191 Siswoyo. 2008. Teknik Listrik Industri Jilid 1, 2, 3. Jakarta: Direktorat Pembinaan
Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional.
Sutanto.1987. Mikroelektronika Sistem Digital dan rangkaian Analog, Penerbit Erlangga.
Utomo, Pristiadi. 2008. Konsep Dasar Listrik Dinamis. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen
Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional.
A. Lembar Kerja Kapasitor dan Induktor
B. Alat dan Bahan
1. Modul percobaan kapasitor dan inductor 2. Generator fungsi
3. Osiloskop 4. Catu daya
5. 2 buah Multi meter 6. Kabel penghubung 12 buah
7. Stopwatch
C. Keselamatan dan Kesehatan Kerja
Hati-hati dengan arus dan tegangan 220 volt
D. Langkah Kerja 1. Kapasitansi
a. Buat rangkaian seperti Gambar 5.89, atur suplai tegangan variabel arus sebesar 10 Volt.
b. Naikkan posisi saklar, catat tegangan saat proses pengisian charging dalam selang waktu t = 0 detik sampai t = 60 detik ditentukan asisten.
Gambar 89
192 c. Ubah posisi sakelar ke bawah, amati proses pembuangan discharging
pada voltmeter catat besar tegangan yang terjadi dalam selang waktu t = 0 detik sampai t = 60 detik.
2. Hubungan Seri dan Paralel Kapasitor
a. Buat rangkaian seperti Gambar 5.90.
Gambar 90
b. Atur generator fungsi pada frekuensi 200 Hz dan amplitudo tegangan 5 volt-ptp, bentuk gelombang persegi.
c. Amati bentuk gelombang yang terjadi pada osiloskop dan gambarkan pada kertas milimeter blok, hitung konstanta waktunya.
d. Ubah frekuensi generator menjadi 20 Hz, dengan mengunakan resistor 10 kΩ. Gambarkan bentuk gelombangnya pada milimeter blok, hitung
konstanta waktunya.
3. Induktansi
a. Buat rangkaian seperti Gambar 5.91.
Gambar 91
b. Atur fungsi generator menjadi gelombang persegi 100 H, amplitudo 5 volt- ptp probe Y1
c. Amati gelombang arus pada probe Y2. d. Gambarkan hasil pengamatan pada milimeter blok, dan hitung konstanta
waktunya.
193
4. Kapasitansi Dalam Rangkaian Arus Bolak-Balik.
a. Buat rangkaian separti Gambar 92.
Gambar 92
b. Atur fungsi generator pada gelombang sinusoidal dengan frekuensi 400 Hz, Amplitudo keluaran harus tetap sebesar 5 volt-ptp.
c. Catat besar arus yang terjadi probe Y2, amati dan gambar bentuk gelombang arus Y2 dan tegangan Y1-ptp.
d. Ulangi pengamatan untuk frekuensi 10 kHz,dengan tegangan keluaran diatur tetap 5 volt-ptp. Catat besar serta gambarkan bentuk gelombang
arus dan tegangan. e. Atur kembali fungsi generator menjadi 400 Hz, lepaskan hubungan
resistor 1 kΩ dan hubungkan dengan kapasitor 100 nF. Catat besar serta gambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan.
f. Ulangi percobaan untuk frekuensi 4 kHz.
E. Lembar Latihan
1. Jika kuat arus dalam sepotong kawat penghantar = 2 ampere, berapakah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penampang kawat
penghantar tersebut selama 1 menit? q = 120 coulomb
2. Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360 coulomb dalam waktu 1 menit, tentukan kuat arus listrik yang melintasi
kawat penghantar tersebut I = 36060 = 6 A
3. Berapa kuat arus yang mengalir pada rangkaian berikut ini? a. I = 410 x 5 A=2 A
Gambar rangkaian lampu dan ampermeter
194 4. Arus sebesar 5 amper mengalir dalam penghantar metal, berapa coulomb
besar muatan q yang berpindah selama 1 menit? 5. Berapa besar kuat arus listrik yang memindahkan muatan 30 coulomb
melalui sebuah penghantar tiap menit? 6. Apa yang dinamakan dengan komponen aktif dan komponen pasif ?
7. Sebutkan beberapa komponen yang tergolong komponen aktif dan pasif. 8. Apa yang disebut dengan sensor dan transduser, dan sebutkan macam-
macamnya.
B. Elektronika Digital
B.1. Sistem Bilangan
1. Lembar Informasi Sistem bilangan number sistem adalah suatu cara untuk mewakili besaran dari
suatu item fisik. Sistem bilangan yang banyak dipergunakan oleh manusia adalah sistem biilangan desimal, yaitu sistem bilangan yang menggunakan 10
macam simbol untuk mewakili suatu besaran. Sistem ini banyak digunakan karena manusia mempunyai sepuluh jari untuk dapat membantu perhitungan.
Lain halnya dengan komputer, logika di komputer diwakili oleh bentuk elemen dua keadaan yaitu off tidak ada arus dan on ada arus. Konsep inilah yang
dipakai dalam sistem bilangan binary yang mempunyai dua macam nilai untuk mewakili suatu besaran nilai.
Selain sistem bilangan biner, komputer juga menggunakan sistem bilangan oktal dan hexadesimal. Berikut akan dijelaskan teori bilangan.
Bilangan Desimal
Sistem ini menggunakan 10 macam simbol yaitu 0,1,2,3,4,5,6,7,8,dan 9. Sistem ini menggunakan basis 10. Bentuk nilai ini dapat berupa integer desimal atau
pecahan. Integer desimal :
adalah nilai desimal yang bulat, misalnya 8598 dapat diartikan :
8 x 10
3
= 8000 5 x 10
2
= 500 9 x 10
1
= 90 8 x 10
= 8 8598
position valuepalce value absolute value
Absolute value merupakan nilai untuk masing-masing digit bilangan, sedangkan position value adalah merupakan penimbang atau bobot dari
195 masing-masing digit tergantung dari letak posisinya, yaitu nernilai basis
dipangkatkan dengan urutan posisinya.
Pecahan desimal : Adalah nilai desimal yang mengandung nilai pecahan dibelakang koma,
misalnya nilai 183,75 adalah pecahan desimal yang dapat diartikan : 1 x 10
2
= 100 8 x 10
1
= 80 3 x 10
= 3 7 x 10
–1
= 0,7 5 x 10
–2
= 0,05 183,75
Bilangan Biner Sistem bilangan biner menggunakan 2 macam simbol bilangan berbasis 2 digit
angka, yaitu 0 dan 1. Berikut pembobotan bilangan biner
Contoh bilangan 1001 dapat diartikan : 1 0 0 1
1 x 2 = 1
0 x 2
1
= 0 0 x 2
2
= 0 1 x 2
3
= 8 10
10
Operasi aritmetika pada bilangan Biner: a. Penjumlahan
Dasar penjmlahan biner adalah : 0 + 0 = 0
0 + 1 = 1 1 + 0 = 1
1 + 1 = 0
dengan carry of 1, yaitu 1 + 1 = 2, karena digit terbesar biner 1, maka harus dikurangi dengan 2 basis, jadi 2
– 2 = 0 dengan carry of 1 contoh :
1111 10100 +
100011
196 b. Pengurangan
Bilangan biner dikurangkan dengan cara yang sama dengan pengurangan bilangan desimal. Dasar pengurangan untuk masing-masing digit bilangan biner
adalah : 0 - 0 = 0
1 - 0 = 1 1 - 1 = 0
– 1 = 1 dengan borrow of 1, pijam 1 dari posisi sebelah kirinya.
Contoh : 11101
1011 - 10010
c. Perkalian Dilakukan sama dengan cara perkalian pada bilangan desimal. Dasar perkalian
bilangan biner adalah : 0 x 0 = 0
1 x 0 = 0 0 x 1 = 0
1 x 1 = 1
Contoh: Desimal
Biner 14
12 x 28
14 +
168 1110
1100 x 0000
0000 1110
1110 + 10101000
d. Pembagian Pembagian biner dilakukan juga dengan cara yang sama dengan bilangan
desimal. Pembagian biner 0 tidak mempunyai arti, sehingga dasar pemagian biner adalah :
0 : 1 = 0 1 : 1 = 1
197 Contoh:
Desimal Biner
5 125 \ 25 10 -
25 25 -
101 1111101\ 11001 101 -
101 101 -
0101 101 -
Bilangan Oktal Sistem bilangan Oktal menggunakan 8 macam simbol bilangan berbasis 8 digit
angka, yaitu 0 ,1,2,3,4,5,6,7. Position value sistem bilangan octal adalah perpangkatan dari nilai 8.
Contoh : 12
8
= ……
10
2 x 8 = 2
1 x 8
1
= 8 10
Jadi 10
10
Operasi Aritmetika pada Bilangan Oktal a. Penjumlahan
Langkah-langkah penjumlahan octal :
o
tambahkan masing-masing kolom secara desimal o
rubah dari hasil desimal ke octal o
tuliskan hasil dari digit paling kanan dari hasil octal o
kalau hasil penjumlahan tiap-tiap kolom terdiri dari dua digit, maka digit paling kiri merupakan carry of untuk penjumlahan kolom selanjutnya.
Contoh : Desimal
Oktal 21
87 + 108
25 127 +
154 5
10
+ 7
10
= 12
10
= 14
8
2
10
+ 2
10
+ 1
10
= 5
10
= 5
8
1
10
= 1
10
= 1
8
198 b. Pengurangan
Pengurangan Oktal dapat dilakukan dengan cara yang sama dengan pengurangan bilangan desimal.
Contoh :
Desimal Oktal
108 87 -
21 154
127 - 25
4
8
- 7
8
+ 8
8
borrow of = 5
8
5
8
- 2
8
- 1
8
= 2
8
1
8
- 1
8
= 0
8
c. Perkalian Langkah
– langkah : -
kalikan masing-masing kolom secara desimal -
rubah dari hasil desimal ke octal -
tuliskan hasil dari digit paling kanan dari hasil octal -
kalau hasil perkalian tiap kolol terdiri dari 2 digit, maka digit paling kiri merupakan carry of untuk ditambahkan pada hasil perkalian kolom
selanjutnya.
Contoh :
Desimal Oktal
14 12 x
28 14 +
168 16
14 x 70
4
10
x 6
10
= 24
10
= 30
8
4
10
x 1
10
+ 3
10
= 7
10
= 7
8
16 14 x
70 16
1
10
x 6
10
= 6
10
= 6
8
1
10
x 1
10
= 1
10
= 1
8
16 14 x
70 16 +
250 7
10
+ 6
10
= 13
10
= 15
8
1
10
+ 1
10
= 2
10
= 2
8
199 d. Pembagian
Desimal Oktal
12 168 \ 14 12
- 48
48 –
14 250 \ 16 14 - 14
8
x 1
8
= 14
8
110 110 - 14
8
x 6
8
= 4
8
x 6
8
= 30
8
0 1
8
x 6
8
= 6
8
+ 110
8
Bilangan Hexadesimal Sistem bilangan Oktal menggunakan 16 macam simbol bilangan berbasis 8 digit
angka, yaitu 0 ,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E dan F. Dimana A = 10, B = 11, C= 12, D = 13 , E = 14 dan F = 15
Position value sistem bilangan octal adalah perpangkatan dari nilai 16.
Contoh : C7
16
= ……
10
7 x 16 = 7
C x 16
1
= 192 199
Jadi 199
10
Operasi Aritmetika Pada Bilangan Hexadesimal a. Penjumlahan
Penjumlahan bilangan hexadesimal dapat dilakukan secara sama dengan penjumlahan bilangan octal, dengan langkah-langkah sebagai berikut :
Langkah-langkah penjumlahan hexadesimal : -
tambahkan masing-masing kolom secara desimal -
rubah dari hasil desimal ke hexadesimal -
tuliskan hasil dari digit paling kanan dari hasil hexadecimal -
kalau hasil penjumlahan tiap-tiap kolom terdiri dari dua digit, maka digit paling kiri merupakan carry of untuk penjumlahan kolom selanjutnya.
Contoh : Desimal
Hexadesimal 2989
1073 + 4062
BAD 431 +
FDE D
16
+ 1
16
= 13
10
+ 1
10
= 14
10
= E
16
A
16
+ 3
16
= 10
10
+ 3
10
= 13
10
=D
16
B
16
+ 4
16
= 11
10
+ 4
10
= 15
10
= F
16
200 b. Pengurangan
Pengurangan bilangan hexadesimal dapat dilakukan secara sama dengan pengurangan bilangan desimal.
Contoh :
Desimal Hexadesimal
4833 1575 -
3258 12E1
627 - CBA
16
10
pinjam + 1
10
- 7
10
= 10
10
= A
16
14
10
- 7
10 -
- 1
10
dipinjam = 11
10
=B
16
16
10
pinjam + 2
10
- 6
10
= 12
10
= C
16
1
10
– 1
10
dipinjam 0
10
= 0
16
c. Perkalian Langkah
– langkah : -
kalikan masing-masing kolom secara desimal -
rubah dari hasil desimal ke octal -
tuliskan hasil dari digit paling kanan dari hasil octal -
kalau hasil perkalian tiap kolol terdiri dari 2 digit, maka digit paling kiri merupakan carry of untuk ditambahkan pada hasil perkalian kolom selanjutnya.
Contoh:
Desimal Hexadesimal
172 27 x
1204 344 +
4644 AC
1B x 764
C
16
x B
16
=12
10
x 11
10
= 84
16
A
16
x B
16
+8
16
= 10
10
x 11
10
+8
10
=76
16
AC 1B x
764 AC
C
16
x 1
16
= 12
10
x 1
10
=12
10
=C
16
A
16
x 1
16
= 10
10
x1
10
=10
10
=A
16
AC 1B x
764 AC +
1224 6
16
+ C
16
= 6
10
+ 12
10
= 18
10
=12
16
7
16
+A
16
+1
16
= 7
10
x 10
10
+ 1
10
=18
10
= 12
16
201 d. Pembagian
Contoh :
Desimal Hexadesimal
27 4646 \ 172 27-
194 189
– 54
54 –
1B 1214 \ AC 10E - 1B
16
xA
16
= 27
10
x10
10
=270
10
= 10E
16
144 144- 1B
16
x C
16
= 27
10
x 10
10
= 3240
10
0 = 144
16
Konversi Bilangan Konversi bilangan adalah suatu proses dimana satu sistem bilangan dengan
basis tertentu akan dijadikan bilangan dengan basis yang lain. Konversi dari bilangan Desimal
1. Konversi dari bilangan Desimal ke biner Yaitu dengan cara membagi bilangan desimal dengan dua kemudian diambil
sisa pembagiannya. Contoh :
45 10 = …..2 45 : 2 = 22 + sisa 1
22 : 2 = 11 + sisa 0 11 : 2 = 5 + sisa 1
5 : 2 = 2 + sisa 1 2 : 2 = 1 + sisa 0
1011012 ditulis dari bawah ke atas 2. Konversi bilangan Desimal ke Oktal
Yaitu dengan cara membagi bilangan desimal dengan 8 kemudian diambil sisa pembagiannya
Contoh : 385 10 = ….8
385 : 8 = 48 + sisa 1 48 8 = 6 + sisa 0
6018 3. Konversi bilangan Desimal ke Hexadesimal
Yaitu dengan cara membagi bilangan desimal dengan 16 kemudian diambil sisa pembagiannya
202 Contoh :
1583 10 = ….16 1583 : 16 = 98 + sisa 15
96 : 16 = 6 + sisa 2 62F 16
Konversi dari sistem bilangan Biner 1. Konversi ke desimal
Yaitu dengan cara mengalikan masing-masing bit dalam bilangan dengan position valuenya.
Contoh : 1 0 0 1
1 x 2 = 1
0 x 2
1
= 0 0 x 2
2
= 0 1 x 2
3
= 8 10
10
2. Konversi ke Oktal Dapat dilakukan dengan mengkonversikan tiap-tiap tiga buah digit biner yang
dimulai dari bagian belakang.
Contoh : 11010100 2 = ………8
11 010 100 3 2
4 Begitu seterusnya untuk yang lain.
3. Konversi ke Hexademial
Dapat dilakukan dengan mengkonversikan tiap-tiap empat buah digit biner yang dimulai dari bagian belakang.
Contoh : 11010100
1101 0100
D 4
Konversi dari sistem bilangan Oktal 1. Konversi ke Desimal
Yaitu dengan cara mengalikan masing-masing bit dalam bilangan dengan position valuenya.
203 Contoh :
12
8
= ……
10
2 x 8 = 2
1 x 8
1
= 8 10
Jadi 10
10
2. Konversi ke Biner Dilakukan dengan mengkonversikan masing-masing digit octal ke tiga digit
biner. Contoh :
6502 8 ….. = 2 2 = 010
0 = 000 5 = 101
6 = 110 jadi 110101000010
3. Konversi ke Hexadesimal Dilakukan dengan cara merubah dari bilangan octal menjadi bilangan biner
kemudian dikonversikan ke hexadesimal. Contoh :
2537 8 = …..16 2537 8 = 010101011111
0101010100002 = 55F 16 Konversi dari bilangan Hexadesimal
1. Konversi ke Desimal Yaitu dengan cara mengalikan masing-masing bit dalam bilangan dengan
position valuenya. Contoh :
C7
16
= ……
10
7 x 16 = 7
C x 16
1
= 192 199
Jadi 199
10
2. Konversi ke Oktal Dilakukan dengan cara merubah dari bilangan hexadesimal menjadi biner
terlebih dahulu kemudian dikonversikan ke octal. Contoh :
55F 16 = …..8 55F16 = 0101010111112
010101011111 2 = 2537 8
204
2. Lembar Pelatihan Kerjakan soal berikut dengan benar
1. Sebutkan dan jelaskan empat macam sistem bilangan 2. Konversikan bilangan berikut :
a. 101011112 = ………….10
b. 111111102 = ………….8
c. 10101110101 = …………16
3. Konversi dari : a.
ACD 16 = ………8 b.
174 8 = ……..2 4. BC1
2A x 5.
245 8 : 24 8 =……..8
B.2. Operasi Logika
1. Lembar Informasi Alat-alat digital dan rangkaian-rangkaian digital bekerja dalam sistem biner, yaitu
semua variabel bernilai salah satu, 0 atau 1 rendah atau tinggi. Karakteristik alat-alat digital yang seperti ini memungkinkan penggunaan aljabar Boolean
sebagai suatu alat untuk menganalisis dan merancang sistem digital. Dalam Kegiatan Belajar 1 ini , kita akan belajar gerbang logika, yang merupakan
rangkaian logika paling dasar, dan kita akan belajar bahwa operasi gerbang logika ini dapat digambarkan melalui aljabar Boolean.
Gerbang AND
Gerbang AND adalah salah satu gerbang dasar yang digunakan untuk membangun semua fungsi logika. Gerbang AND dapat memiliki dua atau lebih
masukan dan menghasilkan sebuah perkalian logika. Istilah gerbang digunakan untuk menggambarkan rangkaian yang melaksanakan
suatu operasi logika dasar. Gerbang AND terdiri dari dua atau lebih masukan dan satu keluaran, seperti ditunjukkan melalui simbol logika standar dengan dua
masukan pada Gambar 5.92. Masukan A dan B berada di sebelah kiri dan keluaran X ada di sebelah kanan. Bentuk yang sama juga berlaku untuk operasi
gerbang AND dengan lebih dari 2 masukan. Meskipun terdapat dua contoh simbol, namun simbol khusus yang ditunjukkan pada Gambar 2-1.a lebih banyak
digunakan pada modul ini.
205
A B
X
X A
B
Gambar 5.92 Simbol logika standar gerbang AND dengan dua masukan ANSIIEEE Std. 91-1984.
