2. Konsep Dasar Informasi - Repository UNIKOM

  PENGANTAR TELE KOMUNIKASI

• S. Indriani Lestariningati, M.T-

  

_{Ming Pokok Sub Pokok Bahasan Cara Media Tuga Ref.}

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

_{2/3 Informasi} gu Bahasan dan Sasaran Belajar Pengaja s _{ke Dan TIU 1. Teori Informasi & Kuliah Papan Lat Ref. 1, ran mahasiswa teori-teori Agar} TIU Ukuran Informasi mimbar tulis, soal 3, 4 _{ Mengetahui OHP konsep dasar pengukuran dari informasi nilai informasi} memahami informasi dan

  2. Kapasitas Saluran _{ Memahami perhitungan 3. Metode Kompresi saluran} kapasitas  Memahami _{kompresi metode}

Teori Matematik tentang Informasi

  Claude Shannon, “A Mathematical Theory of Communic

• ation” (1948), Ilmuwan matematik yang membantu perus ahaan Bell mengembangkan teknologi Komunikasi. Efisiensi pengiriman informasi melalui saluran, memanda
• ng informasi sebagai simbol-simbol yang dipertukarkan, mengirim simbol-simbol itu dari satu titik ke titik yang lain di tempat lainnya. Jumlah informasi yang dapat dikaitkan, atau dihasilkan o
• leh, sebuah keadaan atau kejadian (atau realisasi dari s ebuah situasi tertentu) merupakan tingkat pengurangan (reduksi) ketidakpastian, atau pilihan kemungkinan, yang dapat muncul dari keadaan atau kejadian tersebut

  

Sistem telekomunikasi dibatasi kem

ampuannya oleh:

  1. Power dari signal yang tersedia 2.

  Latar belakang noise yang tidak dapat dielakka n

  3. Keharusan membatasi bandwidth

  Sebelum tahun 1940 penelitian mengenai telegrafi dilaku

• kan oleh Nyquist dan Hartley. Setelah Perang Dunia II dilakukan oleh :
• 1. Nobert Wiener (1949) Telah mengembangkan konsep baru yang sampai sekarang
• masih tetap dipakai. Wiener meneliti dengan cara : Jika diketahui suatu signal ke
• mudian ditambahkan dengan noise yang ada, lalu bagaiman akah kita memperkirakan keadaan signal tersebut pada wakt u sebelum dan sesudah diterima. Penelitian ini dilakukan pada ujung penerima saja. Teori ini d
• isebut sebagai “Detection Theory”.

  2. Claude Shannon (1948) Bekerja sesuai dengan prinsip dari komunikasi, dimana signal pr

• – ocessing dapat terjadi baik pada penerima maupun pada pengiri m. Shannon meneliti dengan cara : Jika diketahui suatu berita, lalu
• – diteliti bagaimana berita tersebut dapat terwakilkan sedemikian r upa sehingga dapat membawa informasi melalui suatu sistem ya ng diberikan dengan keterbatasan-keterbatasannya. Dengan cara ini yang dipentingkan bukan signalnya, melainkan i
>– nformasinya yang terkandung didalam signal tersebut. Pendekatan ini disebut sebagai “Teori Informasi”.
• –

Teori informasi adalah suatu pelajaran matematik yang t

• erbagi menjadi 3 bagian konsep dasar, yaitu:

  Pengukuran dari informasi

• – Kapasitas saluran komunikasi untuk menyalurkan info
• – rmasi Penyandian (coding) sebagai cara untuk mendayagun
• – akan saluran agar dapat berkapasitas penuh.

Simbol dan Nilai Informasinya

• • Teori informasi mendapatkan penghargaan yang

  layak setelah diterbitkannya makalah dari E.C S hannon yang berjudul “A Mathematical Theory O f Communication” pada tahun 1948 yang memb erikan standard performansi yang absolut serta f aktor-faktor yang membatasi performansi terseb ut.
• Usaha untuk mengukur kwantitas yang terkandu

  ng dalam suatu informasi/berita dikemukakan ol

  eh R.V Hartley pada tahun 1928 yang menyaran

  kan agar kwantitas ini dikaitkan dengan kemung

  kinan terjadinya berita. Berita yang sudah pasti

  akan terjadi, pasti bukan merupakan berita lagi,

  sehingga nilai informasinya sama dengan nol.

