2. Dasar Transmisi Data - 2. Dasar Transmisi Data - Repository UNIKOM

Komunikasi
Data

2. Dasar Transmisi Data
Dosen : S. Indriani Lestariningati, M.T

KONSEP DAN ISTILAHISTILAH
• Data ditransmisikan melewati transmitter
(pemancar) dan receiver (penerima) dengan
melalui medium transmisi.
• Media transmisi diklasifikasikan sebagai:
1. Media terpandu (guided media): gelombanggelombang dipandu melewati jalur fisik.
2. Media tak terpandu (unguided media):
menyediakan suatu peralatan untuk
mentransmisikan gelombang elektromagnetik
tetapi tidak memandunya.

• Direct Link : menyatakan arah transmisi antara
dua perangkat dimana sinyal disebarkan langsung
dari transmiter ke pesawat penerima tanpa
perangkat perantara (amplifier atau repeater yang

dipakai untuk meningkatkan kekuatan sinyal.)
• Sistem transmisi menurut ANSI:
1. Simplex, sinyal ditransmisikan dalam satu arah saja.
Stasiun yang satu bertindak sebagai pendirim dan yang
lainnya sebagai oenerima
2. Half Duplex, kedua stasiun dapat melakukan transmisi
tetapi hanya sekali dalam satu waktu.
3. Full Duplex, kedua stasiun dapat melakukan transmisi

• Bandwidth:
Semua sistem komunikasi elektronik mengirimkan
informasi
dengan
memancarkan
energi
elektromagnetik. Energi elektromagnetik ini dapat
berjalan sebagai sebuah tegangan atau arus yang
melalui dawai sebagaimana emisi radio melintasi
udara.
Untuk mengirim informasi, sistem komunikasi harus

menggunakan spektrum elektromagnetik dalam
jumlah atau range tertentu.
contoh: musik menggunakan range frekuensi dari 0
sampai 20.000 siklus per detik (cycle per second) atau
juga disebut Hertz (Hz)  20kHz.
Sebagai konsekuensi nya, untuk mengirim keseluruhan
sinyal musik, sistem komunikasi harus mengalokasikan

• Carrier: merupakan sinyal tetap dalam sebuah
sirkuit yang berada dalam frekuensi tertentu atau
dalam range frekuensi tertentu.
• Hertz (Hz) : merupakan ukuran bandwidth dalam
sirkuit analog. Istilah ini diambil dari nama ilmuwan
fisika Heinrich Rudolf Hertz, orang yang
menemukan gelombang suara. Hertz merupakan
jumlah dalam bentuk gelombang elektromagnetik
yang ditransmisikan per detik.
• bps (bit per second): jika satuan bandwidth pada
sirkuit analog yang diukur dalam Hertz. Satuan
bandwidth sirkuit digital diukur dalam bps. Bps

adalah jumlah bit data biner yang dapat
ditransmisikan per detik.

• Baud : jumlah sinyal yang terjadi per detik dalam
sebuah

sirkuit

analog.

Secara

umum

baud

digunakan untuk menjelaskan tingkatan signaling
untuk transmisi data modem melalui sirkuit analog,
sementara Baud rate : hampir sama dengan Hertz.

TRANSMISI ANALOG DAN
DIGITAL
• Transmisi data dibagi menjadi dua, yaitu
transmisi analog dan digital.
1. Sinyal Analog

• Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk
gelombang kontinyu, yang membawa informasi
dengan mengubah karakteristik gelombang. Dua
parameter/ karakteristik terpenting yang dimiliki
oleh isyarat analog adalah amplituda dan
frekuensi.
• Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan
gelombang sinus, mengingat gelombang sinus
merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat
analog. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa
berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog
dapat
diperoleh
dari

perpaduan
sejumlah
gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal
analog, maka jangkauan transmisi data dapat

• Gelombang pada sinyal analog yang umumnya
berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variable
dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phase.
–

Amplitudo

merupakan

ukuran

tinggi

rendahnya tegangan dari sinyal analog.
–

Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal
analog dalam satuan detik.

–

Phase adalah besar sudut dari sinyal analog
pada saat tertentu.

2. Sinyal Digital
Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk
pulsa yang dapat mengalami perubahan yang
tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1

• Sinyal digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0
dan 1, sehingga tidak mudah terpengaruh oleh
derau/noise, tetapi transmisi dengan sinyal digital
hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data
yang relatif dekat.
• Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal

diskrit. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini
biasa disebut dengan bit.

Transmisi Analog & Digital
Analog
1.
2.
3.
4.
5.