Operasi logika Gerbang AND
Gerbang AND menghasilkan keluaran bernilai TINGGI „1‟ hanya apabila
semua masukannya bernilai TINGGI. Ketika salah satu masukannya RENDAH „0‟, maka keluarannya juga RENDAH. Operasi ini berlaku juga untuk operasi
gerbang AND dengan lebih dari 2 masukan. Ikhtisar untuk Operasi AND
1. Operasi AND dilakukan persis seperti perkalian biasa antara 1 dan 0. 2. Suatu keluaran sama dengan 1 hanya terjadi untuk kasus tunggal, yaitu pada
saat semua masukan bernilai 1. 3. Keluaran bernilai 0 untuk setiap kasus yang salah satu masukannya atau lebih
bernilai 0.
Tabel Kebenaran Gerbang AND
Operasi logika untuk gerbang dapat dijelaskan melalui tabel kebenaran yang mendaftar semua kombinasi masukan yang menghasilkan keluaran yang
bersesuaian, seperti ditunjukkan pada Tabel 2-1 untuk dua masukan gerbang AND. Tabel kebenaran dapat dikembangkan untuk lebih dari dua masukan.
Meskipun istilah TINGGI dan RENDAH ditujukan untuk menggambarkan level masukan dan keluaran secara fisik, namun dalam tabel kebenaran akan dituliskan
dengan „1‟ dan „0‟, karena TINGGI ekivalen dengan 1 dan RENDAH ekivalen dengan 0. Seperti dijelaskan sebelumnya, untuk gerbang AND, dengan
mengabaikan banyaknya input, keluaran akan TINGGI hanya jika semua masukan TINGGI.
Tabel 5.8
Tabel kebenaran untuk gerbang AND 2 masukan.
Gerbang OR
Gerbang OR juga merupakan salah satu gerbang dasar yang digunakan untuk membangun semua fungsi logika. Gerbang OR dapat memiliki dua atau lebih
masukan dan menghasilkan sebuah pejumlahan logika.
Masukan Keluaran
A B
X
1 1
1 1
1
a Simbol khusus b Simbol segi-empat
206 Seperti halnya gerbang AND, gerbang OR terdiri dari dua atau lebih masukan
dan satu keluaran, seperti ditunjukkan melalui simbol logika standar dengan dua masukan pada Gambar 5.93. Masukan A dan B berada di sebelah kiri dan
keluaran X ada di sebelah kanan. Bentuk yang sama juga berlaku untuk operasi gerbang OR dengan lebih dari 2 masukan. Meskipun terdapat dua contoh simbol,
tetapi simbol khusus yang ditunjukkan pada Gambar 2-5.a lebih banyak digunakan pada modul ini.
A B
X X
A B
1
Gambar 5.93 Simbol logika standar gerbang OR dengan dua masukan ANSIIEEE Std. 91-1984.
Operasi logika Gerbang OR
Gerbang OR menghasilkan keluaran bernilai TINGGI „1‟, bila salah satu masukannya bernilai TINGGI „1‟. Dan keluarannya akan bernilai RENDAH „0‟,
jika semua masukannya bernilai RENDAH „0‟. Operasi ini berlaku juga untuk operasi gerbang OR dengan lebih dari 2 masukan.
Ikhtisar Operasi OR 1. Operasi OR menghasilkan hasil 1 apabila salah satu variabel masukannya ada
yang berharga 1. 2. Operasi OR menghasilkan hasil 0 hanya apabila semua variabel masukannya
berharga 0. 3. Pada operasi OR, 1 + 1 =1, 1 + 1 + 1 =1, dan seterusnya.
Tabel Kebenaran Gerbang OR
Tabel kebenaran untuk gerbang OR dengan dua masukan digambarkan pada Tabel 5.9, dengan mengabaikan banyaknya input, keluaran akan TINGGI, jika
satu atau lebih masukannya TINGGI.
Tabel 5.9
Tabel kebenaran untuk gerbang OR 2- masukan.
Masukan Keluaran
A B
X
1 1
1 1
1 1
1
a Simbol khusus b Simbol segi-empat
207
INVERTER
Inverter menunjukkan operasi yang dinamakan inversi atau komplementasi. Inverter mengubah satu level logika ke level logika lawannya. Dalam istilah bit,
mengubah bit „0‟ ke „1‟ atau „1‟ ke „0‟. Simbol logika standar untuk inverter seperti terlihat pada Gambar 2-8.
1
1
Gambar 5.94 Simbol logika standar gerbang inverter ANSIIEEE Std. 91-1984.
Indikator Negasi dan Polaritas Indikator untuk negasi adalah „bubble‟ o, yang menggambarkan suatu inversi
atau komplementasi ketika dipasang di depan atau di belakang suatu gerbang logika, seperti terlihat pada Gambar 2-8a. Secara umum, masukan berada di
sebelah kiri simbol logika, dan keluaran berada di sebelah kanan. Ketika berada di sisi masukan, bubble menunjukkan 0 yang aktif dimasukan. Ketika berada di
sisi keluaran, bubble menunjukkan bahwa 0 yang aktif di keluaran. Indikator polaritas adalah sebuah segitiga , yang menunjukkan inversi pada
sisi masukan atau keluaran, seperti pada Gambar 2-8b. Ketika berada di sisi masukan, ini berarti level RENDAH yang aktif pada sisi masukan, dan ketika
berada di sisi keluaran, berarti level RENDAH yang aktif pada sisi keluaran. Kedua indikator bubble atau segitiga dapat digunakan pada kedua simbol logika,
baik simbol khusus atau simbol segi-empat.
Tabel Kebenaran Inverter
Inverter selalu hanya mempunyai masukan tunggal, dan tingkat logika keluarannya selalu berlawanan dengan tingkat logika masukannya, seperti
terlihat dalam Tabel 5.10.
Tabel 5.10 Tabel kebenaran inverter
Masukan Keluaran
RENDAH 0 TINGGI 1
TINGGI 1 RENDAH 0
a Simbol khusus b Simbol segi-empat
208
Gerbang NAND dan Gerbang NOR
Gerbang NAND dan gerbang NOR lebih luas penggunaannya dibandingkan gerbang AND dan OR, karena masing-masing dapat digunakan untuk
melaksanakan setiap pernyataan Boolean tanpa menggunakan gerbang lain.
Gerbang NAND
Gambar 5.95 menunjukkan simbol standar untuk gerbang NAND dua-masukan. Operasi gerbang NAND ekivalen dengan gerbang AND yang diikuti oleh sebuah
inverter, sehingga pernyataan keluaran untuk tiap-tiap operasi adalah B
A X
.
. Jadi, gerbang NAND pertama-tama melakukan operasi AND atas masukannya
dan kemudian melakukan operasi NOT pada hasil operasi AND itu. Di sinipun tampak jelas juga bahwa urutan operasi tercermin dari simbol NAND.
A B
X A
B X
B A
X
Gambar 5.95 Simbol logika standar gerbang NAND dengan dua masukan ANSIIEEE Std. 91-1984.
Tabel kebenaran pada Tabel 2-7 menunjukkan bahwa keluaran gerbang NAND dalam tiap kasus merupakan inversi atas keluaran AND. Sedangkan keluaran
AND TINGGI hanya apabila semua masukannya TINGGI. Operasi yang sama berlaku juga untuk gerbang NAND dengan lebih dari dua masukan.
Tabel 5.11 Tabel kebenaran untuk
gerbang NAND 2-masukan.
GERBANG NOR
Gambar 5.96 menunjukkan simbol standar untuk gerbang NOR dua-masukan. Operasi gerbang NOR ekivalen dengan gerbang OR yang diikuti oleh sebuah
inverter, sehingga pernyataan keluaran untuk tiap-tiap operasi adalah
B A
X
. Dengan kata lain, gerbang NOR pertama-tama melakukan operasi OR pada
masukannya dan kemudian melakukan operasi NOT pada hasil operasi OR. Hal ini mudah untuk mengingat karena simbol gerbang NOR persis sama dengan
simbol OR dengan tambahan bubble pada keluarannya. Bubble ini seperti penjelasan di atas menyatakan operasi inversi.
Masukan Keluaran
A B
X
1 1
1 1
1 1
1
a Simbol khusus b Simbol segi-empat
209
A B
X A
B X
B A
X
1
Gambar 5.97 Simbol logika standar gerbang NOR dengan dua masukan ANSIIEEE Std. 91-
1984.
Tabel kebenaran pada Tabel 5.12 menunjukkan bahwa keluaran gerbang NOR dalam tiap kasus merupakan kebalikan keluaran OR. Sedangkan keluaran
NOR TINGGI hanya apabila semua masukannya RENDAH. Operasi yang sama berlaku juga untuk gerbang NOR dengan lebih dari dua masukan.
Tabel 5.12 Tabel kebenaran untuk gerbang NOR
2- masukan.
Gerbang Eksklusif-OR Dan Gerbang Eksklusif-NOR Dua rangkaian logika khusus yang sering dijumpai dalam sitem digital adalah
rangkaian gerbang eksklusif OR dan eksklusif NOR.
Gerbang Eksklusif OR
Perhatikanlah rangkaian logika Gambar 5.98a. Bentuk persamaan keluaran dari rangkaian ini adalah :
B A
B A
X
Tabel kebenaran yang menyertainya menunjukkan bahwa X = 1 untuk dua kasus: A = 0, B = 1 suku
B A
dan A = 1, B = 0 suku
B A
. Dengan kata lain, rangkaian ini menghasilkan keluaran tinggi apabila kedua masukannya berada
pada tingkat yang berlawanan. Rangkaian ini disebut eksklusif OR, yang seterusnya disingkat dengan EX-OR.
A B
B A
B A
X
Masukan Keluaran
A B
X
1 1
1 1
1
Masukan Keluaran
A B
X
1 1
1 1
1 1
a Simbol khusus b Simbol segi-empat
a Rangkaian EX-OR dan tabel kebenaran.
210
A B
X =1
A B
X
Kombinasi khusus gerbang logika seperti ini sangat sering dijumpai dan sangat berguna dalam pemakaian tertentu. Rangkaian EX-OR diberi simbol logika
standar seperti ditunjukkan pada Gambar 5.98b. Rangkaian EX-OR ini umumnya dikenal sebagai gerbang EX-OR, dan dapat dipandang sebagai sebuah jenis
gerbang logika lain, di samping gerbang yang telah dibahas terdahulu. Gerbang EX-OR hanya mempunyai dua masukan; tidak ada gerbang EX-OR tiga
masukan atau empat masukan. Dua masukan tersebut digabung sedemikian rupa sehingga
B A
B A
X
. Cara singkat yang kadang-kadang digunakan untuk menunjukkan bentuk persamaan keluaran EX-OR adalah:
B A
X
. Di sini
simbol menyatakan operasi gerbang EX-OR. Karakteristik gerbang EX-OR diikhtisarkan seperti berikut ini.
1. Hanya mempunyai dua masukan dan keluarannya adalah
B A
B A
B A
X
2. Keluarannya tinggi hanya apabila dua masukannya berada pada tingkat yang
berlawanan. Gerbang Eksklusif-NOR
Rangkaian eksklusif-NOR disingkat EX-NOR bekerjanya sepenuhnya berlawanan dengan rangkaian EX-OR. Gambar 5.99 menunjukkan rangkaian EX-
NOR dan tabel kebenaran yang menyertainya. Bentuk persamaan keluarannya adalah:
B A
AB X
yang bersama-sama dengan tabel kebenarannya menunjukkan bahwa X akan 1 untuk dua kasus : A = B = 1 suku AB dan A = B = 0 suku
B A
. Dengan kata lain, rangkaian ini menghasilkan keluaran tinggi hanya apabila kedua
masukannya berada pada tingkat yang sama.
A B
B A
AB X
Masukan Keluaran
A B
X
1 1
1 1
1 1
b Simbol khusus dan Simbol segi-empat gerbang EX-OR.
a Rangkaian EX-NOR dan tabel kebenaran.
Gambar 5.98 Simbol logika standar gerbang EX-OR ANSIIEEE Std. 91-1984.
211
A B
X =1
A B
X
Gambar 5.99 Simbol logika standar gerbang EX-NOR ANSIIEEE Std. 91-1984.
Jelas bahwa keluaran rangkaian EX-NOR persis kebalikan dari keluaran rangkaian EX-OR. Simbol gerbang EX-NOR diperoleh hanya menambahkan
bubble
pada keluaran simbol EX-OR Gambar 5.99b. Gerbang EX-NOR juga mempunyai dua masukan, dan gerbang ini
menggabungkan kedua masukannya sedemikian rupa sehingga keluarannya adalah:
B A
AB X
. Cara singkat untuk menunjukkan persamaan keluaran EX-NOR adalah
B A
X
, yang merupakan kebalikan operasi EX-OR. Gerbang EX-NOR
diikhtisarkan seperti berikut ini. 1. Hanya mempunyai dua masukan dan keluarannya adalah
B A
B A
AB X
2. Keluarannya tinggi hanya apabila dua masukannya berada pada tingkat yang sama.
2. Lembar Pelatihan Pilihlah jawaban salah satu jawaban yang benar
1. Ketika masukan sebuah inveter adalah TINGGI 1, maka keluarannya adalah
__________-. a. TINGGI atau 1
b. RENDAH atau 1 c. TINGGI atau 0
d. RENDAH atau 0
2. Sebuah Inverter menggambarkan sebuah operasi yang dikenal sebagai _____________.
a. komplementasi b. pernyataan
c. inversi d. jawaban a dan c benar
b Simbol khusus dan Simbol segi-empat gerbang EX-NOR.
212 3. Keluaran gerbang AND dengan masukan A, B, dan C adalah TINGGI 1
ketika ____________. a. A = 1, B = 1, C = 1
b. A = 1, B = 0, C = 1 c. A = 0, B = 1, C = 1
d. A = 1, B = 1, C = 0
4. Keluaran gerbang OR dengan masukan A, B, dan C adalah TINGGI 1 ketika_____________.
a. A = 1, B = 1, C = 1 b. A = 0, B = 1, C = 0
c. A = 0, B = 1, C = 1 d. Semua jawaban benar
5. Sebuah pulsa diaplikasikan pada gerbang NAND 2-masukan. Satu pulsa bernilai TINGGI pada saat t = 0 dan beralih ke kondisi RENDAH pada t = 1
ms. Pulsa yang lain bernilai TINGGI pada saat t = 0.8 ms dan beralih ke kondisi RENDAH pada saat t = 3 ms. Maka kondisi pulsa keluaran dapat
digambarkan sebagai berikut. a. Kondisi RENDAH pada saat t = 0 dan kembali ke kondisi TINGGI pada
saat t = 3 ms. b. Kondisi RENDAH pada saat t = 0. 8 ms dan kembali ke kondisi TINGGI
pada saat t = 3 ms. c. Kondisi RENDAH pada saat t = 0.8 ms dan kembali ke kondisi TINGGI
pada saat t = 1 ms. d. Kondisi TINGGI pada saat t = 0.8 ms dan kembali ke kondisi RENDAH
pada saat t = 1 ms. 6. Sebuah pulsa diaplikasikan pada gerbang NOR 2-masukan. Satu pulsa bernilai
TINGGI pada saat t = 0 dan beralih ke kondisi RENDAH pada t = 1 ms. Pulsa yang lain bernilai TINGGI pada saat t = 0.8 ms dan beralih ke kondisi
RENDAH pada saat t = 3 ms. Maka kondisi pulsa keluaran dapat digambarkan sebagai berikut.
a. Kondisi RENDAH pada saat t = 0 dan kembali ke kondisi TINGGI pada
saat t = 3 ms. b. Kondisi RENDAH pada saat t = 0. 8 ms dan kembali ke kondisi TINGGI
pada saat t = 3 ms. c. Kondisi RENDAH pada saat t = 0.8 ms dan kembali ke kondisi TINGGI
pada saat t = 1 ms. d. Kondisi TINGGI pada saat t = 0.8 ms dan kembali ke kondisi RENDAH
pada saat t = 1 ms. 7. Sebuah pulsa diaplikasikan pada gerbang EX-OR. Satu pulsa bernilai TINGGI
pada saat t = 0 dan beralih ke kondisi RENDAH pada t = 1 ms. Pulsa yang lain bernilai TINGGI pada saat t = 0.8 ms dan beralih ke kondisi RENDAH pada
213 saat t = 3 ms. Maka kondisi pulsa keluaran dapat digambarkan sebagai
berikut. a. Kondisi TINGGI pada saat t = 0 dan kembali ke kondisi RENDAH pada
saat t = 3 ms. b. Kondisi TINGGI pada saat t = 0 dan kembali ke kondisi RENDAH pada
saat t = 0.8 ms. c. Kondisi TINGGI pada saat t = 1 ms dan kembali ke kondisi RENDAH pada
saat t = 3 ms. d. Jawaban b dan c benar.
8. Bentuk ekspresi persamaan keluaran X untuk gerbang EX-OR adalah ___________.
a. B
A X
b. X = A + B c.
B A
X
d.
B A
X
B.3. Rangkaian Sekuensial
1. Lembar Informasi
Elektronika digital tidak dapat dipisahkan dengan kehidupan kita saat ini, hampir semua sector kehidupan kita sering ditemui elektronik digital mulai dari
jam digital, CD digital, VCD, kontrol digital pada elavator, mesin penjual otomatis dsb.
Permasalahan yang ada untuk rangkaian pengendali sederhana menggunakan logika dasar seperti gerbang AND, OR, NAND, NOR, EXOR atau
kombinasi darinya adalah tidak adanya memori. Sehingga rangkaian memberikan aksi pada output setiap kali ada signal input, jadi tidak dapat
memegang satu kondisi tertentu untuk melakukan aktivitas yang lebih komplek sehubungan dengan banyak perubahan input. Dalam sebuah sistem sangat
diperlukan untuk memegang kondisi logika, oleh karena itu diperlukan pencatat logika. Berikut sebuah contoh rangkaian sistem penghitung:
Gambar 5.100. Operasi sistem Penghitung Digital
214 Adapun cara kerja sistem penghitung adalah sebagai berikut:
• Ketika PB
1
ditekan pulsa akan mengaktifkan penghitung dekade 74HCT190, penghitung menghasilkan bilangan dalam BCD melalui kombinasi output Q
A
, Q
B
, Q
C
dan Q
D
. • Output 74HCT190 disambungkan ke Lacth 74HCT75 yang fungsi untuk
menyimpan data D-FF. • Output Latch disambungkan ke 74HCT4511 yang berfungsi sebagai pengalih
kode dari BCD ke 7 segmen, sehingga tampilan pada 7 segmen adalah berupa bilangan desimal.
• Untuk menkondisikan tampilan nol dapat dilakukan dengan menkan tombol reset.
Dari uraian tersebut kita dapat melihat contoh sederhana sebuah sistem digital yang dilengkapi dengan penyimpanan data yaitu melalui Flip-flop
74HCT75. 2. RS-Flip-Flop
Mikrokontroler, mikroprosesor dan komputer memerlukan tempat penyimpanan data dalam biner 1 atau 0, untuk itu diperlukan rangkaian digital
yang dapat melakukan tugas tersebut. Sebagai contoh sebuah komputer generasi 486 memerlukan 32 bit dan sebuah komputer generasi Pentium memerlukan 64
bit, yang berarti diperlukan tempat penyimpanan 64 tempat untuk nilai biner 0 atau 1.
Tempat penyimpanan digital dalam melaksanakan proses digunakan rangkaian digital yang dikenal dengan nama Flip-flop, saat menerima input akan
terjadi Flip yaitu output diset pada satu kondisi dan saat menerima input berikutnya terjadi Flop yaitu output diset kembali pada kondisi sebelumnya.
Bergulingnya kondisi output diakibatkan oleh adanya perubahan kondisi kedua input, oleh karena itu kedua input disebut dengan Set dan Reset.