• • Informasi diwakili oleh simbol-simbol, dimana jik

  a “p” adalah kemungkinan terjadinya suatu simb ol maka nilai informasinya didefinisikan sebagai berikut:
• Menurut Hartley: - log p [Hartley]
• Menurut Shannon: -log

  2 p [bit]

Entropy Sumber Berita

• Jika suatu sumber berita menghasilkan dua simbol deng an kemungkinan masing-masing p dan p .
_{1 2} (dimana p + p = 1), maka nilai informasinya rata-rata p _{1 2} er simbol dapat dihitung dengan mengambil suatu berita yang panjangnya “N” simbol dan menghitung seluruh nil ai informasinya yang dikandungnya sebagai berikut:

  Simbol Jumlah Simbol Nilai Informasi Jumlah dalam berita Setiap Simbol Nilai

• Dengan demikian, jumlah nilai informasi untuk keseluruh an (N) simbol adalah :
• Np log p - Np log p
_{1 2 1 2 2 2}
• Entropy sumber berita didapatkan:

  H = - p log p – p log p [Bit/simbol] _{1 2 1 2 2 2}

• Jika sumber berita menghasilkan ‘n’ simbol yang berbed a dengan kemungkinan masing-masing p p ,……. p _{1, 2 n}

  Kapasitas Saluran

• • Kalau H adalah entropy sumber berita dan B ad

  alah jumlah simbol yang dihasilkan setiap detik maka ‘source rate’ atau laju volume informasi ad alah HB bit/detik.

  Kalau C merupakan kapasitas saluran, yaitu laju informa

• si maksimum yang dapat ditransmisikan melalui saluran tersebut, maka teori Shannon dapat dirumuskan sebagai berikut :

  “ Apabila HB lebih kecil dari C maka dapat dicari suatu cara penya ndian sedemikian rupa sehingga informasi dapat ditransmisikan dengan kesalahan yang berarti “.

  Shannon dapat merumuskan C jika bandwidth dan S/N s

• aluran diketahui. ( S/N = Signal to noise ratio yang men entukan kwalitas dari telekomunikasi.
• Dalam teori pencuplikan (sampling) disebutkan bahwa s aluran yang memiliki bandwidth W (Hz) sanggup mentra nsmisikan cuplikan-cuplikan yang frekuensinya 2W cupli kan per detik. Misalkan bahwa setiap cuplikan dapat me ngambil salah satu dari m tingkat (level) yang sama kem ungkinannya. Saluran tadi, dengan demikian akan sangg up mentransmisikan informasi dengan laju:

  C = 2W log m bit/detik Keterbatasan dalam saluran komunikasi biasany

• a secara dominan dipengaruhi oleh hadirnya der au. Untuk derau yang yang bersifat putih (white noise) dengan distribusi normal, Shannon telah

  menurunkan bahwa kapasitas saluran menjadi:

  C = W log (1 + S/N) bit/detik
• alah Signal to Noise ratio.

  

Secara formal rumus diatas diikat oleh syarat-syarat sebagai

berikut ini :
• Kecepatan maksimum tadi (C) akan menghasilkan kesal ahan transmisi yang tak berarti apabila dipakai cara pen yandian yang tepat.
• Teknik penyandian menghendaki agar informasi dikirim d alam blok-blok yang panjang memakai gelombang yang menyerupai derau.
• Derau dalam saluran bersifat putih dengan distribusi nor

Kebutuhan Bandwidth Suara / Audio

• Suara / audio akan memakan bandwidth jauh lebih sediki t di banding pengiriman gambar / video. Perkiraan kebut uhan bandwidth beserta gambaran kebutuhan kompresi nya, akan diterangkan pada bagian ini.
• Teknik kompresi suara ini juga menjadi dasar pada inter net telepon sehingga dapat melakukan hubungan SLJJ & SLI secara murah.
• Pada tabel terlampir daftar beberapa teknik kompresi su ara yang sering digunakan dengan beberapa parameter yang mencerminkan kinerja dari teknik kompresi suara t ersebut.

• • Kolom Kbps memperlihatkan berapa lebar bandwidth yang di ambil

  untuk mengirimkan suara yang di kompres menggunakan teknik ko mpresi tertentu.

• • MIPS (Mega Instruction Per Second) memperlihatkan berapa kebut

  uhan waktu pemrosesan data pada saat melakukan kompresi suara dalam juta instruksi per detik.

• • Mili-detik (ms) adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan kom

  presi.

