Teknik Encoding Polar
Pengkodean Polar: NRZ-L, NRZ-I
dan RZ
NRZ-Level
(NRZ-L) dan NRZ-Invert (NRZ-I) merupakan pengkodean digital polar. Disebut
demikian karena keduanya menggunakan baik tegangan positif maupun tegangan
negatif untuk membangkitkan sinyal digital. Pada NRZ-L bit 1 dan bit 0
direpresentasikan dengan level tegangan dari sinyal, sedangkan pada NRZ-I bit 1
dan bit 0 dibedakan oleh ada atau tidaknya perubahan level tegangan dari
sinyal. Konversi data digital menjadi sinyal digital dengan menggunakan NRZ-L
dan NRZ-I ditunjukkan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Pengkodean
digital dengan NRZ-L dan NRZ-I
Seperti
terlihat dalam Gambar 1, NRZ-L dan NRZ-I menggunakan tegangan positif dan
negatif sebagai representasi bit. Pada NRZ-I tegangan dari sinyal akan berubah
(berinversi) apabila bit berikutnya adalah bit 1. Sedangkan apabila bit
berikutnya adalah bit 0, tidak ada perubahan sinyal. Dengan mengamati bentuk
sinyal NRZ-L dan NRZ-I kita dapat melihat bahwa kedua modulasi polar ini masih
akan mengalami apa yang disebut dengan baseline wandering. Pada NRZ-L baseline
wandering akan terjadi apabila terdapat deretan panjang bit 1 atau bit 0,
sedangkan pada NRZ-I baseline wandering hanya terjadi pada deretan panjang bit
0 saja. Dalam hal ini NRZ-I sedikit lebih baik daripada NRZ-L.
Pada
NRZ-L dan NRZ-I terlihat bahwa 1 bit elemen data direpresentasikan oleh 1
elemen sinyal waveform, sehingga m=1. Dengan demikian kecepatan sinyal
rata-rata dari modulasi digital NRZ-L dan NRZ-I adalah S=R/2 baud.
Bagaimana
dengan bandwidth dari sinyal NRZ-L dan NRZ-I? Karakteristik dari bandwidth dari
kedua model modulasi ditunjukkan dalam Gambar 2 dibawah ini.
Variabel
P pada sumbu vertikal dari gambar adalah densitas dari daya (Power density),
yaitu jumlah daya pada setiap 1 Hz dari bandwidth. Terlihat bahwa sebagian
besar daya berada di sekitar frekuensi 0 Hz. Hal ini berarti terdapat komponen
DC yang membawa energi besar sekali. Dari sini dapat disimpulkan bahwa energi
yang dibawa oleh NRZ-L dan NRZ-I tidak tersebar merata di kedua tegangan
positif dan tegangan negatif. Dengan kata lain, masalah baseline wandering tak
terhindarkan oleh kedua jenis modulasi digital ini.
Gambar 2.
Karakteristik bandwidth dari NRZ-L dan NRZ-I
Kekurangan
dari NRZ-L dan NRZ-I diperbaiki oleh pengkodean digital return-to-zero (RZ). RZ
menggunakan tiga level tegangan yaitu: tegangan positif, tegangan nol dan
tegangan negatif seperti terlihat dalam Gambar 3. Dengan demikian persoalan
munculnya komponen DC pada NRZ dapat dieliminasi oleh RZ.
Gambar 3. Pengkodean
digital RZ dan karakteristik bandwidth RZ
Pengkodean
RZ selalu mengembalikan sinyal ke tegangan nol pada saat sinyal telah mencapai
separo dari durasi sinyal. Tetapi karena RZ menggunakan 2 sinyal elemen untuk
merepresentasikan sebuah elemen data, hal ini berakibat pada kenaikan bandwidth
sebanyak dua kali lipat dibandingkan dengan bandwidth yang digunakan oleh NRZ.
Perhatikan bahwa nilai m=1/2 dan kecepatan sinyal rata-rata adalah S=N baud.
Selain
itu, karena RZ membutuhkan tiga level tegangan maka perangkat dengan
kompleksitas tinggi dibutuhkan untuk membangkitkan sinyal RZ.
Kelemahan-kelemahan sinyal RZ tersebut di atas menjadi alasan sehingga dalam
praktek komunikasi data RZ tidak digunakan.
Teknik Encoding
Unipolar
Pengkodean Unipolar:
Non-Return-to-Zero
Pengkodean
data digital menjadi sinyal digital yang paling sederhana adalah
non-return-to-zero (NRZ). NRZ juga disebut sebagai pengkodean digital unipolar
karena sinyal yang dibangkitkan hanya menggunakan tegangan positif atau negatif
saja. Perhatikan Gambar 4 untuk memahami bagaimana pengkodean digital dengan
NRZ yang dibangkitkan dengan tegangan positif.
