TEKNIK KOMUNIKASI DATA DIGITAL

A. KELEBIHAN DAKTRUM

Teknologi komunikasi digital di masa datang

Dewasa ini sistem komunikasi sudah menawarkan suatu kecepatan dan kapasitas, yaitu kecepatan yang tinggi dan kapasitas datayang besar. Infrastruktur telekomunikasi yang dibangun harus menjanjikan kompatibilitas yang tinggi dengan suatu sistemkomunikasi yang lain. Disinilah sistem komunikasi digitalmenjadi idola baru bagi industri telekomunikasi saat ini. Sistemdigital disamping mempunyai kompatibilitas yang tinggi dalam integrasi dengan sistem lain, juga adanya kemudahan dalam implementasi secara perangkat keras. Oleh karenanya sistemkomunikasi digital semakin dikembangkan untuk memperoleh kecepatan yang tinggi dan kapasitas data yang semakin besar. Sistem komunikasi digital juga memilliki

kualitas data yang lebih baik, karena dapat dilakukan pengecekan kesalahan dalam transmisi datanya.

Lahirnya sistem komunikasi spread spectrum pada pertengahan tahun 1950 dilatarbelakangi oleh kebutuhan akan sistemkomunikasi yang dapat mengatasi masalah interferensi, dapat menjamin kerahasiaan informasi yang dikirim dan dapat beroperasi pada tingkat S/N (signal to noise ratio) yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar. Dalam sistem komunkasi sekarang ini, dimana penggunaan frekuensi sudah cukup padat sehingga interferensi dan noise dari transceiver lain cukup besar. Dalam komunikasi radio kita juga sering mendengar adanya penyadapan pembicaraan pada handphone oleh pesawat radio lain. Namun dengan sistem spread spektrum ketakutan yang dialami pada sistem komunikasi diatas akan dapat di atasi karena data yang ditransmit pada sistem spread spektrum adalah data acak yang dikenal sebagai noise. Jadi jika penerima tidak mengetahui code yang digunakan untuk melebarkan data maka penerima hanya akan menerima sinyal noise saja. Istilah spread spectrum digunakan karena padasistem ini sinyal yang ditransmisikan memiliki bandwidth yang jauh lebih lebar dari bandwidth sinyal informasi (mencapai ribuan kali). Proses penebaran bandwidth sinyal informasi ini disebut spreading.

Kelebihan lain yang dimiliki sistem spread spektrum adalah sistem ini dapat digunakan untuk multiple acces secara CDMA (Code Division Multiple Acces). Sistem CDMA yaitu suatu sistem multiple akses yang dapat dilakukan pada frekuensi dan waktu yang sama, caranya dengan menggunakan kode yang berbeda. Jika dibanding sistem multiple akses yang lain seperti FDMA (Frekuency Division Multiple Acces) dan TDMA (Time Division Multiple Acces), maka CDMA merupakan sistem yang sedang di minati oleh perusahaan komunikasi, karena dapat digunakan pada frekuensi yang sama secara bersamaan.

Di Indonesia belum banyak yang mengunakan sistem CDMA untuk infrastruktur telekomunikasinya. Perusahaan telepon seluler sebagian besar menggunakan sistem TDMA yaitu untuk telepon seluler GSM. Sedangkan perusahaan telepon seluler yang sudah menggunakan sistem CDMA adalah Komselindo. Sistem yang sekarang sudah digunakan adalah narrow-band CDMA dan rencananya Komselindo akan membuat infrastruktur untuk wide-band CDMA.

Spread sprectrum sendiri belum banyak digunakan , dalam bidang jaringan komputer kita sudah mengenal Wave LAN. Wave LAN ini menggunakan spread spectrum untuk mentransmisikan datanya. Sistem ini dibuat dalam bentuk card. Wave LAN sendiri mempunyai kecepatan yang cukup tinggi untuk teknologi radio pada frekuensi rendah, yaitu 1,5 Mbps. Dengan kecepatan sebesar itu Wave LAN sudah setara dengankomunikasi T1 pada VSAT yang sering digunakan untukkomunikasi-komunikasi di indonesia. Kecepatan ini juga jauh lebih cepat jika dibandingkan dengan modem radio yang paling cepat yang pernah yang umum digunakan untuk komunikasiradio paket, yaitu hanya 64 Kbps, inipun harus menggunakan transceiver yang mempunyai bandwith yang lebar. Namun alat ini masih cukup mahal untuk pasaran di indonesia, satu card harnganya sekitar $ 5.000 USA.