• • Mean Opinion Score (MOS) adalah nilai opini pendengar di ujung p

  

Teknik kompresi dengan standar G.711 yang menggunaka

• –

  n teknik Pulse Code Modulation (PCM) adalah teknik stand

  ar yang digunakan oleh operator telekomunikasi, seperti T

  elkom, dalam mengirimkan suara melalui jaringan data me

  reka. Standar G.711 merupakan teknik kompresi yang pali

  ng tidak effisien, karena akan memakan bandwidth 64Kbp

  s untuk kanal pembicaraan. Memang G.711 akan memberi

  kan kualitas suara terbaik, dengan Mean Opinion Score (M

  OS) sebesar 4.1. Karena teknik kompresi-nya tidak effisien

  , G.711 juga tidak memakan banyak kekuatan prosesor (k

  omputer) yaitu hanya 0.34MIPS dan membutuhkan waktu

  proses 0.125ms.
• Untuk memperoleh kualitas yang baik, mendekati MOS 4

  .1, biasa digunakan teknik kompresi dengan standar G.7 29 yang akan memakan bandwidth 8Kbps (hanya 1/8 da ri G.711). Untuk itu membutuhkan prosesor sinyal digital yang cukup cepat dengan kemampuan mengolah data m encapai 20MIPS.

• Bagi mereka yang menginginkan kompresi suara yang m aksimal dapat menggunakan standar G.723.1 yang akan memakan bandwidth 5-6Kbps per kanal suara. Yang arti nya sebuah kanal suara Telkom (64Kbps menggunakan G.711) akan mampu memuat kira-kira 10 kanal suara int ernet telepon dengan kompresi G.723.1. Memang kualita snya tidak sebaik G.729, tapi masih lumayan untuk kom unikasi biasa.
• Pada saat kita berkomunikasi & berkonferensi menggun akan MS NetMeeting biasanya G.729 atau G.723.1 akan digunakan untuk mengkompres suara kita agar menghe mat bandwidth saluran komunikasi Internet. Dengan tekn ik kompresi yang sama, MS NetMeeting dapat pula digu nakan untuk berkomunikasi dengan peralatan gateway i nternet telepon & kita dapat berbicara menggunakan Net Meeting ke telepon biasa.

  Kebutuhan Bandwidth Video

• Pada saat ini, ada dua (2) buah standar kompre si video yang umum digunakan dalam pengirima n video melalui saluran komunikasi yang sempit, yaitu:
• – H.261 – biasanya menggunakan kanal ISDN dengan kecepatan p x 64Kbps, dimana p adalah 1, 2, 3, …, 3 0.
Pada saat ini standar H.263 merupakan standar kompre

• si video yang sering digunakan dalam konferensi video melalui Internet. Beberapa hal yang perlu di perhatian ad alah: Jika kita menggunakan video hitam-putih akan memakan
• bandwidth lebih kecil daripada jika kita melakukan konfer ensi menggunakan video berwarna. Jika kita menggunakan kecepatan pengiriman frame per
• second (fps) video yang rendah, akan memakan bandwit h yang rendah dibandingkan frame per second (fps) yan g tinggi.
• Video yang cukup baik biasanya dikirim dengan kecepat an frame per second (fps) sekitar 30 fps. Jika dikirimkan tanpa kompresi, sebuah video dengan 30fps akan meng ambil bandwidth kira-kira 9Mbps, amat sangat besar unt uk ukuran kanal komunikasi data. Untuk memberikan ga mbaran bagaimana upaya untuk penghematan bandwidt h dan rasio kompresi yang dibutuhkan, ada baiknya kita perhatikan tabel terlampir.

  Keterangan Rata- rata PSNR (dB) Bitrate (Kbit/s) Rasio Kompresi Orisinil, 30 fps - 9124 1:1 10fps, 20Kbps

  38.51 22.81 133:1 10fps, 50Kbps 41.75 56.70 54:1 10fps, 100Kbps 43.98 112.09

  27.1 10fps, 500Kbps

  48.38 505.61 6:1

• Tampak pada tabel, sebuah pengiriman video yang asli (tidak di ko

  mpres) dengan kecepatan 30fps akan memakan bandwidth 9Mbps.

  Dalam pengiriman video untuk konferensi video melalui Internet, bia

  sanya kita mengurangi jumlah frame yang dikirim, misalnya menjadi

  10fps. Beberapa teknik kompresi digunakan mulai dari yang paling k

  ecil hasilnya yaitu 133:1 s/d yang akan memakan banyak bandwidth

  (500Kbps) dengan rasio kompresi 6:1. Terlihat bahwa video 10fps h

  asil kompresi 133:1 dapat dikirimkan dalam kanal 23Kbps dengan r

  ata-rata Signal To Noise Ratio 38.51dB, cukup lumayan. Tentunya ji