Rentan terhadap Noise
Signal yang diterima diproses
dengan diulang dan
diamplifikasi.
Mudah terjadi crosstalk
Bentuk sinyal kontinyu.
Kualitas signal diukur dalam
satuan S/N (Signal To Noise
Ratio)

Digital
1.
2.
3.
4.
5.

Tahan terhadap Noise
Proses regenerasi dilakukan
bagi signal yang diterima.
Bebas cross talk
Bentuk signal diskrit
(discrete)
Kualitas signal diukur dalam
BER (Bit Error Rate)

Elemen Sistem Transmisi

• Untuk sistem komunikasi dua arah, maka

pada arah transmisi yang berlawanan juga
diperlukan elemen yang sama
14

Permasalahan umum sinyal
analog dan digital adalah:
1. Atenuasi (Attenuation) : peningkatan atenuasi
seiring dengan fungsi frekuensi.
2. Penurunan kekuatan sinyal seiring dengan fungsi
jarak. Pengembalian kualitas sinyal dapat
dilakukan dengan ada cara yaitu dengan amplifier
untuk sinyal analog, dan repeater untuk sinyal
digital.
3. Delay distortion terjadi ketika komponen
frekuensi yang berbeda berjalan pada kecepatan
yang berbeda.
4. Masalah yang mendasar adalah efek noise.

Attenuation (Atenuasi)
• Apabila sebuah sinyal dilewatkan suatu medium

seringkali mengalami berbagai perlakuan dari
medium (kanal) yang dilaluinya. Ada satu
mekanisme dimana sinyal yang dilewati suatu
medium mengalami pelemahan energi yang
selanjutnya dikenal dengan atenuasi (pelemahan/
redaman) sinyal.
• Bentuk diagram blok dari sebuah operasi penurunan
sinyal dapat diberikan pada
gambar berikut:
Media
Sinyal
masuk

transmi
si

Sinyal
keluar

• Penguatan maupun penurunan sinyal

seringkali dinyatakan dalam desibel , yang
didefinisikan sebagai:

amp / loss (dB)  10 log( Pout / Pin)
• Contoh:
1

Amplified
(3dB)

2

Amp (dB )  10 log (2 / 1)
 10 x 0,301
 3,01 dB

Artinya
bahwa sinyal
diperkuat
dua kalinya
atau sinyal
diperkuat

Delay Distortion
• Terjadi akibat kecepatan sinyal yang melalui
medium berbeda-beda sehingga tiba pada
penerima dengan waktu yang berbeda.
• Hal ini merupakan hal yang kritis bagi data
digital yang dibentuk dari sinyal-sinyal dengan
frekuensi –frekuensi yang berbeda beda
sehingga
menyebabkan
intersymbol
interference (ISI)
• Tidak begitu berpengaruh pada komunikasi
voice tapi merugikan pada komunikasi data.

Noise
• Noise → sinyal tambahan yang tidak diinginkan, sehingga bisa
menghasilkan sejumlah retransmission data dan
mengakibatkan lambatnya pengiriman (transfer) informasi
• Penyebab Noise :
1. Electromagnetic interference (EMI)
2. Radio frequency interference (RFI)
• Signal to noise ratio (SNR) → besarnya rasio/perbandingan
antara daya sinyal utama dan daya noise/derau yang
mengganggu sinyal utama(untuk mengukur kualitas sinyal
yang ditransmisikan).
Satuan dalam “decibel(db)”.
S/N minimum;
- suara : 40 dB
- video (TV) : 45 dB
- data : ~ 15 dB,tergantung tipe modulasi dan
performansi error

Gambar menunjukkan kanal suara analog nominal (3003400Hz) dengan signal test 1000 Hz.
– Vertikal : daya sinyal dalam dBm
– horizontal : frekuensi, 0 – 3400 Hz
– S/N = 10 dB; dimana level sinyal +15dBm, level
noise +5dBm

Jenis-jenis Noise
1. Thermal Noise,
– Disebabkan oleh agitasi termal electron dalam suatu
konduktor.
– Sering dinyatakan sebagai white noise.
– Tidak dapat dilenyapkan.
– Besar thermal noise (dalam watt per 1 Hz Bandwidth)
– Dapat dinyatakan sebagai:
N=k.T.B
N=noise power density
K= konstanta Boltzman = 1.3803 x 10-23 j /˚K
T = Temperatur (˚K)
Dimana:

• Derau
diasumsikan
sebagai
keleluasaan
frekuensi, sehingga derau suhu dalam watt
ditampilkan dalam suatu bandwith (B) Hertz
dapat dinyatakan sebagai: N=k.T.B
atau dalam desibel watt
N (dB) = 10 log K + 10 log T + 10 log B
10 log 1,38 x 10 -23 J/⁰K= -228.6
• Contoh:
sebuah receiver tertentu dengan derau efektif
sebesar 100ºK dan Bandwidth 10 MHz, tingkat
derau suhu pada output receiver adalah……

2. Intermodulation noise,
– Disebabkan sinyal pada frekuensi-frekuensi yang
berbeda tersebar pada medium transmisi yang
sama sehingga menghasilkan sinyal pada suatu
frekuensi yang merupakan penjumlahan atau
pengalian dari frekuensi-frekuensi asalnya.
Misalnya, sinyal frekuensi f1 dan f2 maka akan
mengganggu sinyal dengan frekuensi f1+f2
– Hal ini timbul karena ketidak-linieran transmitter,
receiver atau sistem transmisi.

3. Crosstalk
– Suatu penghubung antar sinyal yang tidak
diinginkan.
– Dapat terjadi oleh hubungan elektrikal antara
kabel yang berdekatan dan dapat pula karena
energi dari gelombang mikro.
Contoh:
– Di telepon,terdengar percakapan orang lain
– Terjadi karena sambungan yang kurang baik atau
kabel elektrik yang berdekatan, melalui antenna
gelombang elektromagnetik

Crosstalk

4. Impulse Noise
• Terdiri dari pulsa-pulsa tak beraturan atau
spike noise dengan durasi pendek dan dan
amplituda yang relatif tinggi
• Dihasilkan oleh kilat, kesalahan dan cacat pada
sistem komunikasi
• Noise ini merupakan sumber utama kesalahan
dalam komunikasi data digital dan hanya
merupakan gangguan kecil bagi data analog.

Keuntungan Transmisi
Digital
• Teknologi digital, murah (LSI, VLSI)
• Data integrity
– Jarak lebih panjang melalui saluran kualitas rendah

• Capacity utilization
– Ekonomis untuk link dengan bandwidth tinggi
– Multiplexing untuk derajat yang tinggi lebih mudah
pada teknologi digital

• Security & privacy
– Encryption

• Integration
– Perlakuan sama untuk data analog maupun digital

Kanal Komunikasi (Communication
Channel)
• Kanal komunikasi adalah bagian dari sistem transmisi yang
menghubungkan transmitter dengan receiver, yang menurut
jenis media-nya terbagi:
– media fisik (mis. kabel, fiber optik)
– media non fisik (mis. udara, ruang angkasa)
• Dalam kanal komunikasi selalu ada gangguan-gangguan yang
menyebabkan penyaluran informasi mengalami
ketidaksempurnaan yang menyebabkan terjadinya distorsi
sinyal
• Jenis gangguan antara lain :
– Noise
– Interferensi
– Redaman
– Fading
• Akibat gangguan
– Analog: degradasi kualitas sinyal  signal-to-noise ratio (S/
N)
– Digital: bit error

Kapasitas kanal (Channel
Capacity)
• Kapasitas kanal menyatakan kecepatan yang
mana data dapat ditransmisikan melalui suatu
jalur komunikasi yang diberikan, atau kanal,
dibawah kondisi tertentu yang diberikan
• Kapasitas kanal dibatasi oleh keadaan fisik dari
medium transmisi atau dari sumber-sumber
lainnya.

• Menurut Nyquist:

C = 2 W log2 M
dimana:C = kapasitas kanal (bps)
W = bandwidth dari kanal (Hz)
M = jumlah sinyal diskrit atau level tegangan

• Menurut Claude Shannon
C = W log2 (1 + S/N)

• Kecepatan

data

dapat

ditingkatkan

dengan

meningkatkan kekuatan sinyal ataupun bandwidth.
Tetapi dengan kekuatan sinyal yang meningkat
akan timbul ketidak linieran dalam sistem sehingga
meningkatkan intermodulation noise. Disamping itu
dengan semakin melebarnya bandwidth maka noise
akan semakin mudah untuk masuk ke sistem.
• Peningkatan W akan menurunkan S/N

Istilah analog dan digital yang
dalam komunikasi data dipakai
dalam tiga konteks
1. Data, didefinisikan sebagai entitas yang
mengandung suatu arti
2. Signaling (pensinyalan), adalah tindakan
penyebaran sinyal melalui medium yang
sesuai
3. Transmission, adalah komunikasi data
dengan penyebaran dan pemrosesan sinyal

Data
• Data : representasi informasi dalam bentuk
formal yang cocok untuk proses komunikasi,
interprestasi ataupun proses pada manusia
maupun mesin
• Informasi
konvensi

:

arti

dari

data

berdasarkan

Data
• Analog
– Nilai-nilai kontinu didalam beberapa interval
– Contoh; suara (sound), gambar (video)

• Digital
– Nilai-nilai Diskret
– Contoh; text, integer

Spektrum Akustik (Analog)

Sinyal
• Data yang dijalarkan/ dipropagasikan/
ditransmisikan
• Analog
– Variabel secara kontinu
– Berbagai media transmisi
• kawat, serat optik, udara

– Speech Bandwidth 100Hz sampai 7kHz
– Telephone Bandwidth 300Hz sampai 3400Hz
– Video Bandwidth 4MHz

• Digital
– Menggunakan dua komponen DC (komponen
frekuensi nol)

Sinyal dengan Komponen DC

Data and Sinyal
• Biasanya menggunakan sinyal digital untuk
data digital dan sinyal analog untuk data
analog
• Bisa menggunakan sinyal analog untuk
membawa data digital
– Modem

• Bisa menggunakan sinyal digital untuk
membawa data analog

Sinyal Analog membawa
Data Analog dan Data Digital

Sinyal Digital membawa
Data Analog dan Digital

Data Rate
Maksimum dari
Sebuah Kanal
Transmisi

Symbol Rate (Baud Rate) dan
Bandwidth
• Komunikasi membutuhkan bandwidth
transmisi yang memadai untuk
mengakomodasi adanya spektrum sinyal;
kalau tidak,

akan terjadi
distorsi

• Kenyataan:
– Setiap kanal komunikasi memiliki bandwidth yang
terbatas
– Semakin tinggi data rate, durasi pulsa digital yang
digunakan akan semakin pendek
– Semakin pendek durasi pulsa, semakin lebar
bandwidth yang digunakan

• Ketika sebuah sinyal berubah-rubah dengan
cepat (dari sisi waktu), spektrumnya akan
melebar sehingga kita katakan bahwa sinyal
itu memiliki bandwidth yang lebar

Ilustrasi
• Misalnya kita masukan sebuah pulsa digital
berdurasi T (T = 1ms) ke dalam suatu kanal yang
memiliki sifat seperti lowpass filter ideal dengan
bandwidth B

Pulsa keluaran yang diharapkan
Pulsa keluaran Jika B=2*1/T
Pulsa keluaran Jika B=1*1/T
Pulsa keluaran Jika B=(1/2)*1/T
Pulsa keluaran Jika B=(1/4)*1/T

Kanal Transmisi
dengan Bandwidth B

44

Esensi dari ilustrasi
• Pulsa keluaran akan semakin terdistorsi bila
bandwidth kanal transmisi semakin kecil

Ilustrasi lain
• Andaikan kita kirim beberapa pulsa digital untuk kasus yang
paling buruk (bandwidth terkecil) dari yang sudah ditunjukkan
pada ilustrasi sebelumnya

Kanal Transmisi
dengan Bandwidth

B = (1/4)*1/T

intersymbol interference (ISI)

• ISI akan menyebabkan kesalahan pendeteksian sinyal di penerima
– Bit ‘0’ bisa disangka bit ‘1’ dan sebaliknya

Esensi ilustrasi
• Pengiriman sinyal dengan data rate tinggi harus
menggunakan kanal transmisi yang bandwidthnya
lebar
– Supaya efek ISI tidak terasa

• Bandingkan ilustrasi berikut dengan ilustrasi
sebelumnya
Kanal Transmisi
dengan Bandwidth

B = 2*1/T

• ISI yang terjadi tidak akan menyebabkan kesalahan deteksi

47

• Pada transmisi baseband, suatu sinyal digital yang
terdiri dari r symbols per detik memerlukan
bandwidth transmisi, B (dalam satuan Hertz),
sebesar :

B  r/2

– Istilah symbol mengacu pada satu sinyal pulsa yang
digunakan untuk mentransmisikan data digital
– Satu symbol belum tentu merepresentasikan 1 bit data
• Contoh: Pada modulasi QPSK, satu symbol merepresentasikan
2 bit data digital

– Oleh karena itu jumlah symbol yang dikirimkan per detik
dinyatakan di dalam baud (bukan bit rate)
• Jadi transmisi data dengan kecepatan 1000 baud (symbol/
detik) sama dengan bit rate 2000 bit per detik bila
menggunakan modulasi QPSK

• Dengan demikian, bandwidth yang tersedia (dalam
satuan hertz) menentukan maximum symbol rate
dalam satuan bauds
• Catatan: B merupakan bandwidth teoritis