Dalam teknik spread spektrum sendiri di kenal beberapa cara modulasi yang digunakan untuk melebarkan dan mangacak datanya. Teknik spreading yang terkenal dan banyak dipilih para produsen dalam desain produk adalah Direct Sequence Spread Spektrum (DSSS). Sistem ini dipilih karena adanya kemudahan dalam mengacak data yang akan dispreading. Dalam DSSS spreading hanya menggunakan sebuah generator noise yang periodik yang di sebut Pseudo Noise Generator.

Sebuah sistem spread-spectrum harus memenuhi kriteria sebagai berikut :

Sinyal yang dikirimkan menduduki bandwidth yang jauh lebih lebar daripada bandwidth minimum yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal informasi

1. Pada pengirim terjadi proses spreading yang menebarkan sinyal informasi dengan bantuan sinyal kode yang bersifat independen terhadap informasi
2. Pada penerima terjadi proses despreading yang melibatkan korelasi antara sinyal yang diterima dan replika sinyal kode yang dibangkitkan sendiri oleh suatu generator lokal.

Kode yang digunakan pada sistem spread spectrum memiliki sifat acak tetapi periodik sehingga disebut sinyal acak semu (pseudo random). Kode tersebut bersifat sebagai noise tapi deterministik sehingga disebut juga noise semu (pseudo noise). Pembangkit sinyal kode ini disebut Pseudo Rando Generator(PRG) atau pseudo noise generator (PNG). PRG inilah yang akan melebarkan dan sekaligus mengacak sinyal data yang akan dikirimkan. Dalam komunikasi spread spectrum semakin lebar bandwidth akan semakin tahan terhadap jamming dan akan semakin terjamin tingkat kerahasiaannya. Disamping itu akan semakin banyak kanal yang bisa dipakai. Seperti yang di terangkan oleh Shanon , salah seorang ahli statistik telekomunikasi, dalam ilmu komunikasi dinyatakan bahwa kapasitas kanal akan sebanding dengan bandwidth transmisi dan logaritmik dari S/N-nya. Jadi agar sistem komunikasi dapat bekerja dengan kapasitas kanal yang tetap pada level daya noise yang tinggi (S/N yang rendah), dapat dilakukan dengan jalan memperbesar bandwidth transmisi W. Disamping itu Shannon juga mengemukakan bahwa sebuah kanal dapat mentransmisikan informasi dengan probabilitas salah yang kecil apabila terhadap infromasi tersebut dilakukan pengkodean yang tepat dan rate infromasi yang tidak melebihi kapasitas kanal meskipun kanal tersebut memuat derau acak.

Sistem komunikasi spread spectrum sebagai salah satu sistemkomunikasi digital, memiliki beberapa kelebihandibandingkan sistem komunikasi analog yaitu: lebih kebal terhadap jamming, mampu menekan interferensi, dapat dioperasikan pada level daya yang rendah, kemampuanmultiple access secara CDMA (Code Division Multiple Access), kerahasiaan lebih terjamin, ranging

Dalam teknik spread spectrum sendiri ada beberapa macam cara yang digunakan, yaitu Direct Sequence Spread Spectrum(DSSS), Frequency Hopping Spread Spectrum (FSSS),Time Hopping Spread Spectrum (TSSS) dan Chirp atauHybrid Spread Spectrum. Pada tiap-tiap metode mempunyai keunggulan sendiri-sendiri, namun secara umum DSSS mempunyai unjuk kerja terbaik untuk gangguan noise dan anti jamming, serta paling susah untuk dideteksi. Namun ada kekurangan pada DSSS ini, yang sering menjadi kendala dalam implementasinya, yaitu pada proses sinkronisasi sinyal yang diterima dengan sinyal dari generator noise lokal padapenerima.