Berikut merupakan rangkaian Flip-flop dengan menggunakan gerbang NAND dan menggunakan gerbang NOR, perbedaan dari kedua Flip-flop adalah
pada NAND tidak diijinkan adanya Set = 0 dan Reset = 0, pada NOR tidak diijinkan adanya Set = 1 dan Reset = 1. Pada Flip-flop kondisi yang diinginkan
adalah antara kedua output selalu memiliki nilai biner yang berlawanan, yaitu Q = 1 maka Q = 0 atau sebaliknya Q = 0 maka Q = 1 dengan demikian nilai biner
dapat dipegang.
Bergulingnya nilai 0 ke 1 atau 1 ke 0 pada output Flip-flop adalah berdasar Set dan Reset yang diberikan pada input lihat pada tabel kebenaran.
215 Gambar 5.101. Flip-flop dengan gerbang NOR
Gambar 5.102. Flip-flop dengan gerbang NAND Berikut merupakan diagram pulsa untuk RS-Flip-flop:
Gambar 5.103. Diagram Pulsa RS-Flip-flop Dari Gambar 5.103 kita lihat saat t
-t
1
R dan S pada kondisi High untuk output kita belum tahu kondisinya, saat t
1
R diberi logika 0 untuk beberapa waktu dan Q
akan tereset sedangkan Q menjadi High. Pada saat t
2
input Set = 0 sehingga membuat Q = High yang berarti Flip-flop di Set.
216
2. Clocked RS-Flip-flop
Rangkaian logika berikut menggambarkan RS-FF, hanya pada saluran R dan S kita gunakan sebuah saklar dimana salah satu R atau S selalu terhubung
dengan ground dan padanya dipasang resistor 100K sebagai pull up. Dengan demikian kondisi output akan selalu pada kondisi diset atau direset, rangkaian
ini dikenal dengan standar bistabil multivibrator karena begitu ada perubahan pada input akan langsung merubah kondisi output.
Gambar 5.104. Standar Bistabil Multivibrator Dalam rangkaian digital elektronik dibutuhkan adanya sinkronisasi antara
satu bagian dengan bagian lainnya, untuk itu digunakan clocked Flip-flop yang mana perubahan pada input tidak dapat langsung merubah outputnya
menunggu sampai adanya clock sinkronisasi. Clock ini merupakan signal referensi kerja sistem dan disebut clock pulsa.
Gambar 5.105. Clocked RS-Flip-flop Pada Gambar 5.105 terlihat dua input terminal R dan S, tetapi ada
tambahan yaitu terminal E sebagai input Clock, proses Set terjadi bila S = High dan R = Low serta diberi pulsa Clock, bila R = High dan S = Low diberi pulsa
Clock maka Flip-flop di reset. 3. D- Clocked Dan D-Latch Flip-flop
Permasalahan RS-FF adanya kondisi input yang tidak diinginkan, untuk itu diperlukan sedikit modifikasi sehingga dapat digunakan sebagai dasar 1 bit
memori yang dikenal dengan nama D Flip-flop.
217 Gambar 5.106. Clocked D flip-flop triger pada transisi ke positip
Input D merupakan input kendali tunggal yang menentukan kondisi output FF sesuai dengan tabel diatas, dan kondisi ini dicapai bilamana clock input
pada transisi positif seperti yang diilustrasikan pada Gambar 5.106c. Jadi setiap kali terjadi transisi positip pada input clock akan membuat perubahan pada
output sesuai dengan data yang ada pada input dan pada transisi negatif pada clock tidak akan memberikan dampak apa-apa pada output. Namun demikian
terdapat pula D flip-flop dengan perubahan input saat terjadi transisi negatif pada clock. Pada Gambar 5.106c dapat dilihat perubahan output akibat adanya
clock pada transisi positif dan terlihat bahwa sinyal output sama dengan sinyal data yang dimasukan D. Rangkaian D-FF dapat dibangun dari RS-FF atau JK-FF
seperti Gambar berikut:
Gambar 5.107. Rangkaian D-FF dari RS dan JK-FF
218 Untuk aplikasi D-FF dapat dilihat pada Gambar 5.108 berikut:
Gambar 5.108. Contoh aplikasi D-FF Berikut ini merupakan D-Latch, yang rangkaiannya dibangun seperti pada
Gambar 5.109 dan cara kerjanya sebagai berikut: 1. Ketika input clock Low pada input D tidak ada efek selama input Clear pada
NAND FF tetap High. 2. Ketika input clock transisi ke High maka input D akan menghasilkan output
sesuai dengan kondisi data pada D.
Gambar 5.109. Rangkaian D-FF dari gerbang dasar Berikut juga merupakan rangkaian D-FF menggunakan IC 7475:
Gambar 5.110. D-Flip-flop Pada saat Eenable = High, input D akan memberikan dampak pada
output atau dengan kata lain data D ditransfer ke output Q. Berdasar table kebenaran diatas berlaku aturan D-FF sebagai berikut:
• Bila input D = High, maka output Q akan atau tetap High ketika Clock High.
• Bila input D = Low, maka output Q akan atau tetap Low ketika Clock High.
219 •
Bila Eenable = Low, maka Q akan tetap seperti sebelumnya walaupun D berubah.
• Bila S = Low dan R = High, maka output Q akan High sedangkan E dan D
tidak memberikan dampak pada output. •
Bila S = High dan R = Low, maka output Q akan Low sedangkan E dan D tidak memberikan dampak pada output.
• E dan D berdampak pada output manakala S = High dan R = High
Perbedaan antara clocked D-FF dan Latch D-FF adalah, untuk clocked D- FF kondisi output berubah saat clock pada posisi pojok transisi dan output tidak
berubah pada posisi clock yang lain. Sedangkan Latch D-FF output berubah sesuai dengan input D manakala input clock pada kondisi High. Apabila
diinginkan input data langsung ditransfer ke output maka pada saluran Eenable dihubungkan langsung ke +5 Volt atau selalu High, rangkaian ini disebut
Transparan Latch.
Gambar 5.111. Transparan Latch
4. Edge Triggering Flip-flop
Sistem Clock dalam digital adalah gelombang kotak square wave, Flip- flop melakukan pengujian terhadap clock gelombang kotak bila kondisinya High
maka output baru akan berubah sesuai dengan kondisi input. Flip-flop tipe ini disebut dengan level-triggered flip-flop.
Pada umumnya output flip-flop berubah ketika terdapat perubahan Clock, flip-flop yang memiliki sistem ini disebut dengan Edge Triggering Flip-flop.
Sistem ini tidak menghiraukan panjang signal Clock dan output berubah hanya saat clock berada ditepi edge pulsa.
220
a. Positif Edge Triggering
Pada Gambar 5.112 dapat dilihat bahwa setiap kali clock berada pada tepi positif yaitu perubahan dari negatif ke posistif, maka input D masuk ke Flip-flop
dan memberikan perubahan pada output Q.
Gambar 5.112. Positif Edge Triggering b. Negatif Edge Triggering
Pada Gambar 5.113 dapat dilihat bahwa setiap kali clock berada pada tepi negatif yaitu perubahan dari kondisi positif ke negatif, maka input D masuk ke
Flip-flop dan memberikan perubahan pada output Q.
Gambar 5.113. Negatif Edge Triggering Aplikasi D-FF pada sistem digital banyak ditemui untuk itu diperlukan
Clock yang disebut juga dengan clock sinkronisasi karena setiap perubahan output harus menunggu adanya tepi clock. Namun demikian ada kalanya
rangkaian digital langsung memberikan dampak ke output begitu terdapat perubahan pada input, sistem demikian ini disebut dengan clock asinkron.
5. J-K Flip-flop
JK Flip-flop juga merupakan rangkaian edge triggering seperti halnya D- FF, akan tetapi output JK-FF akan berubah jika ada clock pada rangkaian. Berikut
merupakan rangkaian JK-FF yang dibangun dari sebuah RS-FF dengan menambahkan 2 gerbang AND didepannya. Adapun fungsi rangkaian adalah
untuk memperbaiki kondisi RS-FF, yaitu saat S=1 dan R=1 pada SR-FF yang dibuat dari NOR tidak diperkenankan maka pada JK-FF dibuat NOT Q.
221 Sehingga fungsi rangkaian saat J=0 dan K=0 maka Q akan memegang
kondisi sebelumnya, saat J=1 dan K=0 maka Q=1, saat J=0 dan K=1 maka Q=0 dan saat J=1 dan K=1 maka Q sama dengan NOT Q. Berikut merupakan table
kebenaran JK-FF dari NOR SR-FF:
a. Tabel kebenaran
b. Rangkaian dasar JK-FF dari SR-FF Gambar 5.114. Diagram JK-Flip-flop
Dari Gambar 5.114b terlihat adanya feedback ke input, hal jelek terjadi adalah saat clock = 1 dimana output kondisinya berubah sudah merubah kondisi
input AND. Sebagai contoh J=1 dan K=1 dimana Q=0, ketika Clock diberikan Q berubah dari 0 ke 1 untuk ini memerlukan waktu sama dengan propagasi delay.
Melalui 2 gerbang AND kondisi Filp-Flop adalah J=1, K=1 dan Q=1, karena Clock masih 1 maka akan terjadi Q kembali 0 dengan demikian akan terjadi osilasi Q
berubah-ubah 0
– 1. Kondisi ini disebut dengan race around condition.
Untuk menghidari adanya kondisi tersebut harus diperhitungkan propagasi delay gerbang yang digunakan dan panjang clock saat =1.
Berdasarkan table kebenaran JK-FF memiliki 4 empat kondisi, yaitu:
Dengan memberikan logika J = 1 dan K = 1, maka setiap kali diberikan clock pada output akan berguling toggle sehingga output JK-FF merupakan
pembagi 2 dua dari clock yang masuk. Rangkain JK-FF dengan kondisi J=1 dan K=1 sering disebut dengan rangkaian T-FF. Dalam aplikasinya bila T-FF
diinginkan sebagai pembagi 4 empat maka diperlukan 2 JK-FF yang diseri, atau dengan menserikan 3 JK-FF akan diperoleh pembagi 8delapan. Berikut
merupakan gambar pulsa dari pembagi frekuensi:
222 Gambar 5.112. T-FF dari JK-Flip-flop sebagai pembagi frekuensi
Untuk lebih jelasnya proses perubahan pada output JK-FF, berikut disajikan diagram waktu dari JK-FF.
Gambar 5.113. Diagram waktu JK-Flip-flop . IC TTL yang berisi JK-FF adalah 7473 atau 74HCT73, dimana satu IC berisi 2 JK-
FF yang dilengkapi dengan saluran Reset atau sering juga disebut dengan Clear. Bila IC ini digunakan sebagai pembagi frekuensi, maka pin J-K diberi High dan
CP
1
disambung ke Clock sedangkan pin 12 disambung ke pin 5. Dengan demikian pada pin 12 Clock terbagi 2 dan pada kaki 9 Clock terbagi 4.
Gambar 5.114. IC-JK-Flip-flop
223 Gambar 5.115. Master-Slave JK-FF
Master-Slave terdiri dari dua JK-FF yang dihubungkan seperti Gambar 5.115, diamana input JK pada Flip-flop pertama sebagai input Master dan output
Q Flip-flop kedua sebagai Output Slave. Sedangkan Clock pada Master disambung langsung ke input Clock dan Clock pada Slave dipasangkan gerbang
NOT.
Data input sebelum masuk ke Slave terlebih dahulu masuk ke Master baru kemudian ditransfer ke output Slave. Saat Clock naik 0 ke 1 output master
ditentukan oleh kondisi input JK pada kondisi ini Slave belum berubah kondisinya, saat Clock turun 1 ke 0 kondisi logika output master ditransfer ke
output slave. b. Lembar Pelatihan
1. Bentuk gelombang dalam gambar merupakan masukan untuk J, K, dan clock.
Tentukan output Q, dengan mengamsusikan flip-flop RESET. 2. Gambarkan bentuk gelombang fout untuk rangkaian seperti gambar dibawah
ini, dengan input gelombang persegi 8 kHz yang dimasukkan pada clock input flip-flop A
J
K Q
A
C 1
f
in
J
K C
FF A FF B
f
out CLK
1
J
1
K
1
1 2
3 4
5 6
7
Q
1
J
K Q
Q
C
224
B.4. Register
Register merupakan rangkaian flip-flop yang berfungsi sebagai memori untuk menyimpan data sementara dalam system digital, dan untuk membantu
proses transmisi data dari satu lokasi ke lokasi lain. Beberapa tipe register sudah banyak dikemas dalam sebuah IC, sehingga dengan cepat dapat diaplikasikan.
Gambar 5.116 merupakan Data Latching Register yang menggunakan D-FF D Latching Flip-flop, berikut memberikan ilustrasi register 4-bit latching dimana
clock disambungkan sacara parallel untuk setiap D-FF, dengan demikian saat clock pada kondisi High maka output mengikuti logika input dan saat clock
berubah dari High ke Low output D-FF memegang kondisi logika input tersebut. Pada kondisi clock Low walaupun input datanya berubah-ubah tetap tidak
berpengaruh terhadap output.
Gambar 5.116. Data Latch Register Dari Gambar 5.116 diatas dapat kita lihat bahwa input D
….D
3
berisi data 0101, setelah clock maka pada Q
….Q
3
berisi data yang sama dengan input yaitu 0101. Sebagai contoh IC dengan tipe 74HCT373 merupakan register latch yang
dilengkapi dengan buffer input, rangkaian D latch dan tristate buffer output.
CLK
Q
A
f
out
225 Pada IC ini juga dilengkapi dengan LE Latch Enable yang fungsinya untuk
melakukan proses transfer dari input D ….D
3
ke Q ….Q
3
dan QE untuk mengeluarkan data dari Q
….Q
3
ke output IC melalui tristate buffer.
2. Shift Register
Jika kita perhatikan register pada IC 74HCT373 dimana sistem input parallel dan output juga parallel PIPO, sedangkan konstruksi dalam Shift
register merupakan register dimana D-FF sebagai penyimpan data dihubungkan secara seri yaitu output D-FF1 dihubung ke input D-FF2 dan output D-FF2
dihubungkan ke D-FF3 dst. Bila dibandingkan dengan Gambar 5.117 juga memberikan ilustrasi shiftregister dan merupakan gambar rangkaian internal IC
74HCT164 yang dilengkapi dengan buffer output Q parallel, saluran clock, reset, dan data input Da serta Db secara serial SIPO.
Gambar 5.117. IC 74HCT164 Dari gambar diatas pada saat ada clock input, maka data akan digeser
secara seri pada register yaitu dari Q ke Q
1
, dari Q
1
ke Q
2
dst. Jadi register ini merupakan 8 bit register, bila dimasukan data melalui Da atau Db secara
berturutan 8 kali clock secara serial digeser sampai bit data pertama menempati posisi Q
7
MSB dan bit data terakhir menempati Q LSB. Berdasar tabel dibawah
226 fungsi MR adalah untuk inisialisasi agar semua output berlogika 0 Reset. Tabel
berikut menampilkan fungsi dari shift register SIPO 8 bit, dimana data secara serial diberikan dan merupakan hasil logika kombinasi AND 11, 11, 11, 11, 01, 10,
11 dan 11 ternyata data baru bisa dibaca secara parallel pada output register saat clock yang ke 8 yaitu data terbaca Q
7
……….Q = 1111 0011
Bila output diambil pada Q
7
maka data dapat dibaca secara serial, disini data mulai dikeluarkan saat data secara serial sudah direkam oleh register jadi
jatuh pada clock ke 9. Operasi ini sering disebut dengan SISO yaitu serial In dan Serial Out. Tipe IC 74HCT194 merupakan register dengan kemampuan geser kiri,
geser kanan, transfer data serial dan parallel sinkron, master reset asinkron, mode hold. Dengan demikian IC ini dapat berfungsi sebagai SISO, PIPO, SIPO atau
PISO. Berikut merupakan gambar pin IC 74HCT194 dan table kebenarannya:
Gambar 5.118. IC 74HCT194A
Tabel kebenaran IC 74HCT194A
227 Berikut merupakan gambaran tentang mode operasi shift register pad IC
74HCT194:
Gambar 5.119. Mode Operasi Shift Register IC 74HCT194
Daftar Pustaka www.ti-rex.netsharedSISTEM20BILANGAN20BINER.doc
Floyd, Thomas L. 2000. Digital Fundamentals. seventh edition. New Jersey : Prentice-Hall
Leach, Donald. 1997. Digital Principles and Aplications. Fifth Edition. New York: McGraw-Hill
C. Sistem Telekomunikasi
C.1. Dasar-dasar Sistem Telekomunikasi 1. Lembar Informasi
Dalam beberapa tahun terakhir, istilah telekomunikasi banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Kata Telekomunikasi berasal dari bahasa Yunani:
tele berarti jarak jauh, dan communicara berarti kemampuan untuk berbagi.
Oleh karena itu, telekomunikasi secara harfiah berarti berbagi informasi jarak jauh. Berdasarkan pengertian tersebut bagaimanakah jika ada hubungan
komunikasi namun berjarak dekat, apakah dapat disebut dengan telekomunikasi. Juga apakah jika ada komunikasi jarak jauh seperti orang yang berteriak disebut
telekomunikasi?
Definisi sesungguhnya dari telekomunikasi adalah penyampaian informasi
atau hubungan antara satu simpul dengan simpul yang lainnya dengan mempergunakan bantuan peralatan khusus. Contoh: Telepon, TV dan sebagainya.
Disini terlihat bahwa hubungan itu tidak harus jauh meskipun ada perkataan tele dekatpun bisa. Tidak harus berupa peralatan khusus listrik lainnyapun bisa.
Contoh: asap, bendera, genderang, dsb. Selain itu, harus pula dapat dibedakan
228 antara telekomunikasi dengan komunikasi walaupun keduanya saling
berhubungan. Perbedaannya dapat dilihat dari ilmu pengetahuan yang mempelajarinya, yaitu: Ilmu Pengetahuan tentang Telekomunikasi : ilmu yang
mempelajari tentang penyampaian informasi dengan bantuan peralatan listrik, sedangankan Ilmu Pengetahuan tentang Komunikasi : ilmu yang mempelajari
seluruh aspek penyampaian informasi.
Dalam kaitannya dengan telekomunikasi bentuk komunikasi
jarak jauh dapat dibedakan atas tiga macam:
Komunikasi Satu Arah Simplex. Dalam komunikasi satu arah Simplex pengirim dan penerima informasi tidak dapat menjalin komunikasi yang
berkesinambungan melalui media yang sama. Contoh : Pager
, televisi
, dan radio
.
Komunikasi Dua Arah Duplex. Dalam komunikasi dua arah Duplex pengirim dan penerima informasi dapat menjalin komunikasi yang
berkesinambungan melalui media yang sama. Contoh : Telepon
dan VOIP
.
Komunikasi Semi Dua Arah Half Duplex. Dalam komunikasi semi dua arah Half Duplexpengirim dan penerima informsi berkomunikasi secara
bergantian namun tetap berkesinambungan. Contoh :Handy Talkie, FAX
, dan Chat Room
2. Perkembangan teknologi telekomunikasi
Gambar 5.120. Perkembangan sistem dan layanan telekomunikasi Perkembangan sistem dan layanan telekomunikasi secara kronologis
digambarkan pada Gambar 5.120 dan dapat dijelaskan berikut ini. 1800-1837
Awal perkembangan: Volta menemukan baterai; Fourier dan Laplace mengenalkan teori matematis; Ampere, Faraday, dan Henry
melakukan eksperimen listrik dan magnet; Hukum Ohm 1826; Gauss, Weber, dan Wheatstone mengembangkan sistem telegraf.
1838-1866 Telegraph:
Morse menyempurnakan
sistem ini;
Steinhill menemukan bahwa bumi dapat digunakan sebagai jalur; layanan
229 komersial diluncurkan 1844; teknik multiplexing dirancang;
William Thomson menghitung respon pulsa dari sebuah jalur telegraph 1855; kabel transatlantik dipasang.
