Alasan Bit Rate Dpt Max

download Alasan Bit Rate Dpt Max

of 78

  • date post

    20-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    11
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Alasan Bit Rate Dpt Max

  • Sistem Transmisi Kecepatan TinggiTutun JuhanaKK Teknik TelekomunikasiSekolah Teknik Elektro dan InformatikaInstitut Teknologi Bandung

  • AgendaThe basicsSDH/SONETMacam-macam perangkat transmisi

  • The Basics

  • Transmisi adalah proses pengangkutan informasi dari satu titik ke titik lain di dalam suatu jaringanJarak antar titik bisa sangat jauhBisa ada banyak elemen jaringan yang terhubungElemen-elemen tersebut dihubungkan oleh koneksi yang disediakan oleh sistem transmisi

  • Elemen Sistem TransmisiUntuk sistem komunikasi dua arah, maka pada arah transmisi yang berlawanan juga diperlukan elemen yang sama

  • Elemen Sistem Transmisi (2)TransmitterTransmitter mengolah sinyal masukan menjadi sinyal yang sesuai dengan karakteristik kanal transmisiPengolhan sinyal meliputi encoding dan modulasiTransmission ChannelKanal transmisi adalah suatu media elektral yang menjembatani sumber dan tujuanBisa berupa pasangan kabel, coaxial, radio atau serat optikSetiap kanal transmisi menyumbangkan sejumlah loss transmisi atau redaman sehingga daya sinyal akan berkurang seiring bertambahnya jarakSinyal juga akan terdistorsi akibat perbedaan redaman yang dialami oleh komponen-komponen frekuensi sinyal yang berbedaSinyal biasanya terdiri dari banyak komponen frekuensi yang mana beberapa diantaranya teredam ada juga yang tidak teredam. Kondisi ini akan menyebabkan perubahan bentuk sinyal (distorsi)ReceiverPenerima mengolah sinyal yang masuk dari kanal transmisiProses pada penerima meliputi penapisan (filtering) untuk menghilangkan out-of-band noise, penguatan (amplification) untuk mengkompensasi loss transmisi, ekualisasi (equalizing) untuk mengkompensasi distorsi), serta demodulasi dan decoding untuk membalikkan proses yang terjadi di transmiterNoise, Distortion, and InterferenceMerupakan faktor-faktor yang mempengaruhi sinyal yang ditransmisikan

  • Sinyal dan SpektrumSinyal komunikasi merupakan besaran yang selalu berubah terhadap waktuSetiap sinyal dapat dinyatakan di dalam domain waktu (time domain) maupun didalam domain frekuensi (frequency domain)Ekspresi sinyal di dalam domain frekuensi disebut spektrumSinyal di dalam domain waktu merupakan penjumlahan dari komponen-komponen spektrum sinusoidalAnalisa Fourier digunakan untuk menghubungkan sinyal dalam domain waktu dengan sinyal di dalam domain frekuensi

  • Jika misalnya durasi pulsa adalah T = 1 ms, maka komponen spektrum yang paling kuat berada di bawah 1 kHz (1/T = 1/1 ms = 1,000 1/s = 1 kHz)Dari hasil di atas kita punya rule of thumb bahwa kita dapat mengirimkan 1.000 pulsa seperti di atas di dalam satu detik melalui kanal yang bandwidthnya 1 kHz (sama dengan sinyal biner berkecepatan 1-Kbps).Untuk menaikkan kecepatan data (data rate), kita harus menurunkan durasi pulsa tetapi konsekuensinya lebar spektrum akan naik sehingga membutuhkan bandwidth yang lebih lebarMisalnya bila ingin menaikkan data rate menjadi 10 kali lebih tinggi, maka kita harus menggunakan pulsa yang 10 kali lebih singkat dan membutuhkan bandwidth yang 10 kali lebih lebatime domain of a pulsefrequency domain of a pulseContoh #1This is baseband transmission(no modulation involved)

  • Contoh di atas menunjukkan sebuah pulsa yang dikirimkan sebagai frekuensi radio (menggunakan modulasi amplitude shift keying (ASK))Terlihat bahwa spektrum terkonsentrasi pada frekuensi pembawa fc (bukan pada frekuensi 0 seperti pada contoh sebelumnya)Perhatikan bahwa lebar spektrum di sekitar frekuensi pembawa hanya tergantung pada durasi pulsa T seperti pada contoh sebelumnyaJika data rate kita naikkan (dengan mempersingkat durasi pulsa), maka spektrum akan melebar sehingga dibutuhkan bandwidth frekuensi radio yang lebih lebarContoh #2

  • Esensi dari dua contoh tadi...Bandwidth merupakan faktor pembatas utama untuk transmisiDari dua contoh sebelumnya kita bisa menyimpulkan adanya hubungan antara data rate dengan bandwidth yang diperlukanDengan menurunkan data rate kita bisa menaikkan kapasitas jaringanIngat pada waktu kita membahas speech coding: riset di dalam speech coding selalu mencari teknik coding yang mampu memberikan data rate yang sekecil mungkin dengan kualitas yang masih dapat diterimaTujuannya agar jumlah pembicaraan di dalam jaringan meningkat walaupun kapasitas jaringan tetap

  • Data Rate Maksimum dari Sebuah Kanal Transmisi

  • Symbol Rate (Baud Rate) dan BandwidthKomunikasi membutuhkan bandwidth transmisi yang memadai untuk mengakomodasi adanya spektrum sinyal; kalau tidak, akan terjadi distorsi

