V-Class 3 ::: Komunikasi Digital

SOAL!

1.       Jelaskan tentang teknik encoding Polar!

2.       Jelaskan tentang teknik encoding Unipolar!

3.       Jelaskan tentang teknik encoding Bipolar!

4.    Apakah yang anda ketahui tentang satelit?

5.    Sebutkan kelebihan dan kelemahan menggunakan jaringan satelit!

JAWABAN :

1.    Teknik Encoding Polar

Pengkodean Polar: NRZ-L, NRZ-I dan RZ

            NRZ-Level (NRZ-L) dan NRZ-Invert (NRZ-I) merupakan pengkodean digital polar. Disebut demikian karena keduanya menggunakan baik tegangan positif maupun tegangan negatif untuk membangkitkan sinyal digital. Pada NRZ-L bit 1 dan bit 0 direpresentasikan dengan level tegangan dari sinyal, sedangkan pada NRZ-I bit 1 dan bit 0 dibedakan oleh ada atau tidaknya perubahan level tegangan dari sinyal. Konversi data digital menjadi sinyal digital dengan menggunakan NRZ-L dan NRZ-I ditunjukkan dalam Gambar 1.

Gambar 1. Pengkodean digital dengan NRZ-L dan NRZ-I

            Seperti terlihat dalam Gambar 1, NRZ-L dan NRZ-I menggunakan tegangan positif dan negatif sebagai representasi bit. Pada NRZ-I tegangan dari sinyal akan berubah (berinversi) apabila bit berikutnya adalah bit 1. Sedangkan apabila bit berikutnya adalah bit 0, tidak ada perubahan sinyal. Dengan mengamati bentuk sinyal NRZ-L dan NRZ-I kita dapat melihat bahwa kedua modulasi polar ini masih akan mengalami apa yang disebut dengan baseline wandering. Pada NRZ-L baseline wandering akan terjadi apabila terdapat deretan panjang bit 1 atau bit 0, sedangkan pada NRZ-I baseline wandering hanya terjadi pada deretan panjang bit 0 saja. Dalam hal ini NRZ-I sedikit lebih baik daripada NRZ-L.

            Pada NRZ-L dan NRZ-I terlihat bahwa 1 bit elemen data direpresentasikan oleh 1 elemen sinyal waveform, sehingga m=1. Dengan demikian kecepatan sinyal rata-rata dari modulasi digital NRZ-L dan NRZ-I adalah S=R/2 baud.

            Bagaimana dengan bandwidth dari sinyal NRZ-L dan NRZ-I? Karakteristik dari bandwidth dari kedua model modulasi ditunjukkan dalam Gambar 2 dibawah ini.

            Variabel P pada sumbu vertikal dari gambar adalah densitas dari daya (Power density), yaitu jumlah daya pada setiap 1 Hz dari bandwidth. Terlihat bahwa sebagian besar daya berada di sekitar frekuensi 0 Hz. Hal ini berarti terdapat komponen DC yang membawa energi besar sekali. Dari sini dapat disimpulkan bahwa energi yang dibawa oleh NRZ-L dan NRZ-I tidak tersebar merata di kedua tegangan positif dan tegangan negatif. Dengan kata lain, masalah baseline wandering tak terhindarkan oleh kedua jenis modulasi digital ini.

Gambar 2. Karakteristik bandwidth dari NRZ-L dan NRZ-I

                Kekurangan dari NRZ-L dan NRZ-I diperbaiki oleh pengkodean digital return-to-zero (RZ). RZ menggunakan tiga level tegangan yaitu: tegangan positif, tegangan nol dan tegangan negatif seperti terlihat dalam Gambar 3. Dengan demikian persoalan munculnya komponen DC pada NRZ dapat dieliminasi oleh RZ.

Gambar 3. Pengkodean digital RZ dan karakteristik bandwidth RZ

            Pengkodean RZ selalu mengembalikan sinyal ke tegangan nol pada saat sinyal telah mencapai separo dari durasi sinyal. Tetapi karena RZ menggunakan 2 sinyal elemen untuk merepresentasikan sebuah elemen data, hal ini berakibat pada kenaikan bandwidth sebanyak dua kali lipat dibandingkan dengan bandwidth yang digunakan oleh NRZ. Perhatikan bahwa nilai m=1/2 dan kecepatan sinyal rata-rata adalah S=N baud.

            Selain itu, karena RZ membutuhkan tiga level tegangan maka perangkat dengan kompleksitas tinggi dibutuhkan untuk membangkitkan sinyal RZ. Kelemahan-kelemahan sinyal RZ tersebut di atas menjadi alasan sehingga dalam praktek komunikasi data RZ tidak digunakan.