1845 Hukum rangkaian Kirchoff
1864 Persamaan Maxwell memprediksi radiasi elektromagnetik.
1876-1899 Telepon: Alexander Graham Bell menyempurnakan tranduser
akustik; Sentral telepon pertama dengan delapan saluran; Edison Mengeluarkan ctranduser carbon-button; jalur kabel diperkenalkan;
Strowger mengeluarkan perangkat switching otomatis step-by-step 1887; Pupin mengenalkan teori pembebanan.
1887-1907 Telegraph tanpa kabel : Heinrich Hertz memverifikasi teori
Maxwell; demonstrasi oleh Marconi dan Popov; Marconi mematenkan sistem telegraph tanpa kabel 1897; Layanan
komersial dimulai; termasuk ship-to-share dan sistem transatlantic.
1904-1920 Komunikasi listrik: Lee De Forest menemukan Audion triode
berdasakan pada diode Fleming; tipe dasar filter dirancang; eksperimen dengan broadcast radio AM ; Sistem Bell dilengkapi
dengan jalur telepon transcontinental dengan repeater listrik 1915; pembawa telepon yang dimultipleks diperkenalkan: H. C
Armstrong menyempurnakan penerima radio superheterodyne 1918; Stasiun pertama broadcast secara komersial.
1920 -1928 Carson, Nyquist, Johnson, dan Hartley mengenalkan teori transmisi.
1923-1938 Televisi: sistem mekanis formasi citra didemonstrasikan; analisi
teoritis tentang kebutuhan bandwidth; DuMont dan yang lainnya menyempurnakan
vacuum cathode-ray
tubes; Eksperimen
broadcast dimulai. 1931
Layanan Teletypewriter dimulai 1934
H.S Black membangun amplifier feedback negative. 1936
makalah Amstrong menggambarkan radio frequency modulation FM
1937 Alec Reeves mengenalkan pulse code modulation PCM
1938-1945 Sistem Radar dan microwave dibangun selama Perang Dunia II; FM
digunakan secara luas dalam komunikasi militer; haedware, elektronik, dan teori di tingkatkan dalam segala area.
1944-1947 Noise direpresentasikan secara matematis; metode statistic untuk
deteksi sinyal dibangun. 1948-1950
C. E Shannon mempublikasikan dalam makalah tentang teori informasi.
1948-1951 Perangkat transistor ditemukan.
1950 Time-division multiplexing TDM diaplikasikan ke telepon.
Hamming mengenalkan untuk pertamakalinya tentang kode deteksi kesalahan error detection.
1953 Standar TV berwarna dibangun di Amerika.
1955 J.R. Pierce mengusulkan sistem komunikasi satelit.
1958 sistem transmisi data jarak jauh dibangun untuk tujuan liliter.
230 1960
Maiman mendemonstrasikan Laser untuk pertam kalinya 1961
IC Integrated circuits diproduksi secara komersial 1962
Komunikasi Satelit dimulai dengan Telstar I. 1962-1966
Layanan transmisi data ditawarkan secara komersial; PCM membuktikan layak untuk suara dan transmisi TV; teori untuk
transmisi digital dikembangkan; Viterbi mengenalkan skema baru untuk koreksi kesalahan; equalizer adaptif dikembangkan.
1964 Sistem switching Telepon listrik digunakan dalam layanan.
1965 Mariner IV mentransmisikan gambar-gambar dari Mars ke Bumi
1966-1975 Relay Satelit komersial tersedia; Jalur optic menggunakan laser dan
fiber optic dikenalkan; ARPANET dibuat 1969 diikuti oleh jaringan komputer internasional.
1976 Etherner LAN ditemukan oleh Metcalfe dan Broggs Xerox
1968-1969 Jaringan telepon digital dimulai
1970-1975 Standar PCM dikembangkan oleh CCITT
1975-1985 Sistem optik dengan kapasitas tinggi dikembangkan; terobosan
teknologi optic dan sistem switching integarsi penuh; pengolahan sinyal digital oleh mikroprosesor.
1980-1983 Mulainya Internet Global dengan protocol TCPIP
1980-1985 Jaringan modern komunikasi bergerak, NMT di Eropa Utara, AMPS
di Amerika, model referensi OSI didefinisikan oleh International Standards Organization ISO. Satandar untuk generasi kedua
sistem seluler digital diluncurkan.
1985-19910 Terobosan LAN; Standar Integrated Services Digital Network ISDN diselesaikan; layanan komunikasi data public menjadi
tersedia sangat luas; sistem transmisi optic menggantikan sistem tembaga pada transmisi pita lebar jarak jauh; SONET
dikembangakan. Standar GSM dan SDH diselesaikan.
1989 Awal dokumen Web di World Wide Web WWW oleh Tim
burners-Lee CERN. 1990-1997
Sisten digital seluler pertama, Global System for Mobile Communications GSM, digunakan secara komersial dan menjadi
terobosan diseluruh dunia; deregulasi telekomunikasi dieropa berjalan dan sistem satelit TV menjadi popular; Penggunaan
layanan internet meluas karena adanya WWW.
1997-2001 komunitas telekomunikasi dideregulasi, dan bisnis berkembangn
sangat pesat; jaringan seluler digital, terutama GSM meluas diseluruh dunia; aplikasi Internet meluas dan komunikasi suara
konvensional beralih dari public switched telephone network PSTN ke Internet; performansi LAN ditingkatkan dengan
teknologi Ethernet sampai dengan gigabit-per-second.
2001-2005 TV Digital dimulai untuk menggantikan broadcast TV analog;
sistem akses broadband membuat layanan multimedia Interner tersedia untuk semua orang; layanan telepon beralih ke layanan
komunikasi personal sebagai penetrasi dari sistem seluler dan PCS;
231 sistem seluler generasi kedua ditingkatkan untuk menyediakan
layanan paket data yang berkecepatan tinggi. 2005 -
TV Digital akan menggantikan layanan analog dan mulai menyediakan layanan interaktif sebagai tambahan layanan
broadcast; sistem seluler generasi ketiga dan teknologi WLAN akan meningkatkan layanan data untuk pengguna aktif; perluasan
layanan mobile, aplikasi wireless untuk teknologi short-haul dirumah dan kantor meningkat; jaringan telekomunikasi global
akan berkembang ke platform jaringan packet-switched untuk semua tipe layanan.
Perkembangan teknologi komuikasi seluler di Indonesia, dimana liberalisasi bisnis seluler dimulai sejak tahun 1995, saat pemerintah mulai
membuka kesempatan kepada swasta untuk berbisnis telepon seluler dengan cara kompetisi penuh. Hal ini mulai terlihat ketika teknologi GSM Global System for
Mobile datang dan menggantikan teknologi seluler generasi pertama yang sudah masuk sebelumnya ke Indonesia seperti NMT nordic mobile telephone dan
AMPS advance mobile phone system.
Sekitar tahun 1980-an, teknologi Global System for Mobile Communication GSM datang ke Indonesia. Teknologi ini berdampak luas karena para operator
pemakai teknologi AMPS Advanced Mobile Phone System mulai menghilang. Pada akhirnya teknologi GSM lebih unggul dan perkembangannya begitu pesat.
Ini disebabkan karena kapasitas jaringan lebih tinggi dan efisiensi di spektrum frekuensi daripada teknologi NMT dan AMPS.
Sekarang, dalam kurun waktu hampir satu dekade, teknologi GSM telah menguasai pasar dengan jumlah pelanggan lebih dari jumlah pelanggan telepon
tetap. Namun, sampai saat ini telepon seluler masih merupakan barang mewah, tidak semua lapisan masyarakat bisa menikmatinya. Tarifnya masih sangat tinggi
dibandingkan dengan telepon tetap PSTN Public Switched Telephone Network, baik untuk komunikasi lokal maupun SLJJ Sambungan Langsung Jarak Jauh,
ada yang mencapai Rp 4.500 per menit flat rate untuk komunikasi SLJJ. Sedangkan pengenalan teknologi CDMA sudah dimulai sejak tiga tahun lalu ketika
Komselindo memperkenalkan CDMA-One. Hanya saja dengan berbagai alasan pengembangannya kurang sukses.
PT Telkom juga memperkenalkan CDMA, tapi tidak lewat jalur bisnis selular langsung, melainkan menggunakan CDMA untuk fix phone dengan
produk dagang bernama Telkomflexi. Saat ini dengan TelkomFlexi, PT. Telkom menawarkan teknologi yang lebih baik dari teknologi GSM sebelumnya dan
dengan harga yang lebih murah. Sebenarnya kenapa tarif yang ditawarkan oleh teknologi ini lebih murah karena Telkomflexi berbasis pada teknologi Wirelless
Local-Code Division Multiple Access WLL-CDMA tidak saja karena fleksibilitas sebuah fix phone, tapi yang paling utama adalah struktur tarif yang katanya jauh
lebih murah karena tidak dibebankan biaya airtime-nya.
Berikut akan dikupas secara runtut perkembangan teknologi telepon seluler, seperti Nampak pada Gambar 5.121.
232 Gambar 5.121. Skenario evolusi sistem seluler
Generasi Pertama Telekomunikasi Bergerak 1G Generasi Pertama Komunikasi Bergerak di Indonesia dimulai dengan
adanya teknologi 1G. Teknologi ini awalnya dipelopori dengan mulai dioperasikannya teknologi yang kita kenal dengan teknologi AMPS Advanced
Mobile Phone System . AMPS digolongkan dalam generasi pertama teknologi
telekomunikasi bergerak yang menggunakan teknologi analog dimana AMPS bekerja pada band frekuensi 800 Mhz dan menggunakan metode akses FDMA
Frequency Division Multiple Access. Dalam FDMA, user dibedakan berdasarkan frekuensi yang digunakan dimana setiap user menggunakan kanal sebesar 30
KHz. Ini berarti tidak boleh ada dua user yang menggunakan kanal yang sama baik dalam satu sel maupun sel tetangganya. Oleh karena itu AMPS akan
membutuhkan alokasi frekuensi yang besar. Saat itu, sudah dipakai handphone tetapi masih dalam ukuran yang relatif besar dan baterai yang besar karena
membutuhkan daya yang besar.
Generasi Kedua Telekomunikasi Bergerak 2G
GSM Global System for Mobile Communications mulai menggeser AMPS diawal tahun 1995. PT. Telkomsel dan PT. Satelido sekarang PT.Indosat adalah
dua operator pelopor teknologi GSM di Indonesia. GSM sudah menggunakan teknologi digital. Ada beberapa keunggulan menggunakan teknologi digital
dibandingkan dengan teknologi analog seperti: kapasitas yang besar, sistem security yang lebih baik dan layanan yang lebih beragam.
233 GSM juga menggunakan teknologi akses gabungan antara FDMA
Frequency Division Multiple Access dan TDMA Time Division Multiple Access
yang awalnya bekerja pada frekuensi 900 Mhz. Ini merupakan standar yang dipelopori oleh ETSI The European Telecommunication Standard Institute dimana
frekuensi yang digunakan dengan lebar pita 25 KHz pada band frekuensi 900 Mhz. Pita frekuensi 25 KHz ini kemudian dibagi menjadi 124 carrier frekuensi
yang terdiri dari 200 KHz setiap carrier. Carrier frekuensi 200 KHz ini kemudian dibagi menjadi 8 time slot dimana setiap user akan melakukan dan menerima
panggilan dalam satu time slot berdasarkan pengaturan waktu. Kecepatan akses data pada jaringan GSM sangat kecil yaitu sekitar 9.6 kbps karena pada awalnya
hanya dirancang untuk penggunaan suara
Teknologi GSM sampai saat ini paling banyak digunakan di dunia dan juga di Indonesia karena salah satu keunggulan dari GSM adalah kemampuan
roaming yang luas sehingga dapat dipakai diberbagai negara. Saat ini pelanggan
GSM di Indonesia adalah sekitar 35 juta pelanggan. Pada perkembangan selanjutnya para pengguna telepon sellular mulai
diperkenalkan dengan teknologi CDMA Code Division Multiple Access yaitu sebuah pemultipleksan bukan sebuah skema pemodulasian dan sebuah metode
akses secara bersama yang membagi kanal tidak berdasarkan waktu seperti pada TDMA atau frekuensi seperti pada FDMA, namun dengan cara mengkodekan
data dengan sebuah kode khusus yang diasosiasikan dengan tiap kanal yang ada dan menggunakan sifat
– sifat interfensi kontruktif dari kode – kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan.
CDMAOne Code Division Multiple Access merupakan standard yang dikeluarkan oleh Telecommunication Industry Association TIA yang menggunakan
teknologi Direct Sequence Spread Spectrum DSSS dimana frekuensi radio 25 MHz pada band frekuensi 1800MHz dan dibagi dalam 42 kanal yang masing-masing
kanal terdiri dari 30KHz. Kecepatan akses data yang bisa didapat dengan teknologi ini adalah sekitar 153.6 kbps. Dalam CDMA, seluruh pengguna
menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu yang sama. Oleh karena itu, CDMA lebih efisien dibandingkan dengan metoda akses FDMA maupun TDMA.
CDMA menggunakan kode tertentu untuk membedakan pengguna yang satu dengan yang lain. Pada tahun 2002 teknologi CDMA mulai banyak
digunakan di Indonesia. Teknologi CDMA 2000 1x adalah teknologi yang pertama kali berkembang baik di Indonesia.
GSM dan CDMA merupakan teknologi digital. Meskipun secara teknologi CDMA 2000 1x lebih baik dibandingkan dengan GSM akan tetapi kehadiran
CDMA ternyata tidak membuat pelanggang GSM berpaling ke CDMA. Salah satu penyebabnya adalah wilayah yang dapat dijangkau oleh CDMA tidak seluas
GSM. Ada beberapa keunggulan teknologi CDMA dibandingkan dengan GSM seperti suara yang lebih jernih, kapasitas yang lebih besar, dan kemampaun akses
data yang lebih tinggi.
Berbeda dengan metode akses TDMA dan FDMA, maka CDMA menggunakan kode-kode tertentu untuk membedakan setiap penggun pada
frekuensi yang sama. Karena menggunakan frekuensi yang sama maka daya yang
234 dipancarkan ke BTS dan juga daya yang diterima harus diatur sedemikian rupa
sehingga tidak mengganggu pengguna yang lain baik dalam sel yang sama atau sel yang lain dan ini dapat diwujudkan dengan menggunakan mekanisme power
control.
Ada beberapa operator di Indonesia yang telah mengimplementasikan teknologi CDMA 2000 1x ini seperti Telkom yang dikenal dengan Flexi, Indosat
dengan nama StarOne, Mobile 8 dengan nama Fren, Bakrie telecom dengan nama Esia. Operator CDMA di Indonesia dikategorikan kedalam kategori FWA Fixed
Wireless Access
sehingga mobilitasnya sangat terbatas padahal CDMA juga bisa seperti GSM dengan kemampuan mobilitas penuh.
Generasi kedua-setengah Telekomunikasi Bergerak 2.5G
Pada awalnya akses data yang dipakai dalam GSM sangat kecil hanya sekitar 9.6 kbps karena memang tidak dimaksudkan untuk akses data kecepatan
tinggi. Teknologi yang digunakan GSM dalam akses data pada awalnya adalah WAP Wireless Application protocol tetapi tidak mendapat sambutan yang baik
dari pasar. Kemudian diperkenalkan teknologi GPRS General Packet Data Radio Services
pertama sekali oleh PT.Indosat Multi Media IM3 pada tahun 2001 di Indonesia. Secara teoritis kecepatan akses data yang dicapai dengan
menggunakan GPRS adalah sebesar 115 Kbps dengan throughput yang didapat hanya 20
– 30 kbps. GPRS juga memungkinkan untuk dapat berkirim MMS Mobile Multimedia Message
dan juga menikmati berita langusng dari Hand Phone secara real time.
Pemakaian GPRS lebih ditujukan untuk akses internet yang lebih flexibel dimana saja, kapan saja, kita dapat melakukannya asalkan masih ada sinyal
GPRS. Selama
ini operator
telekomunikasi bergerak
yang sudah
mengimplementasikan GPRS sudah membuat berbagai pola pentarifan mulai dari pentarifan berdararkan harga per KB data yang didownload sampai dengan fixed
rate dimana setiap pemakai GPRS dapat menggunakan 24 jam dikenakan biaya
sebesar tertentu misalkannya Rp350.000 per bulan. Ketika sistem tarif fixed rate ditetapkan sudah mendapat sambutan yang cukup banyak dari pemakai GPRS.
Program ini tidak dilanjutkan. Hanya sekitar satu tahun, kemudian pentarifan GPRS dikembalikan ke pola semula berdasarkan jumlah data yang di download.
Akhirnya pemakai GPRS menurun drastis.
Setelah itu, perkembangan teknologi mulai mengarah pada EDGE Enhanced Data for Global Evolusion
yang hanya sempat diimplementasikan oleh PT. Telkomsel. Kecepatan akses data dengan teknologi ini mencapai 3-4 kali
kecepatan yang didapat di GPRS. Teknologi ini kurang berkembang. Generasi ketiga Telekomunikasi Bergerak
Saat ini sedang ramai dibicarakan tentang generasi ketiga teknologi bergerak atau yang sering disebut 3G. Teknologi 3G didapatkan dari dua buah
jalur teknologi telekomunikasi bergerak. Pertama adalah kelanjutan dari
235 teknologi GSMGPRSEDGE dan yang kedua kelanjutan dari teknologi CDMA
IS-95 atau CDMAOne. UMTSUniversal Mobile Telecommunication Service adalah salah satu
teknologi 3G yang merupakan lanjutan teknologi dari GSMGPRSEDGE yang merupakan standar telekomunikasi generasi ketiga dimana salah satu tujuan
utamanya adalah untuk memberikan kecepatan akses data yang lebih tinggi dibandingkan dengan GRPS dan EDGE. Kecepatan akses data yang bisa didapat
dari UMTS adalah sebesar 384 kbps pada frekuensi 5KHz sedangkan kecepatan akses yang didapat dengan CDMA1x ED-DO Rel0 sebesar 2.4 Mbps pada
frekuensi 1.25MHz dan CDMAx ED-DO relA sebesar 3.1Mbps pada frekuensi 1.25MHz yang merupakan kelanjutan dari teknologi CDMAOne. Berbeda dengan
GPRS dan EDGE yang merupakan overlay terhadap GSM, maka 3G sedikit berbeda dengan GSM dan cenderung sama dengan CDMA. 3G yang oleh ETSI
disebut dengan UMTS Universal Mobile Telecommunication Services memilih teknik modulasi WCDMAwideband CDMA. Pada WCDMA digunakan frekuensi
radio sebesar 5 Mhz pada band 1.900 Mhz CdmaOne dan CDMA 2000 menggunakan spectrum frekuensi sebesar 1.25 MHz dan menggunakan chip rate
tiga kali lebih tinggi dari CDMA 2000 yaitu 3.84 Mcps Mega Chip Per Second.
Secara teknik dalam jaringan UMTS terjadi pemisahan antara circuit switch cs
dan packet switch ps pada link yang menghubungkan mobile equipment handphone
dengan BTS RNC sedangkan pada GPRS dan CDMA 2000 1x tidak terjadi pemisahan melainkan masih menggunakan resource yang sama di air
interface link antara Mobile Equipment dengan Base Station. HSPDA High Speed
Packet Downlink Access merupakan kelanjutan dari UMTS dimana ini
menggunakan frekuensi radio sebesar 5MHz dengan kecepatan mencapai 2Mbps. Ada 5 operator telekomunikasi di Indonesia yang telah memiliki lisensi 3G IMT
2000. Tiga diantara operator tersebut adalah operator yang telah memberikan layanan telekomunikasi generasi kedua GSM dan kedua setengah GPRS. Jika
operator tersebut akan mengimplementasikan teknologi UMTS maka ada penambahan perangkat seperti base station Node B dan RNCRadio Network
Controller dan upgrade software. Adapun yang harus di upgrade adalah pada radio akses karena GSM menggunakan metode akses TDMA dan FDMA dan
menggunakan frekuensi radio 900KHz dan 1800 MHz sedangkan UMTS menggunakan metode akses WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
dengan frekuensi radio 5 MHz. Oleh karena itu perlu penambahan Radio Access Network Control
RNC dan juga perlu penambahan base station WCDMA Node B dan tentunya juga terminal harus diganti dan jugaupgrade software pada
MSC,SGSN dan GGSN. Untuk mengimplementasikan UMTS sebagai teknologi generasi ketiga
membutuhkan biaya yang besar. Biaya tersebut diperuntukkan untuk membayar lisensi 3G kepada pemerintah, membayar lisensi 3G kepada vendor 3G, biaya
penambahan Base StationNode B, RNCRadio Network Controller dan biaya upgrade software pada MSC Mobile Switching Centre, SGSN Serving GPRS
Support Node, GGSNGateway GPRS Support Node dan jaringan lain.