  • Kenyataan: Setiap kanal komunikasi memiliki bandwidth yang terbatasSemakin tinggi data rate, durasi pulsa digital yang digunakan akan semakin pendekSemakin pendek durasi pulsa, semakin lebar bandwidth yang digunakanKetika sebuah sinyal berubah-rubah dengan cepat (dari sisi waktu), spektrumnya akan melebar sehingga kita katakan bahwa sinyal itu memiliki bandwidth yang lebar

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

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

  • Ilustrasi lainAndaikan kita kirim beberapa pulsa digital untuk kasus yang paling buruk (bandwidth terkecil) dari yang sudah ditunjukkan pada ilustrasi sebelumnyaISI akan menyebabkan kesalahan pendeteksian sinyal di penerimaBit 0 bisa disangka bit 1 dan sebaliknyaKanal Transmisi dengan Bandwidth B = (1/4)*1/T

  • Esensi ilustrasiPengiriman sinyal dengan data rate tinggi harus menggunakan kanal transmisi yang bandwidthnya lebarSupaya efek ISI tidak terasaBandingkan ilustrasi berikut dengan ilustrasi sebelumnyaKanal Transmisi dengan Bandwidth B = 2*1/TISI yang terjadi tidak akan menyebabkan kesalahan deteksi

  • 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 digitalSatu symbol belum tentu merepresentasikan 1 bit dataContoh: Pada modulasi QPSK, satu symbol merepresentasikan 2 bit data digitalOleh 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 QPSKDengan demikian, bandwidth yang tersedia (dalam satuan hertz) menentukan maximum symbol rate dalam satuan baudsCatatan: B merupakan bandwidth teoritis

  • Hubungan antara bandwidth dengan baud rate (yang sudah kita lihat sebelumnya) diturunkan menggunakan sifat-sifat pulsa sincPulsa sinc memiliki zero crossing pada interval 1/(2W)Dengan analisa Fourier kita dapat menunjukkan bahwa pulsa sinc tidak memiliki komponen frekuensi yang lebih tinggi daripada WJika kanal transmisi merupakan lowpass filter ideal dengan bandwidth lebih tinggi dari W, maka kanal tersebut akan cocok digunakan bagi pengiriman pulsa sinc yang memiliki zero crossing pertama pada t = 1/2W tanpa mengalami distorsiBentuk pulsa di keluaran akan tetap karena seluruh komponen frekuensi di keluaran akan tetap sama seperti di masukanZero crossings

  • Sifat pulsa sinc yang memiliki zero crossing secara periodik setiap 1/2W (untuk pulsa sinc dengan komponen frekuensi maksimum W) dapat dimanfaatkan untuk mengirimkan pulsa berikutnya tepat pada t = 1/2W Pulsa sebelumnya (previous pulse) tidak akan berpengaruh kepada pulsa berikutnya (next pulse) karena nilai previous pulse tepat sedang nol pada saat t = 1/2WDi penerima, penentuan nilai pulsa dilakukan setiap n.1/(2W), dimana n = 1, 2, 3, ...

  • Dengan skema pengiriman pulsa sinc seperti yang sudah disampaikan sebelumnya, selang waktu antar pulsa adalah T = 1/2W, dengan demikian data rate r = 1/T = 2WBila data rate kita naikkan sedemikian hingga W B, maka selang waktu antar pulsa T 1/2B, sehingga r 1/T = 2BNilai ini memberikan rate maximum teoritis untuk transmisi symbol sehingga kita dapat katakan bahwa symbol rate dan bandwidth memiliki hubungan r 2B atau B r/2

  • Dalam kenyataan, tidak ada yang namanya pulsa sinc itu, sehingga analisa kita menghasilkan symbol rate maksimum pada suatu kanal lowpassDi dalam kenyataan digunakan pulsa yang mirip dengan pulsa sinc bandwidthnya biasanya 1,5 sampai 2 kali lebih lebar daripada pulsa sinc

  • Symbol Rate dan Bit RateDalam komunikasi digital, digunakan symbol-symbol (berbentuk pulsa) sebagai representasi informasiBila kita dapat membuat beberapa symbol dengan amplituda yang berbeda (masing-masing merepresentasikan bit-bit yang dibawanya), maka kita dapat menaikkan data rate dengan tetap mempertahankan symbol rate

  • Gambar (a) di atas memperlihatkan empat buah simbol yang masing-masing digunakan untuk merepresentasikan 2 bit informasiGambar (b) memperlihatkan penggunaan symbol di dalam mengirimkan deretan bit 011011000110(a)(b)

  • Secara umum, jumlah simbol (M) ditentukan oleh jumlah bit informasi (k) yang diwakilinya, yaitu:M = 2kHubungan antara bit rate dengan jumlah simbol adalah sbb:Bit rate = rb = r log2 M [bps]Pada contoh sebelumnya jumlah simbol ada sebanyak M = 2k = 22 = 4, maka bit rate = rb = r log2 M = r log2 4 = 2 bps. Maka bila baud rate adalah 1 kbaud, maka bit rate sama dengan 2 kbps.Ingat log2 2n = n Nilai baud rate bisa lebih kecil daripada bit rateJadi dengan baud rate tertentu kita bisa terus menaikkan bit rate dengan cara menambah jumlah simbol (dengan kata lain: memperbanyak jumlah bit yang dibawa oleh satu simbol)

  • Kalau gitu.... Naikin aja terus jumlah bit per simbol agar bit rate transmisi sebesar mungkin....Kalau hanya bandwidth batasannya memang demikian..