2.    Teknik Encoding Unipolar

Pengkodean Unipolar: Non-Return-to-Zero

            Pengkodean data digital menjadi sinyal digital yang paling sederhana adalah non-return-to-zero (NRZ). NRZ juga disebut sebagai pengkodean digital unipolar karena sinyal yang dibangkitkan hanya menggunakan tegangan positif atau negatif saja. Perhatikan Gambar 4 untuk memahami bagaimana pengkodean digital dengan NRZ yang dibangkitkan dengan tegangan positif.

            Hubungan antara kecepatan sinyal dan kecepatan data dinyatakan dalam persamaan (1).

            Simbol S merepresentasikan kecepatan sinyal (signal rate) rata-rata dalam satuan baud, k adalah konstanta yang dapat berubah-ubah tergantung pada jenis modulasi yang digunakan, m adalah jumlah elemen data yang dapat dibawa oleh setiap elemen sinyal (waveform), dan R adalah kecepatan data (data rate). Untuk pengkodean data digital menjadi sinyal digitial, nilai rata-rata dari k adalah ½.

Gambar 4. Pengkodean digital NRZ

                Pada modulasi NRZ, bit 0 direpresentasikan oleh sinyal dengan tegangan 0 volt, sedangkan bit 1 direpresentasikan oleh sinyal dengan tegangan +V volt. Karena 1 elemen sinyal hanya membawa 1 elemen data, maka m=1. Berdasarkan persamaan (1) kita dapati bahwa kecepatan sinyal rata-rata adalah S=R/2 baud. Pengkodean ini disebut dengan NRZ karena sinyal tidak kembali ke 0 volt di tengah-tengah bit (bandingkan dengan modulasi manchester). Pengkodean NRZ dalam aplikasi nyata tidak digunakan karena jumlah daya yang dibutuhkan untuk membangkitkan 1 buah sinyal pada NRZ lebih besar.

3.    Teknik Encoding Bipolar

Pengkodean Bipolar: AMI dan Pseudoternary

            Pada bagian ini kita akan melihat dua macam pengkodean bipolar yang dikenal dengan nama Alternate Mark Inversion (AMI) dan Pseudoternary. Pengkodean bipolar dibuat untuk mengeliminasi kekurangan-kekurangan yang ada pada NRZ. Pada pengkodean AMI, elemen data dengan bit 1 direpresentasikan oleh sinyal yang beriversi bolak balik dari tegangan positif ke tegangan negatif atau sebaliknya dari tegangan negatif ke tegangan positif. Sedangkan elemen data dengan bit 0 direpresentasikan oleh tegangan 0 volt.

            Pada pengkodean peudoternary, elemen data dengan bit 0 direpresentasikan oleh sinyal yang beriversi bolak balik dari tegangan positif ke tegangan negatif atau sebaliknya dari tegangan negatif ke tegangan positif. Sedangkan elemen data dengan bit 1 direpresentasikan oleh tegangan 0 volt.

            Kedua jenis pengkodean bipolar ini direpresentasikan dalam Gambar 5. Seperti terlihat dalam gambar, pada pengkodean bipolar ini 1 elemen data direpresentasikan oleh 1 elemen sinyal, sehingga didapatkan nilai m=1. Dengan menggunakan persamaan (1) didapatkan bahwa kecepatan sinyal rata-rata adalah S=R/2 baud.

Gambar 5. Pengkodean digital dengan AMI dan Pseudoternary

            Keuntungan menggunakan menggunakan pengkodean bipolar adalah: pertama, tidak memiliki komponen DC, dan kedua, membutuhkan bandwidth dua kali lebih kecil daripada pengkodean dua-fasa yang telah kita bicarakan sebelumnya.

Gambar 6. Karakteristik bandwidth dari pengkodean bipolar

4.    Satelit

Satelit adalah alat elektronik yang mengorbit bumi yang mampu bertahan sendiri. Bisa diartikan sebagai repeater yang berfungsi untuk menerima signal gelombang microwave dari stasiun bumi, ditranslasikan frequensinya, kemudian diperkuat untuk dipancarkan kembali ke arah bumi sesuai dengan coveragenya yang merupakan lokasi stasiun bumi tujuan atau penerima.

            Satelit mempunyai sifat yang universal, dengan banyak kelenturan dalam aplikasinya, efisien dalam biaya, dan mampu menjawab berbagai masalah antara lain;

1. Komunikasi data maupun suara tanpa kabel

2. Menghubungkan satu perusahan dengan perusahaan yang lain

3. Menjawab kebutuhan akan transaksi finansial

4. Merupakan sarana untuk hubungan internet

5. Melalukan informasi video dan jaringan

            Salah satu aplikasi satelit adalah pemanfaatannya sebagai sarana komunikasi. Satelit komunikasi mempunyai banyak keuntungan dibanding dengan sistem komunikasi terestrial.