236 Salah satu contoh layanan yang paling terkenal dalam 3G adalah video call
dimana gambar dari teman kita bicara dapat dilihat dari handphone 3G kita. Layanan lain adalah , video conference, video streaming, baik untuk Live TV maupun
video portal , Video Mail, PC to Mobile, serta Internet Browsing.
UMTS merupakan kelanjutan dari teknologi GSMGPRS dimana perbedaan utamanya adalah kemampuan akses data yang lebih cepat. Kecepatan
akses data dalam UMTS bisa mencapai 2Mbps indoor dan low range outdoor. Akan tetapi jika kita bandingkan dengan GPRS maka kecepatan datanya juga bisa
mencapai 115 kpbs dimana untuk penggunaan akes internet sudah memadai. Generasi keempat Teknologi Telekomunikasi Bergerak 3.5G dan 4G
Untuk meningkatkan kecepatan akses data yang tinggi dan full mobile maka standar IMT-2000 di tingkatkan lagi menjadi 10Mbps, 30Mbps dan 100Mbps
yang semula hanya 2Mbps pada layanan 3G. Kecepatan akses tersebut didapat dengan
mengguanakan teknologi OFDMOrthogonal
Frequency Division
Multiplexing dan Multi Carrier. Di Jepang layanan generasi keempat ini sudah
diimplementasikan. Di samping itu sistem komunikasi person to person yang semula mengandalkan
kawat atau kabel tranmisi mulai beralih ke teknologi tanpa kabel yang media pentransmisiannya adalah udara. Salah satu aplikasi teknologi itu adalah
teknologi CDMA. 3. Elemen Dasar Sistem Telekomunikasi
Sebuah sistem telekomunikasi dasar terdiri dari tiga perangkat utama seperti ditunjukkan pada Gambar 5.122, yaitu pemancar, saluran transmisi dan
penerima.
a. Pemancar memproses sinyal input untuk menghasilkan sinyal listrik yang akan
ditransmisikan agar sesuai dengan karakteristik saluran transmisi. Pemrosesan sinyal untuk transmisi termasuk modulasi dan mungkin juga
coding.
b. Saluran Transmisi merupakan media listrik yang menjembatani jarak dari sumber informasi
ke tujuan. Dapat berupa sepasang kabel, kabel koaksial, atau gelombang radio atau sinar laser. Setiap saluran transmisi menyebabkan sebagian
jumlah kerugian transmisi atau redaman, sehingga daya sinyal semakin menurun dengan semakin jauhnya jarak transmisi.
c. Penerima beroperasi ketika menerima sinyal output dari saluran transmisi sebagai
persiapan untuk pengiriman ke transduser di tempat tujuan. Operasi di penerima termasuk amplifikasi untuk mengkompensasi hilangnya sinyal
selama transmisi, demodulasi dan decoding untuk membalikkan sinyal informasi seperti semula. Filter adalah fungsi penting lain dari penerima.
237 Gambar 5.122. Elemen Dasar Sistem Telekomunikasi
Sebagai contoh, di sebuah stasiun radio penyiaran, penguat daya stasiun adalah pemancar, dan antena penyiaran adalah antarmuka antara power
amplifier dan saluran free space. Saluran ruang bebas adalah media transmisi; dan antena penerima adalah antarmuka antara saluran ruang bebas dan
penerima. Selanjutnya, penerima radio adalah tujuan dari sinyal radio, dan ini adalah di mana ia diubah dari listrik ke suara yang bisa didengarkan oleh
pendengar radio. 4. Sistem Komunikasi Analog
Teknik komunikasi pada awalnya dikembangkan menggunakan teknik pemancaran sinyal analog. Dalam pemancaran masing-masing jenis informasi
digunakan teknologi dan cara-cara yang berbeda. Contohnya adalah pemancaran atau transmisi suara berbeda saluran dengan pemancaran data atau gambar.
Penyaluran suara melalui jaringan telepon atau dalam bahasa Inggrisnya disebut PSTN Public Service Telephone Network khusus hanya diperuntukkan bagi suara
itu sendiri. Demikian juga untuk menyalurkan data, hanya dapat dilewatkan pada jaringan yang sudah tersedia. Sinyal-sinyal televisi pun harus dipancarkan
sesuai dengan jalur frekuensi yang digunakan untuk suatu jenis frekuensi. Kebanyakan transimisi sinyal pada awal pengembangan dikenal sebagai
transmisi analog.
Sinyal analog adalah suatu sinyal yang berubah-ubah secara kontinyu atau terus menerus terhadap waktu, adapun bentuk sinyal analog dapat dilihat seperti
pada Gambar 5.123. Pada sistem komunikasi analog, informasi atau pesan yang berupa sinyal analog disalurkan melalui saluran transmisi ke tempat yang jauh
jaraknya dengan mempergunakan gelombang yang berfrekuensi tinggi sebagai pembawanya. Gelombang pembawa ini disebut sebagai carrier. Nah Proses
penumpangan sinyal informasi analog ke gelombang pembawa disebut sebagai modulasi analog. Ada 3 macam jenis modulasi analog, dimana output tiap
modulasi dapat dilihat pada Gambar 5.124, yaitu:
238 Gambar 5.123. Sinyal analog dengan puncak gelombang yang terus menerus
berubah-ubah setiap siklus waktu
1. Modulasi Amplitudo AM
Modulasi Amplitudo adalah salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa carrier berdasarkan perubahan
amplitudonya. Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya amplitudo dari carrier, tanpa mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa.
Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, Amplitudo sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal
informasi. Rentang frekuensi AM adalah 500 Hz
– 1600 KHz dan panjang gelombang atau amplitudo AM adalah 1600 KHz
– 30000 KHz. Jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu
kilometer. AM adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio
komersil. Kelemahan dari sistem AM adalah mudah terganggu oleh gangguan atmosfer dan kualitas suara terbatasi oleh bandwidth yang sempit.
2. Modulasi Frekuensi FM
Modulasi Frekuensi merupakan suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal
informasi. Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Contoh dari FM adalah frekuensi radio yang sekarang lebih sering digunakan radio pada umumnya.
Rentang frekuensi FM adalah 88 MHz – 108 MHz sehingga dikategorikan
sebagai Very High Fequency VHF. Sedangkan panjang gelombangnya adalah dibawah 1000 KHz sehingga jangkauan sinyalnya tidak jauh. Modulasi frekuensi
memiliki bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo sehingga bisa menghasilkan suara stereo dengan menyatukan beberapa saluran audio pada satu
gelombang cerrier. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga dipilih untuk sebagai modulasi standar untuk frekuensi tinggi. Keuntungan FM antara lain
potensi gangguan jauh lebih kecil kualitas lebih baik dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.
3. Modulasi FasaPhase PM
Modulasi FasaPhase Modulation merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa.Hampir
mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan
239 tidak merubah amplitudo pembawa. PM jarang digunakan karena memerlukan
perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Keuntungan PM adalah potensi gangguan dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.
Gambar 5.124. Bentuk-bentuk sinyal modulasi analog Sistem komunikasi analog mempunyai karakteristik sebagai berikut :
Sinyal analog ditransmisikan tanpa memperdulikan content isi dari pesan
Sistem komunikasi analog bisa mentransmisikan data analog atau digital Proses transimis pada system komunikasi analog mengalami redaman
terhadap jarak, yang artinya semakin jauh jarak penerima terhadap sumber informasi, maka kualitas sinyal semakin buruk, sehingga dibutuhkan
penguat sinyal amplifier pada jarak-jarak tertenu
Sistem komunikasi analog rentan terhadap gangguan berupa noisederau
1. Sistem Komunikasi Digital
Modulasi merupakan perubahan parameter dari sinyal carrier menjadi sinyal informasi. Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa
carrier yang berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi pemodulasi yang
240 frekuensinya lebih rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan. Proses
modulasi membutuhkan dua buah sinyal yaitu sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier dimana sinyal informasi tersebut
ditumpangkan. Tujuan dilakukannya proses modulasi antara lain: 1. Memudahkan proses radiasi
a. Pada kanal komunikasi berupa udara, diperlukan antena untuk proses pemancaranradiasi dan penerimaan sinyal.
b. Dimensi antena adalah berbanding terbalik dengan frekuensi sinyal yang dipancarkanditerimanya.
2. Memungkinkan multiplexing jika sebuah media transmisi dapat digunakan oleh beberapa kanal, maka modulasi dapat digunakan untuk menempatkan
masing-masing kanal pada wilayah spektrum frekuensi yang berbeda. Contohnya : teknik FDM pada sistem telepon.
Informasi yang akan disampaikan berbentuk sinyal digital, yaitu pulsa yang menyatakan nilai 1 0. Sinyal digital ini tidak dapat ditransmisikan begitu
saja menggunakan gelombang radio, karena bandwidth lebar pita yang dipakai oleh sinyal digital terlalu lebar. Sinyal ini harus dimodifikasi agar ia dapat
ditrasmisikan. Modifikasi terhadap sinyal ini dinamakan modulasi. Dalam mentransmisikan data dari sumber ke tujuan, satu hal yang harus dihubungkan
dengan sifat data, arti fisik yang hakiki di pergunakan untuk menyebarkan data, dan pemprosesan atau pengaturang apa yang perlu dilakukan sepanjang saluran
untuk memastikan bahwa data yang diterima dapat dimengerti dengan baik.
Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital bit stream
ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebenarnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa carrier sedemikian
rupa sehingga bentuk hasilnya memiliki ciri-ciri dari bit-bit 0 atau 1. Berarti dengan mengamati sinyal carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai
clock
timing dan sinkronisasi. Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk
pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik logam atau optik atau non fisik gelombang radio[1].
5.1 Konsep modulasi digital Dalam hal ini konsep modulasi digital ada dua yaitu, modulator dan
demodulator. Modulator melakukan proses modulasi, ada ditransmitter. Demodulator melakukan proses demodulasi, yakni mengembalikan sinyal hasil
modulasi ke bentuk semula, ada di receiver. Gambar 6 menunjukkan proses modulasi.
Gambar 5.125. Proses Modulasi
241
5.2 Teknik Modulasi Digital Pada dasarnya dikenal 3 prinsip dasar modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK.
1. Amplitude Shift-Keying
Amplitude Shift Keying ASK atau pengiriman sinyal digital berdasarkan
pergeseran amplitudo merupakan modulasi dengan mengubah-ubah amplitudo. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa
tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per-baud kecepatan digital lebih besar.
Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu
dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal
ini faktor noice atau gangguan juga harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Blok diagram Modulator FSK dapat dilihat pada
Gambar 5.126.
Gambar 5.126. Blok Diagram Modulator ASK Dalam modulasi ASK, amplitudo carrier tersaklar ON dan OFF sesuai
dengan kecepatan sinyal pemodulasi. Sinyal direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan amplitudo gelombang pembawa, yaitu logika “1” dan “0”. Logika “1”
direpresentasikan dengan status “ON” ada gelombang pembawa sedangkan
logika “0” direpresentasikan dengan status “OFF” tidak ada gelombang pembawa. Dari dua kondisi tersebut, maka didapatkan sebuah sinyal yang
termodulasi ASK. Gambar 5.127 hubungan sinyal digital dengan sinyal termodulasi ASK.
Gambar 5.127. Hubungan Sinyal Digital dan Sinyal Modulasi ASK
2. FSK Frekuensi shift keying
Frekuensi Shift Keying FSK adalah modulasi frekuensi skema di mana
informasi digital ditularkan melalui perubahan frekuensi diskrit suatu gelombang
242 pembawa. FSK termudah adalah FSK biner BFSK. BFSK berarti menggunakan
sepasang frekuensi diskrit untuk mengirimkan biner 0s dan 1s informasi. Dengan skema ini, 1 disebut frekuensi tanda dan 0 disebut frekuensi ruang.
Domain waktu dari sebuah carrier termodulasi FSK diilustrasikan pada Gambar 8 [2].
Gambar 5.128. Modulasi FSK Pada sistem FSK, dua buah sinyal sinusoidal dengan amplitudo
maksimum sama dengan Ac, tetapi frekuensi berbeda, f1 dan f2, digunakan untuk merepresentasikan biner 1 dan 0. Secara matematis dapat dituliskan.
= �
�
cos2 ��
1
untuk symbol „1‟ = �
�
cos2 ��
2
untuk symbol „0‟ Adapun bentuk gelombang termodulasi FSK bisa dilihat pada Gambar 9 dan 10.
Modulasi FSK merupakan modulasi yang mempunyai kinerja yang lebih baik dan menggunakan sistem deteksi yang lebih sederhana dibandingkan
dengan PSK. Oleh karena itu penerapannya cukup luas pada sistem transmisi data.
Frequency Shift Keying FSK relatif sederhana, FSK memiliki bentuk
penampakan gelombang yang konstan dari modulasi sudut yang sama terhadap frekuensi modulasi konvensional kecuali bahwa sinyal modulasinya adalah
untaian pulsa biner yang bervariasi di antara dua level tegangan diskrit bila dibandingkan dengan perubahan bentuk gelombang kontinu.
Data
Carrier
Hasil Modulasi FSK Gambar 5.129. Gelombang Termodulasi FSK
243
Pemancar FSK
Dengan FSK biner, frekuensi center dan carriernya digeser dideviasikan oleh data masukan biner. Konsekuensinya, output dari sebuah modulator FSK
adalah fungsi bertingkat dalam domain frekuensi. Sinyal input biner berubah dari logika “0” ke logika “1”, dan sebaliknya, output FSK di geser di antara 2
frekuensi: frekuensi “mark” atau berlogika 1 dan frekuensi “space” atau berlogika 0. Dengan FSK, ada perubahan kondisi frekuensi output mengikuti kondisi logik
dari perubahan sinyal input biner. Konsekuensinya, perubahan kecepatan output sama dengan perubahan kecepatan inputnya. Pada modulasi digital, perubahan
kecepatan pada input
modulator disebut “bit rate” dan mempunyai satuan bit per second
bps. Perubahan kecepatan pada output modulator disebut “baud” atau
“baud rate” dan sama dengan waktu dari satu elemen sinyal output. Pada FSK perubahan kecepatan input dan outputnya adalah sama, sehingga bit rate dan baud
rate adalah sama [2].
Bandwidth dari FSK
Sebagaimana semua system komunikasi alat elektronik, bandwidth adalah salah satu yang penting ketika mendesain sebuah pemancar FSK. FSK sama
seperti system modulasi konvensional dan juga dapat dijelaskan dalam sebuah pengertian yang sederhana.
Sebuah modulator FSK merupakan sebuah tipe dari pemancar FM dan sering disebut voltage controlled oscillator VCO. Hal ini dapat dilihat dari
kecepatan perubahan input ketika input biner adalah saling pergantian logika 1 dan logika 0,dinamakan gelombang kotak. Frekuensi dasar dari sebuah
gelombang biner adalah sama dengan setengah dari kecepatan bit.
Konsekuensinya, jika hanya frekuensi dasar dari input dipertimbangkan, frekuensi modulasi tertinggi dari modulasi FSK adalah setengah dari bit rate input.
Frekuensi rest tunda dari VCO dipilih seperti pada saat setengah jalan diantara frekuensi mark dan frekuensi space. Sebuah kondisi logika 1 pada input menggeser
VCO dari frekuensi restnya ke frekuensi mark, dan kondisi logika 0 pada input menggeser VCO dari frekuensi rest nya ke frekuensi space. Konsekuensinya,
sinyal input biner berubah dari logika 1 ke logika 0 dan sebaliknya, frekuensi output
VCO menggeser atau mendevisiasikan kembali dan seterusnya di antara frekuensi mark dan frekuensi space. Karena FSK adalah sebuah bentuk dari
modulasi frekuensi, maka rumus untuk index modulasi digunakan dalam FM adalah juga cocok untuk FSK. Index modulasi diberikan seperti berikut :
MI = F Fa Dimana
MI = index modulasi F = frekuensi deviasi Hz
Fa = frekuensi modulasi Hz Persamaan umum FSK :
Vfsk t = Vc cos {2π [fc + Vm t Δf] t
244 Dimana :
Vfsk t : Frequency Shift Keying Wave
Vm t : Digital Information Modulating Singnal -1 or +1V Vc
: Carrier Amplitude V Fc
: Analog Carrier Frekuensi Hz Δf
: Change Shif in the carrier frequnecy Hz Index modulasi yang buruk adalah index modulasi yang mempunyai
bandwidth output yang lebar, yang disebut sebagai rasio deviasi. Kejelekan atau
bandwidth yang lebar terjadi ketika kedua frekuensi deviasi dan frekuensi
modulasi berada pada nilai maksimum. Pada sebuah modulator FSK, F adalah puncak frekuensi deviasi dari
carrier nya sama dengan selisih antara frekuensi rest dan lainnya atau frekuensi
mark atau frekuensi space atau setengah selisih antara frekuensi mark dan
frekuensi space. Puncak frekuensi deviasi tergantung pada amplitude dari sinyal modulasinya. Dalam sebuah sinyal digital biner, semua logika 1 mempunyai
tegangan yang sama dan semua logika 0 mempunyai tegangan yang sama. Konsekuensinya, deviasi frekuensi konstan dan selalu berada pada harga yang
maksimum. Fa sama dengan frekuensi dasar dari input biner yang berada pada saat kondisi di bawah kasus paling buruk worst case Kondisi berlawanan 1 dan 0
bit rate
. Persamaan umum untuk FSK :
Dengan konvensional FM, bandwith secara langsung seimbang terhadap index
modulasi. Sebagai akibatnya index modulasi pada FSK pada umumnya tetap dibawah 1,0 oleh karena itu menghasilkan output spectrum narrowband FM yang
relative. Bandwith minimum yang dikehendaki untuk mempropagasi sebuah sinyal disebut bandwith Nyquist minimum Fn. Pada saat modulasi digunakan
dan output spectrum sebuah double-side dihasilkan, bandwith minimum disebut bandwith Nyquist doubleside
minimum atau bandwith IF minimum. Setiap sisi frekuensi dipisahkan dari frekuensi pusat atau sebuah sisi frekuensi yang
berdekatan dengan harga yang sama ke modulasi frekuensi, yanga mana pada contoh ini adalah10 MHz Fb2. Output spectrum dari modulasi ini dapat dilihat
bahwa bnadwith Nyquist double-side minimum adalah 60 MHz dan harga band adalah 20 megabaund, sama dengan bit rate.
Karena FSK adalah bentuk dari narrowband FM, bandwith minimum tergantung pada index modulasi. Untuk index modulasi antara 0,5 dan 1 salah
satu dari 2 atau 3 set dari sisi frekuensi yang berarti diperoleh. Oleh karena itu bandwith
minimum adalah 2 atau 3 input bit rate.
Penerima FSK
Sirkuit yang paling umum yang digunakan untuk sinyal demodulasi FSK adalah Phase-Locked Loop PLL. Sebuah PLL FSK demodulator bekerja sangat
banyak seperti PLL-FM demodulator. Sebagai input untuk daya PLL antara Mark
245 dan Space frekuensi [2]. Tegangan error dc pada output phasa comparator sesuai
dengan daya frekuensi. Karena hanya ada 2 input frekuensi Mark dan Space, maka output tegangan error hanya 2. Salah satunya berupa logic 1 dan lainnya
logic 0. Oleh karena itu, outputnya adalah 2 level binary merepresentasikan input FSK.