Hubungan
antara kecepatan sinyal dan kecepatan data dinyatakan dalam persamaan (1).
Simbol
S merepresentasikan kecepatan sinyal (signal rate) rata-rata dalam satuan baud,
k adalah konstanta yang dapat berubah-ubah tergantung pada jenis modulasi yang digunakan,
m adalah jumlah elemen data yang dapat dibawa oleh setiap elemen sinyal
(waveform), dan R adalah kecepatan data (data rate). Untuk pengkodean data
digital menjadi sinyal digitial, nilai rata-rata dari k adalah ½.
Gambar 4. Pengkodean
digital NRZ
Pada
modulasi NRZ, bit 0 direpresentasikan oleh sinyal dengan tegangan 0 volt,
sedangkan bit 1 direpresentasikan oleh sinyal dengan tegangan +V volt. Karena 1
elemen sinyal hanya membawa 1 elemen data, maka m=1. Berdasarkan persamaan (1)
kita dapati bahwa kecepatan sinyal rata-rata adalah S=R/2 baud. Pengkodean ini
disebut dengan NRZ karena sinyal tidak kembali ke 0 volt di tengah-tengah bit
(bandingkan dengan modulasi manchester). Pengkodean NRZ dalam aplikasi nyata
tidak digunakan karena jumlah daya yang dibutuhkan untuk membangkitkan 1 buah
sinyal pada NRZ lebih besar.
Teknik Encoding Bipolar
Pengkodean Bipolar: AMI dan
Pseudoternary
Pada
bagian ini kita akan melihat dua macam pengkodean bipolar yang dikenal dengan
nama Alternate Mark Inversion (AMI) dan Pseudoternary. Pengkodean bipolar
dibuat untuk mengeliminasi kekurangan-kekurangan yang ada pada NRZ. Pada
pengkodean AMI, elemen data dengan bit 1 direpresentasikan oleh sinyal yang
beriversi bolak balik dari tegangan positif ke tegangan negatif atau sebaliknya
dari tegangan negatif ke tegangan positif. Sedangkan elemen data dengan bit 0
direpresentasikan oleh tegangan 0 volt.
Pada
pengkodean peudoternary, elemen data dengan bit 0 direpresentasikan oleh sinyal
yang beriversi bolak balik dari tegangan positif ke tegangan negatif atau
sebaliknya dari tegangan negatif ke tegangan positif. Sedangkan elemen data
dengan bit 1 direpresentasikan oleh tegangan 0 volt.
Kedua
jenis pengkodean bipolar ini direpresentasikan dalam Gambar 5. Seperti terlihat
dalam gambar, pada pengkodean bipolar ini 1 elemen data direpresentasikan oleh
1 elemen sinyal, sehingga didapatkan nilai m=1. Dengan menggunakan persamaan (1)
didapatkan bahwa kecepatan sinyal rata-rata adalah S=R/2 baud.
Gambar 5. Pengkodean
digital dengan AMI dan Pseudoternary
Keuntungan
menggunakan menggunakan pengkodean bipolar adalah: pertama, tidak memiliki
komponen DC, dan kedua, membutuhkan bandwidth dua kali lebih kecil daripada
pengkodean dua-fasa yang telah kita bicarakan sebelumnya.
Gambar 6.
Karakteristik bandwidth dari pengkodean bipolar
Satelit
Satelit adalah alat elektronik
yang mengorbit bumi yang mampu bertahan sendiri. Bisa diartikan sebagai
repeater yang berfungsi untuk menerima signal gelombang microwave dari stasiun
bumi, ditranslasikan frequensinya, kemudian diperkuat untuk dipancarkan kembali
ke arah bumi sesuai dengan coveragenya yang merupakan lokasi stasiun bumi
tujuan atau penerima.
Satelit
mempunyai sifat yang universal, dengan banyak kelenturan dalam aplikasinya,
efisien dalam biaya, dan mampu menjawab berbagai masalah antara lain;
1. Komunikasi data maupun suara
tanpa kabel
2. Menghubungkan satu perusahan
dengan perusahaan yang lain
3. Menjawab kebutuhan akan
transaksi finansial
4. Merupakan sarana untuk
hubungan internet
5. Melalukan informasi video dan
jaringan
Salah satu
aplikasi satelit adalah pemanfaatannya sebagai sarana komunikasi. Satelit
komunikasi mempunyai banyak keuntungan dibanding dengan sistem komunikasi
terestrial.