5.    Kelebihan dan Kelemahan Jaringan Satelit

Paling tidak ada 7 keunggulan satelit komunikasi dibanding dengan komunikasi terestrial. Keunggulan tersebut antara lain;

1)  Universal, artinya satelit komunikasi dapat digunakan dimana saja. Sebuah satelit mampu merangkum sampai 1/3 luas permukaan Bumi. Selain itu biaya yang dibutuhkan jauh lebih sedikit dari biaya yang digunakan pada sistem komunikasi terestrial. Dengan konstelasi tiga satelit yang ditempatkan pada ketinggian tertentu maka seluruh permukaan Bumi dapat di jangkau

2)   Versatile, serba guna melalukan informasi dalam beragam bentuk, data, video, suara ataupun aplikasi multimedia lainnya mulai dari sarana hiburan, sampai ke jaringan selular dan warta berita. Akibat sifat serbaguna ini penggunaan satelit berdampak pada banyak hal;

a)      Memberikan kemudahan bagi dunia usaha dalam bertransaksi sekaligus melayani 
       banyak pengguna secara simultan.

b)      Memunculkan inovasi dan regulasi baru yang semakin lepas dari pengaturan 
       kekuasaan.

c)      Infrastruktur komunikasi akan tersebar ke seluruh pelosok tanpa dibatasi oleh batas 
       negara dan geografi. Menjadi alternatif pengganti sarana komunikasi terestrial dengan 
       keunggulan teknologi yang lebih akurat dan biaya yang semakin murah.

3)   Reliable, handal dan dapat dipercaya. Satelit merupakan sarana yang bisa membantu kebutuhan dunia usaha untuk melakukan komunikasi secara cepat dan akurat, terutama pada kondisi dimana jaringan internet protocol, IP terrestrial sering bertabrakan dengan bermacam topologi jaringan yang semrawut (congestion) dan parah (latency). Jaringan satelit dapat melayani ratusan lokasi dengan standard kualitas yang sama tanpa terhambat oleh batas-batas geografi.

4)    Seamless, sempurna. Satelit sebagai media penyiaran membuat komunikasi terdistribusi secara simultan dan ideal dari sumbernya ke ribuan lokasi dalam tempo dan waktu yang bersamaan(real time).

5)   Fast, cepat tidak seperti komunikasi terrestrial yang lambat dan mahal. Jaringan satelit dapat menghubungkan kota, daerah dan tempat yang terisolir, melintasi daerah dimana penggunaan kabel tembaga dan serat optik menjadi mahal. Jaringan satelit dapat di set-up dengan cepat dalam melayani kebutuhan pasar.

6)   Expandable, dapat diperluas skala jangkauannya termasuk juga kebutuhan akan lebar pita (bandwith), selain itu kebutuhan pengguna dapat dikoordinasikan dengan penjual dan pengembang dibandingkan dengan jaringan konvensional yang membutuhkan terminal baru yang tentu saja akan memerlukan biaya tambahan.

7)   Flexible, satelit dengan mudah bisa diintegrasikan dengan cara melengkapi, menambah maupun memperluas jaringan komunikasi. Memberikan solusi atas keterbatasan infrastruktur maupun geografi yang sering ditemukan dalam komunikasi terrestrial.

Adapun kekurangan dari jaringan satelit adalah sebagai berikut:

1)      Up Front Cost tinggi: Contoh : untuk Satelit GEO: Spacecraft, Ground Segment & Launch = US $ 
       200 jt, Asuransi: $ 50 jt.

2)      Distance insensitive: Biaya komunikasi untuk jarak pendek maupun jauh relatif sama.

3)      Hanya ekonomis jika jumlah User besar dan kapasitas digunakan secara intensif.

4)      Delay propagasi besar.

5)      Rentan terhadap pengaruh atmosfer

6)      Besarnya throughput akan terbatasi karena delay propagasi satelit geostasioner. Kini berbagai teknik 
       protokol link sudah dikembangkan sehingga dapat mengatasi problem tersebut.

7)      Diantaranya penggunaan Forward Error Correction yang menjamin kecilnya kemungkinan 
       pengiriman ulang.

8)    Waktu yang dibutuhkan dari satu titik di atas bumi ke titik lainnya melalui satelit adalah sekitar 700 milisecond (latency), sementara leased line hanya butuh waktu sekitar 40 milisecond. Hal ini disebabkan oleh jarak yang harus ditempuh oleh data yaitu dari bumi ke satelit dan kembali ke bumi. Satelit geostasioner sendiri berketinggian sekitar 36.000 kilometer di atas permukaan bumi.

9)      Sangat sensitif cuaca dan Curah Hujan yang tinggi, Semakin tinggi frekuensi sinyal yang dipakai 
       maka akan semakin tinggi redaman karena curah hujan.

10)  Rawan sambaran petir.

11)  Sun Outage, Sun outage adalah kondisi yang terjadi pada saat bumi-satelit-matahari berada dalam satu garis lurus.. Energi thermal yang dipancarkan matahari pada saat sun outage mengakibatkan interferensi sesaat pada semua sinyal satelit, sehingga satelit mengalami kehilangan komunikasi dengan stasiun bumi.