Pada umumnya, frekuensi natural dari PLL dibuat sama dengan frekuensi inti dari FSK demodulator. Sebagai hasilnya, perubahan pada tegangan error dc
sesuai dengan perubahan pada analog input frekuensi dan symmetric disekitar 0V dc.
FSK mempunyai performance error yang sedikit dibanding PSK atau QAM. Dan sebagai akibatnya,jarang digunakan untuk performance tinggi system radio
digital. Penggunaanya dibatasi untuk performance rendah, harga-rendah, modem data disynkronous yang digunakan pada komunikasi data over analog, band
saluran telepon.
Pembangkitan sinyal BFSK dilakukan dengan melalukan data biner dalam format polar ke modulator frekuensi Voltage Controlled Oscillator, seperti tampak
pada Gambar 5.130. Ketika input modulator berubah dari +V ke –V, maka
frekuensi yang ditransmisikan akan berubah juga[4].
Gambar 5.130. Pembangkitan Sinyal BFSK Konstelasi ini mengalokasikan satu dimensi untuk setiap vektor yang kita ingin
mengirimkan. Konstelasi ini milik keluarga konstelasi ortogonal. Hal sederhana untuk mengamati bahwa jumlah dimensi di konstelasi ini adalah sama dengan
jumlah pesan.
Gambar 5.131. Konstelasi FSK
246 Karena semua vektor sama-sama terletak di tepat satu sumbu, daya
transmisi untuk setiap vektor konstan. Maka konstelasi ini sangat cocok untuk sistem komunikasi yang memerlukan daya konstan untuk transmisi. Unsur yang
optimal dalam hal ini hanyalah vektor yang duduk di kuadran yang membawa spektral daya maksimum sinyal yang diterima. Ini hanyalah vektor cocok untuk
kuadran yang memberikan nilai maksimal di outlet detektor. Hasil ini sangat intuitif karena kita tahu bahwa kanal AWGN memiliki kemungkinan tipis untuk
mengalihkan sinyal dari satu kuadran yang lain. Pelaksanaan elemen keputusan sangat sederhana dalam hal ini.
Karena semua vektor sama-sama terletak di tepat satu sumbu, jarak antara setiap beberapa vektor konstan. Dengan kata lain, jarak antar vektor yang
independen dengan jumlah vektor. Kenyataan ini hanya berarti bahwa kita tidak harus merusak BER dalam rangka untuk menambah pesan lebih memungkinkan
untuk transmisi.
Perhatikan bahwa dalam konstelasi lain selalu ada ketegangan antara BER dan jumlah pesan, atau data rate ingat bahwa lebih banyak kemungkinan untuk
pesan berarti tariff yang lebih tinggi data. Kekurangan:
Disimpulkan bahwa bandwidth yang diperlukan untuk konstelasi ini terus semakin tinggi dan lebih tinggi. Fakta ini hanya membuat konstelasi ini tidak
praktis untuk situasi saat kita ingin mengirimkan banyak pesan. Dengan kata lain, data rate hanya terbatas karena tempat persyaratan akut untuk bandwidth
sistem komunikasi yang digunakan.
Meskipun metode ini memiliki sifat tertinggi banyak, terutama yang menyiratkan BER konstan untuk pesan sebanyak yang kami inginkan, fakta
bahwa metode ini mengkonsumsi meningkatkan jumlah bandwidth hanya membuat metode ini tidak praktis. konstelasi FSK dapat ditemukan ketika
sejumlah kecil pesan sedang dikirim, atau ketika ada persyaratan yang memberatkan dari keandalan yang BER dari sistem komunikasi.
2. SISTEM KOMUNIKASI ANALOGDIGITAL
Sistem analogdigital memproses sinyal-sinyal bervariasi dengan waktu yang memiliki nilai-nilai kontiniudiskrit. Beberapa keuntungan sistem
komunikasi digital dibandingkan dengan sistem komunikasi analog dijelaskan sebagai berikut.
Multiplexing
Di dalam sistem komunikasi, teknik digital pertama kali diaplikasikan untuk sistem telepon yang menggunakan teknik Time Division Multipleksing
TDM. Pada prinsipnya, sinyal suara dari berbagai sumber akan dibagi ke dalam slot-slot waktu dengan ukuran sama, yang kemudian akan diurutkan dan
selanjutnya akan dilewatkan ke dalam medium transmisi yang sama. Dibandingkan dengan pengaplikasian TDM terhadap sinyal analog, teknik digital
memiliki keunggulan dalam hal reliabilitas terhadap gangguan noise, distorsi,
247 dan interferensi lain. Degradasi sinyal akibat beberapa faktor gangguan tersebut
di atas dapat diatasi dengan kemampuan teknik digital melakukan regenerasi sinyal, suatu teknik yang tidak dapat diaplikasikan terhadap sinyal analog.
Gambar 15.132. Multiplexing Fungsi Multiplxer secara umum mengkombinasikan me-multiplex data
dari n input dan mentransmisikan melalui kapasitas data link yang tinggi. Demultiplxe
r berfungsi menerima aliran data yang di-multiplex pemisah demultiplex dari data tersebut tergantung pada saluran dan mengirimnya ke line
out yang diminta. Proese kerja multiplexing ditunjukkan pada Gambar 13
Multiplexing terdiri dari beberapa jenis, antara lain sebagai berikut:
1. Time Division Multiplexing TDM 2. Frequency Division Multipxing FDM
3. Wavelength Division Multipleing WDM Time Division Multiplexing
Time Division Multiplexing merupakan sebuah proses pentransmisian
beberapa sinyal informasi yang hanya melalui satu kanal transmisi dengan masingmasing sinyal ditransmisikan pada periode waktu tertentu. Akan ada
beberapa sinyal informasi yang akan masuk kedalam Multiplexer dari TDM, sinyal-sinyal tersebut memiliki bit rate yang rendah dengan sumber sinyal yang
berbeda-beda. Ketika sinyal tersebut memasuki Multiplexer, maka sinyal akan melalui sebuah swicth rotary yang menyebabkan sinyal informasi yang
sebelumnya telah disampling itu akan dibuat berubah-ubah tiap detiknya. Hasil Output
dari switch ini merupakan gelombang PAM yang mengandung sample- sample
dari sinyal informasi yang periodik terhadap waktu. Setelah melaui multiplex, sinyal kemudian ditransmisi dengan membagi-
bagi sample informasi berdasarkan Hold TimeJumlah kanal. Kanal transmisi ini merupakan sebuah kanal dengan rangkaian yang disinkronisasikan.Kanal
sinkron ini dibutuhkan untuk membangun tiap kelompok sample dan membagi sample-sample
tepat kedalam frame. Ketika sinyal transmisi memasuki demultiplexer, gabungan sinyal yang ber-bit-rate tinggi sinyal transmisi dibagi-
bagi kembali menjadi sinyal informasi seperti sinyal informasi awal yang ber-bit- rate
rendah. Kemudian akan di rotary switch pula disana yang akan mengarahkan sinyal-sinyal ke tujuna masingmasing dari sinyal itu. Pada multiplxer terdapat
filter yang berfungsi melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah, dan pada
248 demultiplexer
akan terdapat filter yang bertujuan untuk mendapatkan sinyal keluaran yang akan sama dengan sinyal informasi inputnya.
Gelombang suara dari percakapan telepon di sample sekali 125msec, dan setiap sample diconvert menjadi 8 bit data digital. Dengan menggunakan teknik ini,
kecepatan transmisi 64000bitsec dibutuhkan untuk mentransmisikan suara tersebut. T1 line sebenarnya merupakan sebuah channel yang mampu
mentransmisikan pada kecepatan 1,544 Mbitsec. Kecepatan transmisi ini lebih lebar di bandingkan kabel telepon pada umumnya, sehingga TDM digunakan
untuk mengijinkan sebuah T1 line untuk membawa 24 sinyal suara yang berbeda. Dengan satu frame te
rdiri dari 193bit, sehingga kecepata tiap framenya 125μs. Tipa frame tersebut kemudian dibagi menjadi 24 slot sinyal suara dan 8 bit
digital code. TDM digunakan karena alasan biaya, semakin sedikit kabel yang digunakan dan semakin simple receiver yang dapat dipakai utnuk
mentransmisikan data dari banyak sumber untuk banyak tujuan membuat TDM lebih murah dibandingkan yang lain. TDM ini juga menggunakan bandwidth yang
lebih sedikit daripada Frequency Division Multipxing FDM. Dengan lebar bandwidth
yang kecil, membuat bitrate semakin cepat, namun daya yang digunakan semakin besar [4].
Frequency Division Multiplexing FDM
Frequency Division Multiplexing adalah menggabungkan banyak saluran
input menjadi sebuah saluran output berdasarkan frekuensi. Jadi total bandwidth
dari keseluruhan saluran dibagi menjadi sub-sub saluran oleh frekuensi. Tiap sinyal modulasi memerlukan bandwidth center tertentu sekitar frekuensi
carrier nya, dinyatakan sebagai suatu saluran. Sinyal input baik analog maupun
digital akan ditransmisikan melalui medium dengan sinyal analog. Pada sistem FDM, umumnya terdiri dari dua peralatan terminal dan penguat ulang saluran
transmisi repeater transmission line. 1. Peralatan Terminal Terminal Equiipment
Peralatan terminal terdiri dari bagian yang mengirimkan sinyal frekuensi ke repeater dan bagian penerima yang menerima sinyal tersebut dan
mengubahnya kembali menjadi frekuensi semula.
2. Peralatan Penguat Ulang Repeater Equipment Repeater equipment
terdiri dari penguat dan equalizer yang fungsinya masing-masing untuk mengkompensir redaman dan kecepatan redaman sewaktu
transmisi melewati saluran antara kedua repeater masing-masing. Wavelength Division Multiplxing WDM
Dalam komunikasi serat optik, WDM adalah teknologi yang multiplexing multi carrier optik sinyal pada satu serat optik dengan menggunakan berbagai
panjang gelombang warna dari sinar laser untuk membawa sinyal yang berbeda. Hal ini memungkinkan untuk memultiplexing, di samping
249 memungkinkan komunikasi directional lebih dari satu saluran, ini biasanya
disebut Wavelngth Division Multiplexing WDM. Wavelength Division Multiplexing
adalah istilah umum yang diterapkan pada sebuah carrier optik yaitu panjang gelombang, sedangkan frequency division
multiplexing biasanya diterapkan ke operator radio. Dalam hal ini panjang
gelombang dan frekuensi berbanding terbalik, serta radio cahaya adalah kedua bentuk radiasi elektromagnetik.
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing adalah sebuah teknik transmisi yang menggunakan beberapa buah frekuensi multicarrier yang saling
tegak lurus orthogonal. Masing-masing sub-carrier tersebut dimodulasikan dengan teknik modulasi konvensional pada rasio symbol yang rendah. Prinsip
kerja dari OFDM dapat dijelaskan sebagai berikut. Deretan data informasi yang akan dikirim dikonversikan kedalam bentuk parallel, sehingga bila bit rate
semula adalah R , maka bit rate di tiap-tiap jalur parallel adalah RM dimana M adalah jumlah jalur parallel sama dengan jumlah sub-carrier. Setelah itu,
modulasi dilakukan pada tiap-tiap sub-carrier. Modulasi ini bisa berupa BPSK, QPSK, QAM atau yang lain, tapi ketiga teknik tersebut sering digunakan pada
OFDM. Kemudian sinyal yang telah termodulasi tersebut diaplikasikan ke dalam Inverse Discrete Fourier Transform IDFT, untuk pembuatan simbol OFDM.
Penggunaan IDFT ini memungkinkan pengalokasian frekuensi yang saling tegak lurus orthogonal. Setelah itu simbol-simbol OFDM dikonversikan lagi kedalam
bentuk serial, dan kemudian sinyal dikirim seperti terlihat pada Gambar 14.
Gambar 5.133. Prinsip kerja OFDM Sinyal carrier dari OFDM merupakan penjumlahan dari banyaknya sub-carriers
yang orthogonal, dengan data baseband pada masing-masing sub-carriers dimodulasikan secara bebas menggunakan teknik modulasi QAM atau PSK.
Sinyal yang terkirim tersebut, dalam persamaan matematik bisa diekspresikan sebagai berikut,
250 Dimana Re. adalah bagian real dari persamaan, ft adalah respons implus dari
filter transmisi, T adalah periode simbol, v
o
adalah frekuensi pembawa carrier frequency
dalam bentuk radian, j adalah fase pembawa carrier phase, dan b
n
adalah data informasi yang telah termodulasi yang menjadi input dari IDFT. Pada stasiun penerima, dilakukan operasi yang berkebalikan dengan apa
yang dilakukan di stasiun pengirim. Mulai dari konversi dari serial ke parallel, kemudian konversi sinyal parallel dengan Fast Fourier Transform FFT, setelah itu
demodulasi, konversi parallel ke serial, dan akhirnya kembali menjadi bentuk data informasi.
Pada OFDM, frekuensi-frekuensi multicarrier tersebut saling tegak lurus, yang berarti bahwa crosstalk di antara sub-channels dihilangkan dan inter-carrier
guard bands tidak diperlukan. Istilah orthogonal dalam Orthogonal Frequency Division Multiplexing
OFDM mengandung makna hubungan matematis antara frekuensi-frekuensi yang digunakan.
Pemakaian frekuensi yang saling orthogonal pada OFDM memungkinkan overlap antar frekuensi tanpa menimbulkan interferensi satu sama lain. Ada
beberapa kumpulan sinyal yang orthogonal, salah satunya yang cukup sering kita gunakan adalah sinyal sinus, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 5.134.
Gambar 5.134. Contoh kumpulan sinyal ortogonal berupa gelombang sinus Ortogonalitas juga memungkinkan efisiensi spektral yang tinggi,
mendekati rasio Nyquist. OFDM secara umum mendekati spektrum ”white”, sehingga terdapat properti interferensi elektromagnetik terhadap pengguna co-
channel yang lain.
Satu prinsip kunci dari OFDM adalah dimana skema modulasinya dengan rasio symbol yang rendah sehingga hanya mendapat sedikit pengaruh intersymbol
interference dari multipath fading. Oleh karena itu, maka dapat ditransmisikan
sejumlah aliran low-rate dalam paralel, bukan aliran high-rate tunggal. Karena durasi dari tiap simbol panjang, maka memungkinkan untuk penyisipan guard
interval di antara simbol-simbol OFDM, sehingga dapat menghilangkan intersymbol interference
. Pada OFDM, sinyal didesain sedemikian rupa agar orthogonal, sehingga
bila tidak ada distorsi pada jalur komunikasi yang menyebabkan ISIintersymbol interference
dan ICIintercarrier interference, maka setiap subchannel akan bisa dipisahkan stasiun penerima dengan menggunakan DFT. Tetapi pada
251 kenyataannya tidak semudah itu. Karena pembatasan spektrum dari sinyal
OFDM tidak strict, sehingga terjadi distorsi linear yang mengakibatkan energi pada tiap-tiap subchannel menyebar ke subchannel di sekitarnya, dan pada
akhirnya ini akan menyebabkan interferensi antar simbol ISI. Solusi yang termudah adalah dengan menambah jumlah subchannel sehingga periode simbol
menjadi lebih panjang, dan distorsi bisa diabaikan bila dipandingkan dengan periode simbol. Tetapi cara diatas tidak aplikatif, karena sulit mempertahankan
stabilitas carrier dan juga menghadapi Doppler Shift.
Pendekatan yang relatif sering digunakan untuk memecahkan masalah ini adalah dengan menyisipkan guard interval interval penghalang secara periodik
pada tiap simbol OFDM. Cyclic prefix yang ditransmisikan selama guard interval, terdiri dari akhir dari symbol OFDM yang dikopi ke guard interval, dan guard
interval
ditransmisikan diikuti dengan symbol OFDM. Alasan guard interval terdiri dari kopi dari akhir simbol OFDM adalah agar receiver nantinya
mengintegrasi masing-masing multipath melalui angka integer dari siklus sinusoid ketika proses demodulasi OFDM dengan FFT.
A. Keunggulan OFDM adalah salah satu jenis dari multicarrier FDM, tetapi memiliki
efisensi pemakaian frekuensi yang jauh lebih baik. Pada OFDM overlap antar frekuensi yang bersebelahan diperbolehkan, karena masing-masing sudah saling
orthogonal, sedangkan pada sistem multicarrier konvensional untuk mencegah interferensi antar frekuensi yang bersebelahan perlu diselipkan frekuensi
penghalang guard band, dimana hal ini memiliki efek samping berupa menurunnya kecepatan transmisi bila dibandingkan dengan sistem single carrier
dengan lebar spektrum yang sama. Sehingga salah satu karakteristik dari OFDM adalah tingginya tingkat efisiensi dalam pemakaian frekuensi. Selain itu pada
multicarrier konvensional juga diperlukan band pass filter sebanyak frekuensi yang digunakan, sedangkan pada OFDM cukup menggunakan FFT saja.
Karakter utama yang lain dari OFDM adalah kuat menghadapi frequency selective fading.
Dengan menggunakan teknologi OFDM, meskipun jalur komunikasi yang digunakan memiliki karakteristik frequencyselective fading
dimana bandwidth dari channel lebih sempit daripada bandwidth dari transmisi sehingga mengakibatkan pelemahan daya terima secara tidak seragam pada
beberapa frekuensi tertentu, tetapi tiap sub carrier dari sistem OFDM hanya mengalami flat fading pelemahan daya terima secara seragam. Pelemahan yang
disebabkan oleh flat fading ini lebih mudah dikendalikan, sehingga performansi dari sistem mudah untuk ditingkatkan. Teknologi OFDM bisa mengubah
frequency selective fading
menjadi flat fading, karena meskipun sistem secara keseluruhan memiliki kecepatan transmisi yang sangat tinggi sehingga
mempunyai bandwidth yang lebar, karena transmisi menggunakan subcarrier frekuensi pembawa dengan jumlah yang sangat banyak, sehingga kecepatan
transmisi di tiap subcarrier sangat rendah dan bandwidth dari tiap subcarrier sangat sempit, lebih sempit daripada coherence bandwidth lebar daripada
bandwidth yang memiliki karakteristik yang relatif sama.
252 Keuntungan yang lainnya adalah, dengan rendahnya kecepatan transmisi
di tiap subcarrier berarti periode simbolnya menjadi lebih panjang sehinnga kesensitifan sistem terhadap delay spread penyebaran sinyal-sinyal yang datang
terlambat menjadi relatif berkurang. B. Kelemahan
Sebagai sebuah sistem buatan menusia, tentunya teknologi OFDM pun tak luput dari kekurangan-kekurangan. Diantaranya, yang sangat menonjol dan
sudah lama menjadi topik penelitian adalah frequency offset dan nonlinear distortion distorsi nonlinear.
Frequency Offset Sistem ini sangat sensitif terhadap carrier frequency offset yang disebabkan oleh
jitter pada gelombang pembawa carrier wave dan juga terhadap Efek Doppler yang disebabkan oleh pergerakan baik oleh stasiun pengirim maupun stasiun
penerima.
Distorsi Non-linier Teknologi OFDM adalah sebuah sistem modulasi yang menggunakan multi-
frekuensi dan multi-amplitudo, sehingga sistem ini mudah terkontaminasi oleh distorsi nonlinear yang terjadi pada amplifier dari daya transmisi.
Sinkronisasi sinyal Pada stasiun penerima, menentukan start point untuk memulai operasi Fast
Fourier Transform FFT ketika sinyal OFDM tiba di stasiun penerima adalah hal yang relatif sulit. Atau dengan kata lain, sinkronisasi daripada sinyal
OFDM adalah hal yang sulit.
2. Lembar Pelatihan Kerjakan soal-soal berikut ini dengan baik dan benar
1.
Apa Fungsi dari gelombang carrier ?
2.
Apa yang dimaksud dengan modulasi analog ?
3.
Jelaskan perbedaan antara Modulasi Amplitudo AM, Modulasi Frekuensi FM, dan Modulasi Fasa PM
4.
Sebutkan karakteristik komunikasi digital
5.
Apa yang anda ketahui tentang OFDM
253
C2. Media Transmisi Telekomunikasi
1. Lembar Informasi
Media transmisi digunakan pada beberapa peralatan elektronika untuk menghubungkan antara pengirim dan penerima supaya dapat melakukan
pertukaran data. Beberapa alat elektronika, seperti telepon, komputer, televisi, dan radio membutuhkan media transmisi untuk dapat menerima data. Seperti
pada pesawat telepon, media transmisi yang digunakan untuk menghubungkan dua buah telepon adalah kabel. Setiap peralatan elektronika memiliki media
transmisi yang berbeda-beda dalam pengiriman datanya didasarkan pada frekuensi kerjanya seperti terilah pada Gambar 5.135.
Karakteristik media transmisi Karakteristik media transmisi ini bergantung pada:
Jenis alat elektronika
Data yang digunakan oleh alat elektronika tersebut
Tingkat keefektifan dalam pengiriman data
Ukuran data yang dikirimkan
Gambar 5.135. Spektrum Elektromagnetik
Jenis media transmisi 1. Guided Transmission Media
Guided transmission media atau media transmisi terpandu merupakan jaringan yang menggunakan sistem kabel.
a. Twisted Pair Cable
Twisted pair cable atau kabel pasangan berpilin terdiri dari dua buah konduktor yang digabungkan dengan tujuan untuk mengurangi atau
meniadakan interferensi elektromagnetik dari luar seperti radiasi elektromagnetik dari kabel Unshielded twisted-pair UTP, dan crosstalk yang terjadi di antara
kabel yang berdekatan.
254 Ada dua macam Twisted Pair Cable, yaitu : Kabel STP dan UTP
1. Kabel STP Shielded Twisted Pair
seperti telihat pada Gambar 5.136 merupakan salah satu jenis kabel yang digunakan dalam
jaringan komputer. Kabel ini berisi dua pasang kabel empat kabel yang setiap pasang dipilin.
Kabel STP lebih tahan terhadap gangguan yang disebabkan posisi kabel yang tertekuk. Pada
kabel STP attenuasi akan meningkat pada frekuensi
tinggi sehingga
menimbulkan crosstalk
dan sinyal noise. Gambar 5.136. Kabel STP
2. Kabel UTP Unshielded Twisted Pair seperti terlihat pada Gambar 5.137 banyak
digunakan dalam instalasi jaringan komputer. Kabel ini berisi empat pasang kabel yang tiap
pasangnya dipilin twisted. Kabel ini tidak dilengkapi dengan pelindung unshilded.
Kabel UTP mudah dipasang, ukurannya kecil, dan harganya lebih murah dibandingkan jenis
media lainnya. Kabel UTP sangat rentan dengan efek interferensi elektris yang berasal
dari media di sekelilingnya.
Gambar 5.137. Kabel UTP b. Coaxial Cable
Kabel koaksial pada Gambar 5.138 adalah suatu jenis kabel yang menggunakan dua buah
konduktor. Kabel ini banyak digunakan untuk mentransmisikan sinyal frekuensi tinggi mulai
300 kHz keatas. Karena kemampuannya dalam menyalurkan frekuensi tinggi tersebut, maka
sistem transmisi dengan menggunakan kabel koaksial memiliki kapasitas kanal yang cukup
besar. Ada beberapa jenis kabel koaksial, yaitu thick coaxial cab le mempunyai diameter besar
dan thin coaxial cable mempunyai diameter
lebih kecil. Gambar 5.138. Kabel Koaksial
255 Keunggulan kabel koaksial adalah dapat digunakan untuk menyalurkan
informasi sampai dengan 900 kanal telepon, dapat ditanam di dalam tanah sehingga biaya perawatan lebih rendah, karena menggunakan penutup isolasi
maka kecil kemungkinan terjadi interferensi dengan sistem lain.
Kelemahan kabel koaksial adalah mempunyai redaman yang relatif besar sehingga untuk hubungan jarak jauh harus dipasang repeater-repeater, jika kabel
dipasang diatas tanah, rawan terhadap gangguan-gangguan fisik yang dapat berakibat putusnya hubungan.
c. Fiber Optic
Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke
tempat lain. Serat yang digunakan berbentuk silinder seperti kawat pada umumnya,
terdiri dari dua bagian penting yaitu bagian inti core, kulit cladding, pembungkus dan lapisan penguat. Penampangnya secara lengkap dapat kita lihat
pada Gambar 5.139. Dimana struktur serat optic terdiri dari:
Gambar 5.139. Struktur dasar serat optik 1. Core inti
Terbuat dari bahan kuarsa silica dengan kualitas sangat tinggi.
Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini.
Memiliki diameter 10m – 50 m, ukuran core sangat mempengaruhi
karakteristik serat optik.
Berfungsi untuk menentukan cahaya merambat dari satu ujung ke ujung lainnya.
2. Cladding lapisan
Terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil dari core.
Merupakan selubung dari core.
Memiliki diameter 2 – 250 m
256
Hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core mempengaruhi besarnya sudut kritis.
Berfungsi untuk menjaga sinyal optik supaya merambat sepanjang core dan untuk memperkuat kedudukan atau posisi core.
Berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya.
3. Coating jaket
Terbuat dari bahan plastik.
Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan, perubahan temperatur, kelembaban, keausan dan lain-lain pelindung mekanis dan
merupakan tempat kode warna.
Adapun karakteristik serat optik antara lain : Emisi cahaya terjadi pada daerah panjang gelombang 850 nm
– 1550 nm. Dapat dimodulasi langsung pada frekuensi tinggi.
Mempunyai lebar spektrum yang sempit. Ukuran atau dimensi kecil.
Mempunyai umur kerja relatif lama.
Sumber Optik
Fiber optik merupakan elemen transmisi dalam sistem Komunikasi Serat Optik, yaitu pemanduan cahaya silindris. Sumber optik pada sistem transmisi
serat optik berfungsi sebagai pengubah besaran sinyal listrik atau elektris menjadi sinal cahaya.
Ada dua jenis sumber optik yaitu : a. LED Light Emitting Diode yang digunakan pada sistem komunikasi jarak
pendek dan kecepatan bit rendah kurang dari 100 Mbps. b. Dioda LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
semikonduktor atau Injection Laser Diode ILD umumnya digunakan untuk sistem komunikasi jarak jauh dengan kecepatan bit tinggi lebih besar dari 1
Gbps.
Prinsip Perambatan Cahaya
Teknologi fiber optik maju pesat dan sedang berkembang pemanfatannya untuk sistem teknologi telekomunikasi maju dan handal. Penemuan fiber optik
sebagai media transmisi pada suatu sistem komunikasi didasarkan pada hukum Snellius
untuk perambatan cahaya pada media transparan seperti pada kaca yang terbuat dari kuartz kualitas tinggi dan dibentuk dari dua lapisan utama seperti
terlihat pada Gambar 21 yaitu lapisan inti yang biasanya disebut core terletak pada lapisan yang paling dalam dengan indeks bias n
1
dan dilapisi oleh cladding dengan indeks bias n
2
yang lebih kecil dari n
1
.
257 Gambar 5.140. Struktur core dan cladding pada fiber optik
Menurut hukum Snellius jika seberkas sinar masuk pada suatu ujung fiber optik media yang transparan dengan sudut kritis dan sinar itu datang
dari medium yang mempunyai indeks bias lebih kecil dari udara menuju inti fiber optik kuartz murni yang mempunyai indeks bias yang lebih besar
maka seluruh sinar akan merambat sepanjang inti core fiber optik menuju ujung yang satu.
Cahaya merambat dalam fiber optik dengan menggunakan pantulan sempurna supaya energi tidak keluar dari core. Pada peristiwa pantulan
sempurna oleh kulit, sebetulnya masih disertai juga oleh rembesan sinar ke dalam kulit. Hal ini dapat menyebabkan kerugian transmisi dan
menyebabkan sinar yang tak sejajar sumbu serat mencapai ujung seberang lebih dulu, sinar memiliki laju rambat yang lebih besar di dalam kulit
daripada di dalam inti.
Diperlukan sudut masuk tertentu supaya dapat merambat dengan cara
ini. Sudut masuk ini disebut cone angle. Refleksi-pantulan dalam fiber bisa dilihat pada Gambar 5.141.
Gambar 5.141. Refleksi – Pantulan
Karena ukuran core sangat kecil, maka sumber cahaya harus dapat difokuskan.
Jenis –jenis Serat Optik
Ada dua jenis serat optik yang digunakan dalam sistem komunikasi serat optik, yaitu: multimode fiber dan single mode fiber, dimana masing-masing
memiliki profil indeks bias dan ukuran penampang yang dapat dilihat pada Gambar 5.142 dan 5.143.
kritis
258
1. Multimode Fiber
Multimode fiber adalah tipe pertama fiber yang dikomersilkan. Multimode fiber ini memiliki core yang lebih besar dari pada single mode fiber yang menyediakan
beratus-ratus mode cahaya untuk penyebaran sinyal secara serentak. Sedangkan multi-mode fiber digunakan terutama pada sistem dengan jarak transmisi yang
pendek dibawah 2 km seperti jaringan data private dan aplikasi optik paralel. Ada dua tipe fiber optik multi mode, yaitu :
a.
Step index multimode
Indeks bias core konstan
Ukuran core besar 50 m dan dilapisi cladding yang sangat tipis.
Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar.
Perubahan dari index bias core dan clading tiba-tiba dan banyak lintasan cahaya yang terjadi. Akibatnya terjadi pelebaran pulsa yang akan
menurunkan laju transmisi datanya.
Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah.
b.
Graded index multimode
Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda-beda, dimana indeks bias yang lebih tinggi terdapat pada pusat
core dan berangsur-angsur turun sampai ke batas core – cladding.
Cahaya merambat karena difraksi yang terjadi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat.
Harganya lebih mahal dari serat optik step index karena proses pembuatannya lebih sulit.
Dispersi minimum.
2. Single Mode Fiber
Single-mode fiber, sebaliknya, memiliki core yang lebih kecil yang hanya menyediakan satu mode cahaya dalam propagasi pada satu waktu, yaitu
sejajar dengan sumbu serat optik.
Untuk penggunaannya, single-mode fiber pada dasarnya digunakan untuk jarak yang jauh dan bandwidth yang lebar.
259 Gambar 5.142. Profil Indeks Bias Singlemode dan Multimode
Gambar 5.143. Mode Kabel Fiber Optik
Keunggulan dan Kelemahan Serat Optik
Ada beberapa keunggulan serat optik di banding media transmisi lainnya, yaitu :
Mempunyai lebar pita frekuensi bandwidth yang lebar. Frekuensi pembawa optik sekitar 10
13
hingga 10
16
. Karena bekerja pada frekuensi yang tinggi maka jumlah informasi yang dibawa akan lebih banyak.
Serat optik yang digunakan memiliki ukuran yang sangat kecil dan ringan. Diameternya dalam ukuran mikro sama bahkan lebih kecil dari diameter
sehelai rambut manusia. Dapat mentransmisikan sinyal digital dengan kecepatan data yang sangat
tinggi dari beberapa Mbitdetik sampai dengan Gbitdetik. Memiliki redaman kecil sehingga jarak jangkau pengiriman tanpa repeater
lebih jauh. Perkembangan serat optik saat ini telah menghasilkan produksi dengan
redaman sangat rendah dibandingkan dengan kabel yang terbuat dari
260 tembaga copper. Terutama pada frekuensi yang mempunyai panjang
gelombang sekitar 1310 nm yaitu kurang dari 0,5 dBkm. Kebal terhadap induksi, artinya tidak terpengaruh oleh kilat dan transmisi
radio. Keamanan rahasia informasi lebih baik, artinya penyadapan informasi dengan
induksi atau hubungan sederhana tidak dapat dilakukan. Kebal terhadap gangguan gelombang elektromagnetis.
Serat optik terbuat dari kaca atau plastik yang merupakan isolator berarti bebas dari interferensi medan magnet misalnya gangguan petir, transmisi RF,
sentakan elektromagnetik yang disebabkan karena ledakan nuklir petir.
Karena di dalam serat tidak terdapat tenaga listrik, maka tidak akan terjadi bahaya sengatan listrik, kebocoran ke tanahground atau hubung singkat. Di
samping itu serat tahan terhadap gas beracun, bahan kimia dan air, sehingga cocok ditanam dalam tanah.
Tidak mengalihkan arus karena terbuat dari kaca atau plastik. Sistem dapat dihandalkan dan mudah dipelihara.
Penambahan kanal kapasitas terpasang lebih mudah. Tidak ada cakap silang crosstalk.
Tidak berkarat Tahan terhadap temperatur tinggi.
Konsumsi daya rendah. Substan sangat rendah, sehingga memperkecil jumlah sambungan dan jumlah
pengulang. Di samping kelebihan yang telah disebutkan di atas, serat optik juga
mempunyai beberapa kelemahan di antaranya, yaitu : Serat optik tidak dapat menyalurkan energi listrik atau elektris, oleh karena
itu repeater harus dicatu secara lokal atau dicatu secara remote, menggunakan kabel tembaga yang terpisah dan pada sistem repeater, transmitter dan
receiver perlu pengubahan energi listrik ke optik dan sebaliknya.
Intensitas energi cahaya yang dipancarkan pada sinar inframerah jika terkena retina mata dapat merusakkan retina mata.
Konstruksi serat optik cukup lemah atau rapuh. Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang
berlebihan. Perangkat terminasi lebih mahal.
Perangkat sambung relatif lebih sulit, karena terbuat dari bahan gelas silica, memerlukan penanganan yang lebih hati-hati dan harus menggunakan teknik
dan ketelitian yang tinggi. Perbaikan lebih sulit
2. Unguided Transmission Media
Unguided transmission media atau media transmisi tidak terpandu merupakan jaringan yang menggunakan sistem gelombang.
261
a. Gelombang mikro
Gelombang mikro microwave merupakan bentuk gelombang radio yang beroperasi pada frekuensi tinggi dalam satuan gigahertz seperti terlihat pada
Gambar 15, yang meliputi kawasan UHF, SHF dan EHF. Gelombang mikro banyak digunakan pada sistem jaringan MAN, warnet dan penyedia layanan
internet ISP.
Keuntungan menggunakan gelombang mikro adalah akuisisi antar menara tidak begitu dibutuhkan, dapat membawa jumlah data yang besar, biaya murah
karena setiap tower antena tidak memerlukan lahan yang luas, frekuensi tinggi atau gelombang pendek karena hanya membutuhkan antena yang kecil.
Kelemahan gelombang mikro adalah rentan terhadap cuaca seperti hujan dan mudah terpengaruh pesawat terbang yang melintas di atasnya.
b. Satelit
Satelit adalah media transmisi yang fungsi utamanya menerima sinyal dari stasiun bumi dan meneruskannya ke stasiun bumi lain. Satelit yang mengorbit
pada ketinggian 36.000 km di atas bumi memiliki angular orbital velocity yang sama dengan orbital velocity bumi. Hal ini menyebabkan posisi satelit akan relatif
stasioner terhadap bumi geostationary, apabila satelit tersebut mengorbit di atas khatulistiwa. Pada prinsipnya, dengan menempatkan tiga buah satelit
geostationary
pada posisi yang tepat dapat menjangkau seluruh permukaan bumi. Adapun berdasarkan klasifikasi ketinggian orbit satelit, maka dapat dibagi seperti
terlihat pada Gambar 24.
Low Earth orbit LEO: orbit geosentrik dengan jarak pada ketinggian dari 500-900 km.
Orbit Rendah Sirkuler
Ketinggian satelit konstan dengan jarak ratusan km.
Perioda orbit sekitar 90 menit
Orbitnya mendekati inklinasi 90
o
yang menjamin satelit melintasi semua wilayah bumi.
Medium Earth orbit MEO: orbit geosentrik dengan jarak pada ketinggian 5,000 - 12,000 km
Orbit Menengah Sirkuler dinamakan juga sebagai Intermediate Circular Orbits ICO
Ketinggian satelit dari bumi sekitar 10,000 km dan dengan inklinasi 50
o
dan period 6 jam
Dengan konstelasi 10 sampai 15 satelit, suatu peliputan bumi kontinu dijamin
GEO: Geostationary Earth Orbit
Orbit Sirkuler dengan inklinasi zero equatorial
Orbit satelit mempunyai ketinggian 35,786 km dengan kecepatan sama dengan perputaran bumi.
Satu satelit mampu mengcover 43 permukaan bumi
262 Gambar 5.144. Jenis Orbit Satelit
Gambar 5.145. Contoh satelit pengamat bumi, satellite ERS 2 European Remote-Sensing Satellite
Dalam hubunganya dengan kebutuhan komunikasi, jenis satelit dapat dibedakan menjadi.
Satelit astronomi adalah satelit yang digunakan untuk mengamati planet, galaksi, dan objek angkasa lainnya yang jauh.
Satelit komunikasi adalah satelit buatan yang dipasang di angkasa dengan tujuan telekomunikasi menggunakan radio pada frekuensi gelombang mikro.
Kebanyakan satelit komunikasi menggunakan orbit geosinkron atau orbit geostasioner, meskipun beberapa tipe terbaru menggunakan satelit pengorbit
Bumi rendah.
Satelit pengamat Bumi adalah satelit yang dirancang khusus untuk mengamati Bumi dari orbit, seperti satelit reconnaissance tetapi ditujukan
untuk penggunaan non-militer seperti pengamatan lingkungan, meteorologi, pembuatan peta, dll. Salah satu contoh satelit pengamat bumi dapat dilihat
pada Gambar 5.144.
263
Satelit navigasi adalah satelit yang menggunakan sinyal radio yang disalurkan ke penerima di permukaan tanah untuk menentukan lokasi sebuah titik
dipermukaan bumi. Salah satu satelit navigasi yang sangat populer adalah GPS milik Amerika Serikat selain itu ada juga Glonass milik Rusia. Bila
pandangan antara satelit dan penerima di tanah tidak ada gangguan, maka dengan sebuah alat penerima sinyal satelit penerima GPS, bisa diperoleh
data posisi di suatu tempat dengan ketelitian beberapa meter dalam waktu nyata.
Satelit mata-mata adalah satelit pengamat Bumi atau satelit komunikasi yang digunakan untuk tujuan militer atau mata-mata.
Satelit tenaga surya adalah satelit yang diusulkan dibuat di orbit Bumi tinggi yang menggunakan transmisi tenaga gelombang mikro untuk menyorotkan
tenaga surya kepada antena sangat besar di Bumi yang dpaat digunakan untuk menggantikan sumber tenaga konvensional.
Stasiun angkasa adalah struktur buatan manusia yang dirancang sebagai tempat tinggal manusia di luar angkasa. Stasiun luar angkasa dibedakan
dengan pesawat angkasa lainnya oleh ketiadaan propulsi pesawat angkasa utama atau fasilitas pendaratan; Dan kendaraan lain digunakan sebagai
transportasi dari dan ke stasiun. Stasiun angkasa dirancang untuk hidup jangka-menengah di orbit, untuk periode mingguan, bulanan, atau bahkan
tahunan.
Satelit cuaca adalah satelit yang diguanakan untuk mengamati cuaca dan iklim Bumi.
Satelit miniatur adalah satelit yang ringan dan kecil. Klasifikasi baru dibuat untuk mengkategorikan satelit-satelit ini: satelit mini 500
–200 kg, satelit mikro di bawah 200 kg, satelit nano di bawah 10 kg.
Keuntungan satelit adalah lebih murah dibandingkan dengan menggelar kabel antar benua, dapat menjangkau permukaan bumi yang luas, termasuk
daerah terpencil dengan populasi rendah, meningkatnya trafik telekomunikasi antar benua membuat sistem satelit cukup menarik secara komersial.
