer(Kode yang dipakai umum adalah ASCII (American Standart Code for Information Interchange) yang memakai 8 bit data per karakter).

SINYAL

Sinyal analog adalah gelombang elektromagnetik continuous yang disebar melalui suatu media, tergantung pada spektrumnya. Sinyal digital adalah serangakaian pulsa tegangan yang dapat ditransmisikan melalui suatu medium kawat.

Contoh :

Sinyal suara mempunyai spektrum 20 Hz sampai 20 KHz tetapi standart spektrumnya antara 300 sampai 3400 Hz yang mana pada range ini cukup untuk mereproduksi suara, meminimalkan keperluan akan kapasitas transmisi dan boleh menggunakan telephone biasa. Sinyal ini ditransmisikan melalui sistim telephone ke suatu receiver.

Sinyal video terdiri dari komponen digital dan analog. Dimana mengunakan pulsa-pulsa untuk line vertikal. Semuanya ini merupakan pulsa-pulsa digital yang di-sinkron-kan (synchronisasi) yang dikirim antara tiap line dari sinyal video. Yang perlu diperhatikan disini yaitu timing dari sistim dan bandwidth yang diperlukan untuk sinyal video. Hal ini akan mempengaruhi hasil dan resolusi dari gambar video.

DATA DAN SINYAL

Data analog dapat merupakan sinyal analog. Demikian pula,data digital dapat merupakan sinyal digital. Pada gambar 2.13, data digital dapat juga dijadikan sinyal analog dengan memakai modem (modulator/demodulator) sedangkan data analog dapat dijadikan sinyal digital dengan memakai codec (coder-decoder).

 

 Lihat tabel berikut yang merangkum metode transmisi data : 

·         Data dan Sinyal

·         Perlakuan Sinyal

Transmisi analog adalah suatu upaya mentransmisi sinyal analog tanpa memperhatikan muatannya; sinyal-sinyalnya dapat mewakili data analog atau data digital. Untuk jarak yang jauh dipakai amplifier yang akan menambah kekuatan sinyal sehingga menghasilkan distorsi yang terbatas.

Transmisi digital, berhubungan dengan muatan dari sinyal. Untuk mencapai jarak yang jauh dipakai repeater yang menghasilkan sinyal sebagai '1' atau '0' sehingga tidak terjadi distorsi.

Alasan-alasan digunakannya teknik pen-sinyal-an digital : 

• Teknologi digital : adanya teknologi LSI dan VLSI menyebabkan penurunan biaya dan ukuran circuit digital.
• Keutuhan data : terjamin karena penggunaan repeater dibandingkan amplifier sehingga transmisi jarak jauh tidak menimbulkan banyak error.
• Penggunaan kapasitas : agar efektif digunakan teknik multiplexing dimana lebih mudah dan murah dengan teknik digital daripada teknik analog.
• Keamanan dan privasi : teknik encryption dapat diaplikasikan ke data digital dan ke analog yang sudah mengalami digitalisasi.
• Integrasi : karena semua sinyal (data analog dan digital) diperlakukan secara digital maka mempunyai bentuk yang sama, dengan demikian secara ekonomis dapat diintegrasikan dengan suara (voice), video dan data digital.

2.3 KELEMAHAN-KELEMAHAN TRANSMISI

Pada sistim komunikasi manapun, sinyal yang diterima akan selalu berbeda dari sinyal yang dikirim. Pada sinyal analog, hal ini berarti dihasilkan variasi modifikasi random yang menurunkan kualitas sinyal. Pada sinyal digital, yaitu terjadinya bit error artinya binary '1' akan menjadi binary '0' dan sebaliknya.

Kelemahan yang paling signifikan yaitu : 

• Attenuation dan attenuation distorsi (pelemahan dan distorsi oleh pelemahan).
• Delay distorsi (distorsi oleh delay).
• Noise.

ATTENUATION

Kekuatan sinyal akan melemah karena jarak yang jauh melalui medium transmisi apapun.

