Bab #2 – Dasar Transmisi Sinyal Jaringan Nirkabel Bab #2 – Dasar Transmisi Sinyal
Materi Konsep dasar transmisi sinyal Transmisi data analog dan digital Kapasitas kanal Media transmisi Konsep multiplexing
Sinyal Elektromagnetik Fungsi waktu Dapat juga digunakan fungsi frekuensi (frekuensi berbeda) Sebuah informasi dan data ditampilkan oleh sinyal elektromagnetik
Konsep Domain Waktu Sinyal analog – intensitas sinyal bervariasi secara halus dari waktu ke waktu Sinyal digital – intensitas sinyal konstan dalam beberapa periode waktu dan berubah ke level konstan lainnya
Konsep Domain Waktu (lanj.) Sinyal periodik – pola sinyal analog atau digital yang berulang dari waktu ke waktu Sinyal aperiodik – pola sinyal analog atau digital yang tidak berulang
Gelombang Sinusoida Gelombang sinusoida – fundamental sinyal analog Parameter umum gelombang sinus: Amplitudo (A) nilai maksimum atau kekuatan sinyal dari waktu ke waktu, satuan Volt Frekuensi (f) jumlah siklus gelombang yang dihasilkan dalam satu detik, satuan Hertz (Hz) Phase () besaran sudut dalam satu periode sinyal Parameter gelombang sinusoida lainnya: Periode (T) jumlah waktu yang dibutuhkan untuk satu pengulangan sinyal. T= 1/f Panjang gelombang () jarak yang diukur dari satu titik sebuah gelombang ke titik yang sama di gelombang selanjutnya
Gelombang Sinusoida (lanj.) Diketahui persamaan: s(t ) = A sin(2ft + ) Bagaimana bentuk gelombang sinusoida jika diketahui beberapa parameter sebagai berikut: A = 1, f = 1 Hz, = 0 A = 0,5 f = 2 = /4 radians Catatan: 2 radians = 360°= 1 periode
Gelombang Sinusoida (lanj.)
Konsep Domain Frekuensi Frekuensi fundamental – semua komponen frekuensi sinyal merupakan kelipatan bilangan integer dari satu frekuensi Spektrum – rentang frekuensi yang berisi sinyal Absolute bandwidth – lebar spektrum sinyal Effective bandwith (bandwidth) – pita sempit dari frekuensi yang mengandung sebagian besar energi
Hubungan Data Rate - Bandwidth Semakin besar bandwidth, maka semakin tinggi kapasitas informasi pembawa Setiap gelombang digital memiliki bandwidth yang tak terbatas Tetapi, sistem transmisi akan membatasi bandwidth yang dapat ditransmisikan Untuk setiap media yang diberikan, semakin besar bandwidth ditransmisikan, maka semakin besar biayanya Namun, membatasi bandwidth akan menimbulkan distorsi
Terminologi Komunikasi Data Data – entitas yang memberikan makna atau informasi Sinyal – representasi data elektromagnet Transmisi – komunikasi data dengan propagasi (penyebaran) dan pengolahan sinyal
Sinyal Analog Gelombang elektromagnetik yang bervariasi secara kontinyu yang dapat disebarkan melalui berbagai media, tergantung pada frekuensi Sinyal analog dapat menyebarkan data analog dan digital Contoh media: Kawat tembaga (twisted pair, kabel coaxial) Fiber optik Atmosfer
Sinyal Digital Rangkaian kombinasi dari pulsa tegangan (biner 0 dan 1) yang dapat berubah melalui media kawat tembaga Secara umum lebih murah daripada sinyal analog Tidak mudah terpengaruh oleh noise Lebih tahan terhadap attenuasi (pelemahan) Sinyal digital dapat menyebarkan data analog dan digital
Kombinasi Data dan Sinyal
Kombinasi Data dan Sinyal (lanj.) Data digital, sinyal digital Peralatan untuk encoding lebih murah dibanding peralatan digital ke analog Data analog, sinyal digital Konversi memungkinkan penggunaan transmisi digital modern dan peralatan switching Data digital, sinyal analog Beberapa media transmisi hanya akan menyebarkan sinyal analog (contoh: fiber optik, satelit) Data analog, sinyal analog Data analog lebih mudah dikonversi ke sinyal analog
Kapasitas Kanal Gangguan seperti noise dapat menurunkan kualitas sinyal dan membatasi data rate Kapasitas kanal merupakan rate maksimum di mana data dapat ditransmisikan melalui jalur komunikasi atau kanal dalam kondisi tertentu Beberapa konsep yang berhubungan dengan kapasitas kanal: Data rate : jumlah data yang dikomunikasikan (bps) Bandwidth : lebar cakupan frekuensi yang digunakan oleh sinyal dalam media transmisi (Hz), dalam hal ini bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan dibatasi oleh transmitter Noise : tingkat noise rata-rata di jalur komunikasi Error rate : tingkat error terjadi Error transmit 1 receive 0, transmit 0 receive 1
Nyquist Bandwidth Frekuensi cuplik minimal harus 2 (dua) kali lipat frekuensi maksimum yang dikandung sinyal yang bersangkutan Disebabkan distorsi delay Untuk sinyal biner (level dua tegangan) C= 2B Multilevel sinyal C= 2B log2 M M jumlah sinyal diskrit dan level tegangan
Signal to Noise Ratio (SNR) Perbandingan (ratio) antara kekuatan sinyal (signal power) dengan kekuatan noise (noise power) pada titik tertentu dalam transmisi Biasanya diukur pada receiver Semakin tinggi SNR, maka semakin tinggi kualitas sinyalnya. Jika SNR rendah, dapat menimbulkan koneksi sering terputus, lambat, atau sulit untuk terkoneksi
Rumus Shannon Capacity Representasi maksimum teoritis yang dapat dicapai Dalam prakteknya, hanya rate yang rendah yang dapat dicapai. Alasannya: Rumus White noise (thermal noise) Impulse noise tidak diperhitungkan Distorsi delay atau distorsi pelemahan tidak diperhitungkan
Contoh Perumusan Nyquist dan Shannon Spektrum kanal antara 3 MHz dan 4 MHz ; SNRdB = 24 dB Menggunakan rumus Shannon
Contoh Perumusan Nyquist dan Shannon (lanj.) Berapa banyak level sinyal yang dibutuhkan?
Klasifikasi Media Transmisi Jalur fisik antara transmitter dan receiver Media guided Gelombang dipandu sepanjang media yang solid (padat) Contoh: twisted pair, kabel coaxial, fiber optik Media unguided Menyediakan sarana transmisi tetapi tidak memandu sinyal elektromagnetik Biasanya disebut transmisi nirkabel Contoh: atmosfer, ruang angkasa
Media Unguided Pengiriman dan penerimaan dicapai dengan menggunakan antena Konfigurasi untuk transmisi nirkabel: Directional Omnidirectional Antena Yagi (Antena TV) Antena Access Point Directional Omnidirectional
Range Frekuensi Umum Microwave 1 GHz – 40 GHz Direct beam Transmisi point to point Contoh: komunikasi satelit Radio 30 MHz – 1 GHz Aplikasi omnidirectional Infrared Kurang lebih 3x1011 - 2x1014 Hz Aplikasi point to point dan multipoint di daerah terbatas
Terrestrial Microwave Parabolic “dish (wajan)”, diameter 3 m Fokus narrow beam Transmisi Line of Sight ke antena penerima Terletak di ketinggian yang cukup besar di atas permukaan tanah Digunakan untuk layanan telekomunikasi jarak jauh Link point to point pendek antar gedung
Satellite Microwave Stasiun relay microwave Link dua atau lebih transmitter atau receiver microwave ground-based Menerima transmisi pada satu pita frekuensi (uplink), menguatkan sinyal, dan mengirimkan pada frekuensi lain (downlink) Digunakan untuk distribusi televisi (direct broadcast satellite) Transmisi telepon jarak jauh Jaringan bisnis privat
Broadcast Radio Omnidirectional Antena tidak membutuhkan bentuk seperti wajan (dish) Antena tidak perlu dipasang secara permanen Digunakan untuk VHF dan sebagian UHF, 30 MHz – 1 GHz Radio FM, televisi UHF, dan televisi VHF
Multiplexing Kapasitas media transmisi biasanya melebihi kapasitas yang dibutuhkan untuk transmisi sinyal tunggal Multiplexing – membawa beberapa sinyal pada media tunggal dan lebih efisien di dalam penggunaan media transmisi
Alasan Penggunaan Multiplexing Biaya per kbps dari fasilitas transmisi menurun dengan peningkatan data rate Biaya peralatan transmitter dan receiver menurun dengan peningkatan data rate Kebanyakan data individu berkomunikasi dengan perangkat memerlukan data rate sederhana
Teknik Multiplexing Frequency Division Multiplexing (FDM) Teknik menggabungkan banyak saluran input menjadi sebuah saluran output berdasarkan frekuensi. Bandwidth di media > bandwidth dari sinyal yang diberikan Time Division Multiplexing (TDM) Teknik pemakaian bersama-sama kabel yang cepat dengan setiap channel membutuhkan waktu tertentu secara bergiliran (round-robin time-slicing). Bit rate di media > data rate dari sinyal digital