Kekurangannya satelit adalah keterbatasan teknologi untuk penggunaan antena satelit dengan ukuran yang besar, biaya investasi dan asuransi satelit yang
masih mahal, atmospheric losses yang besar untuk frekuensi di atas 30 GHz membatasi penggunaan frequency carrier.
Adalah jenis dari microwave yang menggunakan satellite untuk mengirimkan sinyal ke transmitter atau parabola. Satellite microwave
mengirimkan sinyal secara menyeluruh ke setiap transmitter.
c. Inframerah
Inframerah biasa digunakan untuk komunikasi jarak dekat, dengan kecepatan 4 Mbps. Dalam penggunaannya untuk pengendalian jarak jauh,
misalnya remote control pada televisi serta alat elektronik lainnya. Keuntungan inframerah adalah kebal terhadap interferensi radio dan elekromagnetik,
inframerah mudah dibuat dan murah, instalasi mudah, mudah dipindah-pindah,
264 keamanan lebih tinggi daripada gelombang radio. Kelemahan inframerah adalah
jarak terbatas, tidak dapat menembus dinding, harus ada lintasan lurus dari pengirim dan penerima, tidak dapat digunakan di luar ruangan karena akan
terganggu oleh cahaya matahari. Adapun kegunaan infra merah dalam telekomunikasi adalah sbb.
Adanya sistem sensor infra merah. Sistem sensor ini pada dasarnya menggunakan inframerah sebagai media komunikasi yang menghubungkan
antara dua perangkat. Penerapan sistem sensor infra ini sangat bermanfaat sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, dan otomatisasi pada sistem.
Adapun pemancar pada sistem ini terdiri atas sebuah LED Lightemitting Diodeinfra merah yang telah dilengkapi dengan rangkaian yang mampu
membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar inframerah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau
modulasi infra merah yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
Adanya kamera tembus pandang yang memanfaatkan sinar inframerah. Sinar inframerah memang tidak dapat ditangkap oleh mata telanjang manusia,
namun sinar inframerah tersebut dapat ditangkap oleh kamera digital atau video handycam. Dengan adanya suatu teknologi yang berupa filter iR PF
yang berfungi sebagai penerus cahaya infra merah, maka kemampuan kamera atau video tersebut menjadi meningkat. Teknologi ini juga telah
diaplikasikan ke kamera handphone
Untuk pencitraan pandangan seperti nightscoop
Inframerah digunakan untuk komunikasi jarak dekat, seperti pada remote TV. Gelombang inframerah itu mudah untuk dibuat, harganya relatif murah,
tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya matahari.
Sebagai alat komunikasi pengontrol jarak jauh. Inframerah dapat bekerja dengan jarak yang tidak terlalu jauh kurang lebih 10 meter dan tidak ada
penghalang
Sebagai salah satu standardisasi komunikasi tanpa kabel. Jadi, inframerah dapat dikatakan sebagai salah satu konektivitas yang berupa perangkat
nirkabel yang digunakan untuk mengubungkan atau transfer data dari suatu perangkat ke parangkat lain. Penggunaan inframerah yang seperti ini dapat
kita lihat pada handphone dan laptop yang memiliki aplikasi inframerah. Ketika kita ingin mengirim file ke handphone, maka bagian infra harus
dihadapkan dengan modul infra merah pada PC. Selama proses pengiriman berlangsung, tidak boleh ada benda lain yang menghalangi. Fungsi
inframerah pada handphone dan laptop dijalankan melalui teknologi IrDA Infra red Data Acquition. IrDA dibentuk dengan tujuan untuk
mengembangkan sistem komunikasi via inframerah.
265
2. Lembar Pelatihan
Kerjakan soal-soal dibawah ini dengan baik dan benar. 1.
Apa yang dimaksud dengan media transmisi.
2.
Media transmisi ada dua, sebutkan masing-masing media transmisi tersebut beserta karakteristiknya.
3.
Hal-hal apakah yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan media transmisi.
4.
Pada media transmisi serat optik sekarang sangat banyak digunakan sebutkan kekurangan dan kelebihan yang dimiliki oleh media tersebut.
5.
Pada media transmisi tanpa kabel sekarang telah berkembang pesat, apa yang menyebabkan hal tersebut terjadi
C3. Jaringan Akses Radio
1. Lembar Informasi GSM
Global system for Mobbile atau GSM adalah generasi kedua dari standar sistem sistem seluller yang tengah dikembangkan untuk mengatasi problem
fragmentasi yang terjadi pada standar pertama di negara Eropa . GSM adalah sistem standar sellular pertama didunia yang menspesifikasikan digital
modulation dan network level architectures and service. Sebelum muncul standar GSM ini negara-negara di Eropa menggunakan standar yang berbeda-beda ,
sehingga pada saat itu tidak memungkinkan seorang pelanggan menggunakan singele subscriber unit untuk menjangkau seluruh benua Eropa.
Pada awalnya sistem GSM ini dikembangkan untuk melayani sistem seluler pan- Eropa dan menjanjikan jangkauan network yang lebih luas seperti
halnya penggunaan ISDN. Pada perkembangaannya sistem GSM ini mengalami kemjuan pesat dan menjadi standar yang paling populer di seluruh dunia untuk
sistem seluler.Bahkan pertumbuhannya diprediksikan akan mencapai 20 samapai 50 juta pelanggan pada tahun 2000.
Penggunaan alokasi frekuensi 900 MHz oleh GSM ini diambil berdasarkan rekomendasi GSM Gropue special Mobile cimitte yang merupakan salah satu
grup kerja pada conference Europeene Postes des Telecommunication CEPT. Namun pada akhirnya untuk alasan marketing GSM berubah namanya menjadi
yhe Global System for Mobile Communication, sedangkan standar teknisnya diambil dari European Technical Standards Institute ETSI.
GSM pertama kali diperkenalakan di Eropa pada tahun 1991 kemudian pada akhir 1993 , beberapa negara non Amerika seperti Amerika Selatan , Asia
dan Australia mulai mengadopsi GSM yang akhirnya menghasilkan standar baru yang mirip yaitu DCS 1800, yang mendukung Personal Communiction Service
PCS pada freuensi 1,8 Ghz sampai 2 GHz.
266
Arsitektur GSM secara garis besar terdiri dari 4 subsistem yang terkoneksi dan berinteraksi antar
sistem dan dengan user melalui network interface, seperti dapat dilihat pada Gamabr subsistem tersebut adalah:
Arsitektur jaringan GSM terdiri atas : 1. Mobile System
Merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Terdiri atas Mobile Equipment dan Subscriber Identity Module.
2. Base Station Terdiri atas Base Station Controller dan Base Transceiver Station. Dimana fungsi dari
BSS adalah mengontrol tiap
– tiap BTS yang terhubung kepada nya. Sedangkan fungsi dari BTS adalah untuk berhubungan langsung dengan MS dan juga
berfungsi sebagai pengirim dan penerima sinyal. 3. Network Sub
– system Terdiri dari MSC, HLR, dan VLR. MSC atau Mobile Switching Controller adalah inti
dari jaringan GSM yang berfungsi untuk interkoneksi jaringan, baik antara seluler maupun dengan jaringan PSTN. Home Location Register atau HLR berfungsi untuk
menyimpan semua data dari pelangga secara permanen. Untuk VLR atau Visitor Location Register
berfungsi untuk data dan informasi pelanggan 4. Operation and Support System
Merupakan subsistem dari jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian diataranya adalah fault management, configuration management, dan
inventory management.
Gambar 5.146. Arsitektur sistem GSM
267
2.
CDMA CDMA merupakan singkatan dari Code Division Multiple Access yaitu
teknik akses jamak Multiple Access yang memisahkan percakapan dalam domain kode. CDMA merupakan teknologi digital tanpa kabel Digital Wirless
Teknologi yang pertama kali dibuat oleh perusahaan Amerika – Qualcomm
CDMA merupakan beberapa penggunaan dari berbagai spektrum frekuensi yang sama tanpa ada pembicaraan ganda.
Hal ini menyebabkan CDMA lebih tahan terhadap interferensi dan noise. Untuk menandai user yang memakai spektrum frekuensi yang sama, CDMA
menggunakan kode yang unik yaitu PRCS Pseudo – Random Code Sequence
Berbeda dengan FDMA frequency Division Multiple Access dan TDMA Time Division Multiple Access, maka CDMA menggunakan waktu dan Frequency
yang sama dalam akses untuk masing-masing user. Penggunaan frekuensi dan waktu yang sama menyebabkan CDMA rentan terhadap interferensi. Semakin
besar interferensi yang terjadi maka kapasitas CDMA semakin kecil.
CDMA membawa manfaat yang besar dan berada diatas teknologi serupa yang lain untuk saat ini. CDMA menawarkan kapasitas jaringan yang terbesar
untuk melayani lebih banyak pelanggan dengan biaya infrastrukstur yang sama. CDMA menawarkan kecepatan transmisi data paling tinggi diantara yang lain.
Setiap userpemakai di assign dengan bilangan biner yang dinamakan Direct Sequence code
DCS ketika terjadi panggilan.
DCS adalah signal yang dibangkitkan oleh linier Modulation dengan wideband Pseudorandom Noise PN sequence, sehingga Direct Sequence CDMA
menggunakan wider signal dari pada FDMA maupun TDMA. Wideband signal berfungsi untuk mengurangi interference dan dapat melakukan frekuensi reuse
antar cell berlangsung bardampingan. Seluruh pengguna ada bersama-sama dalam range spektrum radio frekuensi.
Kode-kode dibagi pada MS dan BS yang disebut Psendorandom Noise PN sequence. Masing- masing kodepemakai adalah layer dan secara simultan
ditransmisikan ke seluruh carrier. Keunikan dari CDMA adalah jumlah phone call yang dapat dihandle oleh carrier terbatas dan jumlahnya tidak pasti. Kanal
trafik dibuat dengan penentuan masing-masing pengguna kode dengan carrier.
Teknik CDMA pada awalnya disebut dengan CDMA One yang merupakan teknologi generasi kedua 2G. Versi revisinya IS-95 yang menjadi
basis sistem komersial CDMA 2G seluruh dunia. Dengan kecepatan koneksi 14,4 kbps. Kemudian CDMA merevisi stándar menjadi IS-95B. sistem CDMA 2,5 G ini
menawarkan kecepatan 64 kbps.
Pada CDMA2000 1X bisa memiliki kapasitas suara dua kali lipat pada jaringan CDMAOne dan mengalirkan kecepatan data maksimal 307 kbps untuk
keadaan bergerak. Sedangkan CDMA2000 1X EV sendiri meliputi CDMA2000 1X EV-DO data only yang bisa mengirimkan data sampai 2,4 Mbps dan
mendukung aplikasi seperti konferensi video.
Varian lainnya adalah CDMA2000 1X EV-DV yang mengintegrasikan voice dan layanan multimedia data paket berkecepatan tinggi secara simultan pada
268 kecepatan 3,09 Mbps. Kemajuan yang dicapai CDMA tampaknya juga berkaitan
dengan harapan dari International Telecommunication Union ITU. Lembaga yang bekerja dengan badan-badan industri seluruh dunia menentukan standar
dan kebutuhan teknis yang diperuntukkan bagi sistem 3G melalui program IMT- 2000 International Mobile Telecommunication-2000 yang merupakan standar
telekomunikasi 3G.
Kebutuhan bagi jaringan IMT-2000 adalah sejumlah perbaikan kapasitas dan efisiensi spektrum melalui sistem 2G dan mendukung layanan data pada
kecepatan transmisi minimum 144 kbps untuk kondisi bergerak outdoor dan 2 Mbps dalam keadaan diam indoor. Setelah teknologi GSM dan GPRS, keluarlah
teknologi WCDMA. WCDMA dengan CDMA 2000 memiliki parameter sistem dan implementasi yang cukup berbeda, sehingga dalam beberapa hal WCDMA
dan CDMA 2000 berbeda. Meskipun demikian, banyak usaha-usaha yang sedang dilakukan untuk mengurangi perbedaan diantara keduanya untuk menekan
biaya dan kompleksitas bagi masa depan jaringan nirkabel yang didukung oleh kedua teknologi ini. WCDMA merupakan sebuah teknologi banyak akses yang
menggunakan modulasi DS-SS dan dapat menyediakan fasilitas pengaksesan pengguna ke jaringan Public Switched Telephone Network PSTN serta dapat
mengirimkan layananlayanan suara, data, faksimili, ataupun multimedia.
Teknologi ini berbeda dengan teknik akses radio konvensional yang menggunakan teknik pembagian lebar bidang frekuensi yang tersedia ke kanal
narrow atau kedalam slot waktu. Teknologi WCDMA dalam mengakses data dilakukan secara terus menerus cellebar bidang frekuensi tertentu 5-15 MHz.
Beberapa keunggulan WCDMA adalah tahan terhadap interferensi, memiliki efisiensi tinggi dan kapasitas tinggi bila diterapkan dalam konfigurasi multicell,
kemampuan transfer data yang tinggi sampai 384 Kbps untuk area luas dan 2 Mbps untuk area dalam, dapat digunakan untuk komunikasi multimedia, tidak
memerlukan sinkronisasi antar BTS, memiliki biaya infrastruktur yang rendah, dan mendukung Antena Array Adaptive serta deteksi multiuser.
Ciri
– Ciri CDMA
A. Menggunakan Coding : 1 Satu ruang cell dengan sejumlah pasangan
2 Udara sebagai media 3 Menggunakan coding system
4 User lain dapat bergabung bersama sampai noise tertentu.
B. Spread Speactrum Technology 1 Pseudorandom Modulation
2 Anti Jamming 3 Low Probability Intercept
Teknik yang digunakan untuk penyebaranmodulasi signal CDMA : A. Direct Sequence yaitu memodulasi carrier dengan kode digital.dengan bit rate
lebih tinggi dari bandwidth signal informasi.
269 Gambar 5.147. Spektrum CDMA
B. Frekuensi Hoping yaitu mengkopi carrier radio dari frekuensi ke frekuensi dalam beberapa detik.
Gambar 5.148. Bentuk spektrum sinyal Frequency Hoping CDMA membutuhkan tingkatan sinkronisasi yang tinggi antara Base
Station. Kode digital yang diassign untuk masing-masing pemakai, CDMA menambahkan suatu spesial kode Pseudorandom Noise pada signal yang
berulang setelah waktu yang tertentu. Antara Base Station dalam satu sistem dibedakan dengan trasmisi yang berbeda kode dari waktu yang diberikan. BS
mengirim versi time offset waktu pengganti dengan psendorandom number yang sama. Untuk menyakinkan bahwa time offset menggunakan remain unik
masing-masing, CDMA BS harus tetap sinkron dengan time reference yang umum.
Bahasa masing-masing pasangan menjadi FILTER. Kita dapat terus menambahkan pasangan yang berbicara dalam bahasa yang berbeda sampai
batas background noise interferensi dari user lain. Dengan pengontrolan volume suarasignal strength dari seluruh untuk tidak melebihi dari yang
dibutuhkan,maka kita akan mendapat banyak user per-carrier. jumlah maksimum user per-cerrier tergantung pada jumlah aktifitas masing-masing carrier
tergantung kepada jumlah aktifitas masing-masing carrier dan hal ini tentunya tidak pasif.
Pada CDMA voise dan data ditransmisikan dengan carrier 1,25Mhz. Jumlah cannel yang dibutuhkan pada masing-masing cell site tergantung pada:
A. Jumlah trafik B. Data
C. Soft Handoff dari sistem
Struktur kanal pada CDMA 2000 1X terbagi menjadi dua arah dari BS ke MS. kanal fisiknya dibedakan menjadi kanal dedicated dan common. Dedicated
Physical Channel DPHCH merupakan kumpulan semua kanal fisik yang
270 membawa informasi yang sifatnya point to point antara BS dan MS. Sedangkan
common physical channel CPHCH merupakan kumpulan semua kanal fisik yang membawa informasi akses, sifatnya point to point, multi point antara BS dan
MS. Kanal CDMA terdiri dari ”LOGICAL CHANNEL” sebagai berikut: A. Kanal Trakfik Forward.
Kanal trafik ini membawa carry Phone call yang sesungguhnya dan membawa voice dan power control informasi MS dari BS ke pesawat pelanggan.
Kanal Forward CDMA 2000 1X Forward channel meliputi power control dan power bit control yang berfungsi
untuk meminta MS untuk menaikkan atau menurunkan daya yang dipancarkan. Panjang frame forward channel sebesar 20 ms yang dibagi menjadi 16 channel,
besar tiap channelnya 1.25 ms. Tiap power control channel mempunyai bit control power, dimana kecepatan dari reverse fast powernya adalah 800 bps. Sistem
CDMA PT INDOSAT hanya menggunakan blok kanal forward yang dicetak hitam pada gambar 3.4.
Gambar 5.149. Kanal Forward CDMA 2000 1X Fungsi dari forward channel
1. F-PICH Forward Pilot Channel
a Mengirimkan sinyal yang diterima oleh MS ke pilot channel b Menyediakan channel gains dan phase estimation
c Mendeteksi multi-path signals d Menerima cell forward channel dan handoff
2. F-TDPICH Forward Transmit Diversity Pilot Channel a Bekerja bersama-sama dengan F-PICH
3. F-ATDPICH Forward Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel a Beam shaping
b Supporting the application of a smart antenna 4. F-BCCH Forward Broadcast Control Channel
271 Berfungsi
untuk meneruskan
dan menyebarkan
informasi yang
ditransmisikan oleh F-PCH pada sistem IS-95 oleh Base Station. F-BCCH dapat bekerja secara discontinues. Dapat ditransmisikan secara berulang-ulang saat
F-BCCH transfer datanya lambat. Untuk mengurangi daya pancarnya. Bersama-sama dengan F CCH mentransmisikan sinyal secara berulang-ulang,
sehingga MS menerima time diversity gain dengan cara mengkombinasikan kedua kanal tersebut dengan sinyal informasi. Base Station dapat
menyesuaikan kapasitas yang berlebih dengan cara mengurangi kekuatan daya pancarnya.
5. Q-PCH Forward Quick Paging Channel Quick Paging Channel adalah sinyal modulasi-OOK yang dapat
dimodulasikan oleh MS secara cepat dan mudah. Tiap channel mengambil 80 ms sebagai QPCH time slotnya. Tiap-tiap time slotnya dibagi lagi menjadi paging
indicator, configurasion change indicator dan broadcast indicator, ketiganya digunakan untuk menginformasikan MS untuk menerima paging message,
broadcast message atau sistem parameter F-CCCH atau F-PCH B. Kanal Trakfik Reverse
Kanal ini membawa setengah phone call lainnya yang aktif, membawa voice dan power control informasi dari MS ke BS Fungsi R-ACH,R-FCH,R-SCCH
dama seperti pada IS-95. fungsi dari Reverse Pilot ChannelR-PICH untuk menginisialisasi sinyal, tracing, reverse coherent demodulation, power control
measurement.
Gamabr 5.150. Kanal Reverse CDMA 2000 1X
272
C. Kanal Pilot
Kanal Pilot sering disebut dengan Up dan Down link. Digunakan oleh pesawat pelanggan untuk mendapatkan inisial sistem sinkronisasi dan
membedakan cell site yaitu mengenal dan mensinkronkan kode generator yang dikirim dari BTS. Setiap sektor dari masing-masing call site memiliki kanal pilot
yang unik. Kanal pilot pada MS juga menyediakan time, frekuensi dan phase tracking signal dari cell site.
D. Kanal Sync
Menyediakan MS dengan network information yang berhubungan dengan identifikasi cell site, pilot transmit power dan cell set PN Offset dengan informasi
tersebut, MS dapat menetapkan sistem time sesuai dengan level transmit power yang digunakan untuk memulai suatu call.
E. Kanal Paging