Tiga pertimbangan untuk perancangan transmisi : 

1. Sinyal yang diterima harus mempunyai kekuatan yang cukup sehingga penerima dapat mendeteksi dan mengartikan sinyal tersebut.
2. Sinyal harus mencapai suatu level yang cukup tinggi daripada noise agar diterima tanpa error.
3. Attenuation adalah suatu fungsi dari frekuensi.

Masalah pertama dan kedua dapat diatasi dengan menggunakan sinyal dengan kekuatan yang mencukupi dan amplifier-amplifier atau repeater-repeater. Masalah ketiga, digunakan teknik untuk meratakan attenuation melalui suatu band frekuensi dan amplifier yang memperkuat frekuensi tinggi daripada frekuesi rendah.

DELAY DISTORTION

Terjadi akibat kecepatan sinyal yang melalui medium berbeda-beda sehingga tiba pada penerima dengan waktu yang berbeda. Hal ini merupakan hal yang kritis bagi data digital yang dibentuk dari sinyal-sinyal dengan frekuensi-frekuensi yang berbeda -beda sehingga menyebabkan intersymbol interference.

Contoh attenuation dapat dilihat gambar 2.14a. Grafik no.1 menggambarkan attenuation tanpa equalisasi (perataan) dimana terlihat frekuensi-frekuensi tinggi mengalami pelemahan yang lebih besar daripada frekuensi-frekuensi rendah. Grafik no.2 menunjukkan efek dari equalisasi

NOISE

Noise adalah tambahan sinyal yang tidak diinginkan yang masuk dimanapun diantara

transmisi dan penerima.

Dibagi dalam empat kategori : 

·         Thermal noise,

o   Disebabkan oleh agitasi termal elektron dalam suatu konduktor 

o   Sering dinyatakan sebagai white noise

o   Tidak dapat dilenyapkan

o   Besar thermal noise (dalam watt) dengan bandwidth W Hz

dapat dinyatakan sebagai :

N = k TW

dimana :    N = noise power density

k  = konstanta Boltzman = 1,3803 x 10 J/ K

T  = temperatur ( K)

·         Intermodulation noise

o   Disebabkan karena sinyal-sinyal pada frekuensi-frekuensi yang berbeda tersebar pada medium transmisi yang sama sehingga menghasilkan sinyal-sinyal pada suatu frekuensi yang merupakan penjumlahan atau pengalian dari dua frekuensi asalnya. misalnya : sinyal dengan frekuensi f1 dan f2 maka akan mengganggu sinyal dengan frekuensi f1+ f2

o   Hal ini timbul karena ketidak linearan dari transmitter, receiver atau sistim transmisi.

·         Crosstalk

o   Adalah suatu penghubung antar sinyal yang tidak diinginkan

o   Dapat terjadi oleh hubungan elektrikal antara kabel yang letaknya berdekatan dan dapat pula karena energi dari gelombang microwave.

·         Impulse noise

o   Terdiri dari pulsa-pulsa tak beraturan atau spike-spike noise dengan durasi pendek dan dengan amplitudo yang relatif tinggi.

o   Dihasilkan oleh kilat, dan kesalahan dan cacat dalam sistim komunikasi

o   Noise ini merupakan sumber utama error dalam komunikasi data digital dan hanya merupakan gangguan kecil bagi data analog.

Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.15.

KAPASITAS CHANNEL

Kapasitas channel (kanal) menyatakan kecepatan yang mana data dapat ditransmisikan melalui suatu path komunikasi yang diberikan, atau channel, dibawah kondisi-kondisi tertentu yang diberikan.

Ada empat konsep disini yang akan dihubungan satu sama lain :  

·         Data rate      : adalah kecepatan, dalam bit per second (bps), dimana data dapat berkomunikasi.

·         Bandwidth  : adalah bandwidth dari sinyal transmisi yang dimiliki oleh transmitter dan sifat dasar medium transmisi, dinyatakan dalam cycles per   second, atau hertz.

·         Noise            : level noise rata-rata yang melalui path komunikasi.

• Error rate    : kecepatan dimana error dapat terjadi.

Kapasitas channel dibatasi oleh keadaan fisik dari medium transmisi atau dari dari sumber-sumber lainnya.