Dewasa ini teknik spread spectrum mulai diterapkan dalam berbagai bidang kebutuhan, PT Wijaya Karya sekarang sedang mengembangkan KWH meter digital yang mencatat daya kemudian ditransmisikan ke sentral yang dimiliki PLN. Proses transmisinya akan digunakan spread spectrum dengan pita sedang. Juga sistem lock pada mobil, yang juga menggunakanteknik spread spectrum dalam mentransmisikan sinyal untuk mengunci dan membukanya.

TRANSMISI ASYNCHRONOUS DAN SYNCHRONOUS

Data ditransfer melalui path komunikasi tunggal pada transmisi data secara serial dimana tiap elemen pensinyalan dapat berupa :

· kurang dari 1 bit : misalnya dengan pengkodean Manchester

· 1 bit : NRZ-L dan FSK adalah contoh-contoh analog dan digital

· lebih dari 1 bit : QPSK sebagai contohnya.

Dalam bahasan ini, kita menganggap satu bit per elemen pensinyalan kecuali jika keadaan sebaliknya.

Synchronisasi adalah salah satu tugas utama dari komunikasi data. Suatu transmitter mengirim message 1 bit pada suatu waktu melalui suatu medium ke receiver.

Receiver harus mengenal awal dan akhir dari blok-blok bit dan juga harus mengetahui durasi dari tiap bit sehingga dapat men-sampel line tersebut dengan timing yang tepat untuk membaca tiap bit. Misalkan pengirim (sender) mentransmisi sejumlah bit-bit data. Pengirim mempunyai suatu clock yang mempengaruhi timing dari transmisi bitbit.

Sebagai contoh, jika data ditransmisi dengan 10000 bits per second (bps), kemudian 1 bit akan ditransmisi setiap 1/10000 = 0,1 millisecond (ms), sebagai yang diukur oleh clock pengirim. Maka, receiver akan menentukan waktu yang cocok untuk sampel-sampelnya pada interval dari 1 bit time. Pada contoh ini, pen-samplingan akan terjadi sekali setiap 0,1 ms. Jika waktu pen-sampling-an berdasarkan pada clocknya sendiri, maka akan timbul masalah jika clock-clock transmitter dan reciver tidak disamakan dengan tepat. Jika ada perbedaan 1 persen (clock receiver 1 persen lebih cepat atau lebih lambat daripada clock transmitter), maka pen-sampling-an pertama 0,001 ms meleset dari tengah bit (tengah bit adalah 0,05 ms dari awal dan akhir bit). Setelah sampel-sampel mencapai 50 atau lebih, receiver akan error karena pen-sampling-annya dalam bit time yang salah (50 x 0,001 = 0,05 ms). Untuk perbedaan timing yang kecil, error akan terjadi kemudian, tetapi kemudian receiver akan keluar dari step transmitter jika transmitter mengirim aliran bit yang panjang dan jika tidak ada langkah-langkah yang men-synchron-kan transmitter dan receiver.

TRANSMISI ASYNCHRONOUS

Strategi dari metode ini yaitu mencegah problem timing dengan tidak mengirim aliran bit panjang yang tidak putus -putusnya. Melainkan data ditransmisi per karakter pada suatu waktu, dimana tiap karakter adalah 5 sampai 8 bit panjangnya. Timing atau synchronisasi harus dipertahankan antara tiap karakter; receiver mempunyai kesempatan untuk men-synchron-kan awal dari tiap karakter baru. Gambar 4.1 menjelaskan suatu contoh untuk teknik ini.

Jaringan Komputer Bab IV Halaman 2/17

Gambar 4.1a, ketika tidak ada transmisi karakter, line antara transmitter dan receiver dalam keadaan "idle". Idle adalah ekuivalen untuk elemen pensinyalan bagi binary '1'. Awal dari suatu karakter diisyaratkan oleh suatu start bit dengan binary '0'. Kemudian diikuti oleh 5 sampai 8 bit yang membentuk karakter tersebut. Bit-bit dari karakter itu ditransmisi dengan diawali least significant bit (LSB). Biasanya, bit-bit karakter ini diikuti oleh suatu parity bit yang berada pada posisi most-significant-bit (MSB). Paritu bit tersebut diset oleh transmitter sedemikian seperti total jumlah binary '1' dalam karakter; termasuk parity bit-nya, adalah genap (even parity) atau ganjil (odd parity), tergantung pada konversi yang dipakai. Elemen terakhir yaitu stop, yang merupakan suatu binary '1'. Panjang minimum dari stop biasanya 1;1,5 atau 2 kali durasi dari bit. Sedangkan maksimumnya tidak dispesifikasikan. Karena stop sama dengan kondisi idle, maka transmitter akan melanjutkan transmisi sinyal stop sampaisiap untuk mengirim karakter berikutnya.

Gambar 4.1c memperlihatkan efek timing error yang menyebabkan error pada penerimaan. Disini dianggap bahwa data ratenya 10000 bps; oleh karena itu tiap bit mempunyai durasi 0,1 ms atau 100 s. Anggaplah receiver terlambat 7 persen atau 7 s per bit time. Dengan demikian receiver men-sampel karakter yang masuk setiap 93 s (berdasarkan pada clock transmitter). Seperti terlihat, sampel terakhir mengalami error. Sebenarnya error ini menghasilkan dua macam error : pertama, sampel bit terakhir diterima tidak tepat; kedua, perhitungan bit sekarang keluar dari kesepakatan. Jika bit ke 7 adalah 1 dan bit ke 8 adalah 0 maka bit 8 akan dianggap suatu start bit. Kondisi ini diistilahkan framing error, yaitu karakter plus start dan stop bit yang kadang-kadang dinyatakan suatu frame. Framing error juga jika beberapa kondisi

noise menyebabkan munculnya kesalahan dari suatu start bit selama kondisi idle.

Komunikasi asynchronous adalah sederhana dan murah tetapi memerlukan tambahan 2 sampai 3 bit per karakter untuk synchronisasi. Persentase tambahan dapat dikurangi dengan mengirim blok-blok bit yang besar antara start dan stop bit, tetapi akan memperbesar kumulatif timing error. Solusinya yaitu transmisi synchronous.

TRANSMISI SYNCHRONOUS

Dengan transmisi synchronous, ada level lain dari synchronisasi yang perlu agar receiver dapat menentukan awal dan akhir dari suatu blok data. Untuk itu, tiap blok dimulai dengan suatu pola preamble bit dan diakhiri dengan pola postamble bit. Polapola ini adalah kontrol informasi.

Frame adalah data plus kontrol informasi. Format yang tepat dari frame tergantung dari metode transmisinya, yaitu :

§ Transmisi character-oriented, (lihat gambar 4.2a)

Blok data diperlakukan sebagai rangkaian karakter-karakter (biasanya 8 bit karakter).

Semua kontrol informasi dalam bentuk karakter.

Frame dimulai dengan 1 atau lebih 'karakter synchronisasi' yang disebut SYN, yaitu pola bit khusus yang memberi sinyal ke receiver bahwa ini adalah awal dari suatu blok. Sedangkan untuk postamblenya juga dipakai karakter khusus yang lain. Jadi receiver diberitahu bahwa suatu blok data sedang masuk, oleh karakter SYN, dan menerima data tersebut sampai terlihat karakter postamble. Kemudian menunggu pola SYN yang berikutnya. Alternatif lain yaitu dengan panjang frame sebagai bagian dari kontrol informasi; receiver menunggu karakter SYN, menentukan panjang frame, membaca tanda sejumlah karakter dan kemudian menunggu karakter SYN berikutnya

untuk memulai frame berikutnya.

§ Transmisi bit-oriented , (lihat gambar 4.2b)

Blok data diperlakukan sebagai serangkaian bit-bit.

Kontrol informasi dalam bentuk 8 bit karakter.

Pada transmisi ini, preamble bit yang panjangnya 8 bit dan dinyatakan sebagai suatu flag sedangkan postamble-nya memakai flag yang sama pula. Receiver mencari pola flag terhadap sinyal start dari frame. Yang diikuti oleh sejumlah kontrol field. Kemudian sejumlah data field, kontrol field dan akhirnya flag-nya diulangi.

Perbedaan dari kedua metode diatas terletak pada format detilnya dan kontrol informasinya.

Keuntungan transmisi synchronous :

• Efisien dalam ukuran blok data; transmisi asynchronous memerlukan 20% atau lebih tambahan ukuran.
• Kontrol informasi kurang dari 100 bit.

TEKNIK KOMUNIKASI DATA DIGITAL

A. Kelebihan Komunikasi Data Digital
Beberapa kelebihan sistem komunikasi data digital dijelaskan sebagai berikut:

• Kemudahan Multipleksing

Di dalam sistem komunikasi, teknik digital pertama kali diaplikasikan untuk sistem telepon yang menggunakan teknik Time Division Multipleksing (TDM). Dibandingkan dengan pengaplikasian TDM terhadap sinyal analog, teknik digital memiliki keunggulan dalam hal reliabilitas terhadap gangguan (noise), distorsi, dan interferensi lain.

• Kemudahan Persinyalan

Pada dasarnya, persinyalan yang membawa informasi kendali komunikasi merupakan bagian dari sistem transmisi digital. Fungsi dan format sistem persinyalan dapat dimodifikasi secara terpisah tanpa mempengaruhi sistem transmisi data secara keseluruhan. Demikian pula sebaliknya, sistem transmisi digital dengan mudah dapat diperbaharui tanpa mempengaruhi sistem persinyalan.

• Integrasis Sistem Transmisi dan Switching

Sistem komunikasi tradisional membedakan antara sistem transmisi dengan sistem penyambungan telepon. Sementara di sistem komunikasi digital, fungsi TDM sangat mirip dengan fungsi time division switching sehingga fungsi TDM dengan mudah dapat diintegrasikan di dalam perangkat penyambungan.

• Regenerasi Sinyal

Di dalam komunikasi digital, representasi sinyal suara dalam format digital melibatkan proses konversi sinyal analog menjadi urutan cuplikan-cuplikan diskrit. Setiap cuplikan diskrit direpresentasikan dengan sejumlah digit biner. Ketika ditransmisikan, setiap digit biner direpresentasikan oleh satu dari kemungkinan nilai sinyal (misalnya pulsa atau tanpa pulsa, pulsa positif atau pulsa negatif). Jika hanya mengalami sedikit gangguan atau interferensi atau distorsi selama proses pengiriman data, maka data biner di penerima akan identik dengan urutan digit biner yang dibangkitkan oleh proses enkoding.

• Kemudahan Enkripsi

Kemudahan proses enkripsi dan deskripsi terhadap sinyal digital merupakan fitur ekstra dari sistem komunikasi digital.

B. Synchronous dan Asynchronous

• Synchronous Transmission

Synchronous transmission ini dikenal juga dengan istilah synchronous transfer mode (STM). Proses pengirim dan penerima diatur sedemikian rupa agar memiliki pengaturan yang sama, sehingga dapat dikirimkan dan diterima dengan baik antar alat tersebut. Umumnya pengaturan ini didasarkan terhadap pewaktuan dalam mengirimkan sinyal. Pewaktuan ini diatur oleh suatu denyut listrik secara periodik yang disebut dengan clock atau timer.

• Asynchronous Transmission

Asynchronous transmission ini sering juga diisitilahkan dengan Asynchronous Transfer Mode (ATM). Mode ini paling sering digunakan untuk mengirimkan dan menerima data antar dua alat. Pada mode ini berarti clock yang digunakan oleh kedua alat, tidak bekerja selaras satu dengan lainnya. Dengan demikian, data harus berisikan informasi tambahan yang mengijinkan kedua alat menyetujui kapan pengiriman data dilakukan. Dengan demikian, proses transfer dapat dilakukan dengan waktu yang berbeda-beda.