Kelebihan dan Kelemahan Jaringan
Satelit
Paling tidak ada 7 keunggulan
satelit komunikasi dibanding dengan komunikasi terestrial. Keunggulan tersebut
antara lain;
1. Universal, artinya satelit komunikasi dapat digunakan dimana saja.
Sebuah satelit mampu merangkum sampai 1/3 luas permukaan Bumi. Selain itu biaya
yang dibutuhkan jauh lebih sedikit dari biaya yang digunakan pada sistem
komunikasi terestrial. Dengan konstelasi tiga satelit yang ditempatkan pada
ketinggian tertentu maka seluruh permukaan Bumi dapat di jangkau
2. Versatile, serba guna melalukan informasi dalam beragam bentuk,
data, video, suara ataupun aplikasi multimedia lainnya mulai dari sarana
hiburan, sampai ke jaringan selular dan warta berita. Akibat sifat serbaguna
ini penggunaan satelit berdampak pada banyak hal;
a) Memberikan kemudahan bagi
dunia usaha dalam bertransaksi sekaligus melayani banyak pengguna secara
simultan
b) Memunculkan inovasi dan
regulasi baru yang semakin lepas dari pengaturan kekuasaan
c) Infrastruktur komunikasi akan
tersebar ke seluruh pelosok tanpa dibatasi oleh batas negara dan geografi.
Menjadi alternatif pengganti sarana komunikasi terestrial dengan keunggulan
teknologi yang lebih akurat dan biaya yang semakin murah
3. Reliable, handal dan dapat dipercaya. Satelit merupakan sarana yang
bisa membantu kebutuhan dunia usaha untuk melakukan komunikasi secara cepat dan
akurat, terutama pada kondisi dimana jaringan internet protocol, IP terrestrial
sering bertabrakan dengan bermacam topologi jaringan yang semrawut (congestion)
dan parah (latency). Jaringan satelit dapat melayani ratusan lokasi dengan
standard kualitas yang sama tanpa terhambat oleh batas-batas geografi
4. Seamless, sempurna. Satelit sebagai media penyiaran membuat
komunikasi terdistribusi secara simultan dan ideal dari sumbernya ke ribuan
lokasi dalam tempo dan waktu yang bersamaan(real time)
5. Fast, cepat tidak seperti komunikasi terrestrial yang lambat dan
mahal. Jaringan satelit dapat menghubungkan kota, daerah dan tempat yang
terisolir, melintasi daerah dimana penggunaan kabel tembaga dan serat optik
menjadi mahal. Jaringan satelit dapat di set-up dengan cepat dalam melayani
kebutuhan pasar
6. Expandable, dapat diperluas skala jangkauannya termasuk juga
kebutuhan akan lebar pita (bandwith), selain itu kebutuhan pengguna dapat
dikoordinasikan dengan penjual dan pengembang dibandingkan dengan jaringan
konvensional yang membutuhkan terminal baru yang tentu saja akan memerlukan
biaya tambahan
7. Flexible, satelit dengan mudah bisa diintegrasikan dengan cara
melengkapi, menambah maupun memperluas jaringan komunikasi. Memberikan solusi
atas keterbatasan infrastruktur maupun geografi yang sering ditemukan dalam
komunikasi terrestrial.
Adapun kekurangan dari jaringan
satelit adalah sebagai berikut:
1.
Up Front Cost tinggi: Contoh : untuk Satelit
GEO: Spacecraft, Ground Segment & Launch = US $ 200 jt, Asuransi: $ 50 jt.
2.
Distance insensitive: Biaya komunikasi untuk
jarak pendek maupun jauh relatif sama.
3.
Hanya ekonomis jika jumlah User besar dan
kapasitas digunakan secara intensif.
4.
Delay propagasi besar.
5.
Rentan terhadap pengaruh atmosfir
6.
Besarnya throughput akan terbatasi karena delay
propagasi satelit geostasioner. Kini berbagai teknik protokol link sudah
dikembangkan sehingga dapat mengatasi problem tersebut.
7.
Diantaranya penggunaan Forward Error Correction
yang menjamin kecilnya kemungkinan pengiriman ulang.
8.
Waktu yang dibutuhkan dari satu titik di atas
bumi ke titik lainnya melalui satelit adalah sekitar 700 milisecond (latency),
sementara leased line hanya butuh waktu sekitar 40 milisecond. Hal ini
disebabkan oleh jarak yang harus ditempuh oleh data yaitu dari bumi ke satelit
dan kembali ke bumi. Satelit geostasioner sendiri berketinggian sekitar 36.000
kilometer di atas permukaan bumi.
9.
Sangat sensitif cuaca dan Curah Hujan yang
tinggi, Semakin tinggi frekuensi sinyal yang dipakai maka akan semakin tinggi
redaman karena curah hujan.
10.
Rawan sambaran petir.
11. Sun
Outage, Sun outage adalah kondisi yang terjadi pada saat bumi-satelit-matahari
berada dalam satu garis lurus.. Energi thermal yang dipancarkan matahari pada
saat sun outage mengakibatkan interferensi sesaat pada semua sinyal satelit,
sehingga satelit mengalami kehilangan komunikasi dengan stasiun bumi.
Referensi:
