Bab 3(a) pengantar komunikasi data

04/10/23 TJ 2013 - Komunikasi Data 1

BAB TIGA (3)BAB TIGA (3)

ISYARAT ANALOG & DIGITAL


Tujuan PelajaranTujuan Pelajaran

Setelah menyelesaikan bab ini, anda mampu:-– Menerangkan pengkodean & pemodulasian– Membedakan jenis2 pertukaran isyarat– Membicarakan perbedaan antara bps dan baud


IsiIsi

Analog vs DigitalPengkodan (Encoding) & Pemodulasian

(Modulating)– Digital-to-digital– Digital-to-analog

• Bps VS Baud

– Analog-to-digital– Analog-to-analog


Digital VS AnalogDigital VS Analog

Analog ~ sesuatu yg kontinyu (continuous) ~ “a set of specific points of data and all possible point between.”

Digital ~ sesuatu yg diskret (discrete) ~ “a set of specific points of data with no other points in between.”

Istilah digital dan analog digunakan pada 3 konteks komunikasi data yaitu:– Data ~ informasi/ pesan yg dihantar– Isyarat ~ gelombang elektrik / elektromagnetik yg

membawa dan mewakili data– Sistem pengiriman ~ infrastruktur / komponen

komunikasi data yang ‘melayani’ isyarat dlm media pengiriman (media transmisi).


Data DigitalData Digital

Data yg berbentuk diskret (sifat unsur yg jelas terpisah atau sendirian)

Data yg disimpan dalam memori komputer dlm bentuk 0s dan 1s. Data biasanya diubah ke dalam isyarat digital apabila dikirim dari satu tempat ke tempat lain di dalam atau di luar komputer.

Contoh: rententan aksara/huruf, teks, angka.


Data AnalogData Analog

Data yg bersifat kontinyu (continuous)Suara manusia merupakan contoh data

analog. Apabila seseorang berbicara, gelombang kontinyu tercipta di dlm udara. Ia dapat ditangkap oleh mikrofon dan diubah ke dalam isyarat analog.

Contoh: suara, audio, video, temperatur, dll.


Isyarat Komunikasi DataIsyarat Komunikasi Data

Informasi atau data yg melewati media transmisi disalurkan dalam bentuk isyarat elektrik atau gelombang elektromagnet yg dikenali sebagai isyarat analog dan digital.

Isyarat analog & digital ada 2 bentuk:-– Periodic– Aperiodic (nonperiodic)


Isyarat PeriodicIsyarat Periodic

Isyarat periodic memiliki pola sama yang berulang2.

Suatu isyarat disebut isyarat periodik apabila ia dapat menyelesaikan suatu pola dlm rentang waktu tertentu (periode) dan mengulangi pola yg sama berulang2.

Satu pola penuh yg diselesaikan disebut “cycle”.


Isyarat Aperiodic (Nonperiodic)Isyarat Aperiodic (Nonperiodic)

Isyarat yg berubah2 tanpa mengikuti pola tertentu.

Ia tidak mememiliki pola yg berulang2.Isyarat aperiodic dan periodic apapun

polanya/bentuknya dapat diuraikan ke dlm beberapa isyarat periodic sinusioda. Ini telah dibuktikan oleh teknik yg dinamakan Fourier Transform.


Isyarat AnalogIsyarat Analog

Isyarat analog dapat dikelompokkan dalam:– Simple– Composite

Simple analog signal juga dikenali sbg gelombang sinusioda. Ia tidak dapat diurai menjadi isyarat yg lebih sederhana.

Composite analog signal terdiri atas beberapa gelombang sinusioda.


Isyarat Analog (Isyarat Analog (simplesimple))

Isyarat tegangan atau arus yg berubah dengan mulus dan menerus.

Ia diwakili oleh gelombang sinusioda. Gelombang sinusioda dapat dinyatakan dg 3 ciri:

– Amplitude– Period atau frekuensi– Phase


AmplitudoAmplitudo

Nilai setiap isyarat yang menyatakan titik-titik gelombang.

Amplitudo merujuk pada ketinggian isyarat. Satuan amplitude bergantung kpd jenis isyarat. Bagi isyarat elektrik, ia diukur dlm satuan volt,

amphere atau watt– Volts (voltage)– Amperes (current)– Watts (power)


Perioda dan FrekuensiPerioda dan Frekuensi

Perioda merujuk ke waktu (dalam detik) yang diperlukan isyarat periodik untuk menyelesaikan satu putaran.

Frekuensi merujuk ke banyaknya perioda dlm waktu 1 detik.

Frekuensi suatu isyarat adalah bilangan yang menyatakan putaran yang dilakukan oleh isyarat dalam waktu 1 detik

Satuan perioda adalah second (s), millisecond (ms), microsecond (s), nanosecond (ns) dan picosecond (ps).

Satuan frekuensi adalah hertz (Hz), kilohertz KHz), megahertz (MHz), gigahertz (GHz) dan terahertz (THz).


Gambar putaran lengkap Gambar putaran lengkap gelombang Sinusgelombang Sinus


PhasePhase

Ia menggambarkan kedudukan bentuk gelombang pada waktu 0.

Ia dinyatakan dlm derajat (degree) atau radian


Isyarat DigitalIsyarat Digital

Isyarat elektrik yg bersifat diskret yg mempunyai dua nilai khusus utk mewakili dua keadaan logik perduaan.

Ia diwakili oleh gelombang segi empat

Interval bit

Bit rate (bps)= jumlah interval bit tiap detik

time

(sec)

am

plit

ud

e (

volt

s)


Ciri-ciri Isyarat DigitalCiri-ciri Isyarat Digital

Sinyal data yang diwakili oleh sinyal digital akan dinyatakan sebagai 1 untuk mewakili tegangan positif sedangkan kode 0 mewakili tegangan nol

Isyarat digital digambarkan dengan interval bit (pengganti periode) dan bit rate (kecepatan bit, pengganti frekuensi).

Interval bit adalah waktu yg gunakan utk menghantar 1 bit. Bit rate jumlah interval bit dlm 1 saat (Jumlah bit yg

dikirim dalam waktu 1 saat). Satuan bit rate adalah bits per second (bps).

Interval bit

Amplitudobit rate = 8bps

1 saat = 8 bit interval


Pengekodean & PermodulasianPengekodean & Permodulasian(Encoding & Modulating)(Encoding & Modulating) Perubahan data digital ke isyarat digital dikenal

sebagai digital-to-digital conversion atau encoding digital data into digital signal (pengekodean)

Perubahan data analog ke isyarat digital dikenal sbg analog-to-digital conversion atau digitizing an analog signal (pendigitalan)

Perubahan data digital ke isyarat analog dikenal sbg digital-to-analog conversion atau modulating a digital signal (pemodulasian)

Perubahan data analog ke isyarat analog dikenal sbg analog-to-analog conversion atau modulating an analog signal.


Hubungan antara Data & IsyaratHubungan antara Data & Isyarat

IsyaratData

Digital Analog

Digital (I)Pengekodean

Data

(II)Permodulasian

Analog (III)Pendigitalan

(IV)Penyesuaian

Isyarat


Hubungan antara Data & IsyaratHubungan antara Data & Isyarat

+15Volt

0 1 0 1 0

-15Volt0 0 1 01

Pengekodean data

pemodulasian

Pendigitalan data analog


Sistem Transmisi:Sistem Transmisi:Analog VS DigitalAnalog VS Digital

Pengulang

Setelah mencapai suatu jarak

Penguat

Digital

Analog


Keunggulan Sistem DigitalKeunggulan Sistem Digital

Kualitas data yang lebih baik– Mudah dipastikan data aslinya

Dapat membawa berbagai jenis data dalam satu kabel

Gabungan dengan komputer– Dapat membangun sistem yang lebih canggih

dan dapat dipercaya


Lebar Jalur (Lebar Jalur (BandwidthBandwidth)) Lebar spektrum frekuensi yang dapat ditransmisikan Perbedaan ant. frekuensi tertinggi dan frek. terendah

– Jika spektrum suara=300 hingga 3400Hz, maka lebar jalurnya =3100Hz (300hz bertindak sebagai jalur pengaman, guardband).

Semakin besar lebar jalur semakin besar biayanya (peralatan dan media).

Lebar jalur yang terbatas mudah terjadi gangguan. Analog diukur dalam Hertz, digital diukur dalam baud.


Formula NyquistFormula Nyquist

Kelajuan maksimal suatu saluran transmisi adalah dua kali lebar jalurnya.

B = 2WB = kelajuan dalam baudW = lebar jalur dalam hz


Bps (Bit per Second) VS BaudBps (Bit per Second) VS Baud

Bps = jumlah bit pada satu saat Baud = jumlah perubahan isyarat pada satu

saat Setiap perubahan isyarat dapat mewakili

lebih dari satu bit, dengan melihat variasi amplitudo, frekuensi atau phasa


Skema PengkodeanSkema Pengkodean

Data mesti dikodekan menjadi isyarat sebelum dihantar ke destinasi.

Proses pengkodean data ini bergantung pada format data asal dan format yang digunakan oleh perkakas komunikasi.


Jenis Skema PengkodeanJenis Skema Pengkodean

Pengkodean digital-ke-digital (hanya akan dibahas skema pengkodan manchester )

Pengkodean analog-ke-digital (disinggung lebih lanjut dalam bab pendigitalan)

Pengkodean digital-ke-analog (disinggung lebih lanjut dlm bab modulation)

Pengkodean analog-ke-analog (disinggung lebih lanjut dlm bab modulation)


Pengkodean Digital ke DigitalPengkodean Digital ke Digital

Pengkodean jenis ini mewakilikan informasi digital dengan isyarat digital.

Contoh: apabila data dipindahkan daripada komputer kepada pencetak

Dalam pengkodean jenis ini, binari 1 dan 0 yang dikeluarkan dari komputer diterjemahkan ke arus atau tegangan


Kategori Pengkodan Digital ke Kategori Pengkodan Digital ke DigitalDigital

3 kategori umum: A. Unipolar – pengkodan hanya menggunakan satu level amplitudo. B. Polar – menggunakan dua tingkat amplitudo (positif dan negatif)

1. Non Return Zero (NRZ)1. Non Return Zero level (NRZ-L)2. Non Return Zero Inversion (NRZ-I)

2. Return Zero (RZ)3. Biphase

1. Manchester2. Differential Manchester

C. Bipolar – menggunakan tiga tingkat: positif, kosong, dan negatif. Ada 3 macam:

1. AMI (Alternate Mark Inversion )

2. B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)

3. HDB3 (High-Density Bipolar 3)


A. UnipolarA. Unipolar Sangat sederhana dan sangat primitif. Sistem transmisi digital bekerja dengan mengirim pulsa tegangan

sepanjang media penghubung, biasanya kabel. Pengkodean yang banyak digunakan, satu level tegangan

ditetapkan untuk biner 0 dan level lainnya ditetapkan untuk biner 1. Pengkodean unipolar hanya menggunakan satu level. Yaitu: ‘1’ dienkode sebagai nilai positif dan ‘0’ dienkode sebagai nilai

nol.

Amplitude

Time

0 0 0 01 1 1 1


B. PolarB. Polar

Ia menggunakan dua level amplitudo tegangan (positif dan negatif)

Encoding polar yang sangat populer ada tiga:– Nonreturn to zero (NRZ)– Return to zero (RZ)– biphase


B.1 Polar - Nonreturn to Zero (NRZ)B.1 Polar - Nonreturn to Zero (NRZ)

Level isyarat selalu salah satu dari positif atau negatif.

Dua metode yang sangat populer dalam transmisi NRZ :– Nonreturn to zero, Level (NRZ-L)– Nonreturn to zero, Invert (NRZ-I)


B.1 Polar - Pengekodean Data NRZB.1 Polar - Pengekodean Data NRZ

Tinggi+ve

Rendah-ve

01 01 01 1 0

Tinggi untuk 0,Rendah untuk 1.

Digunakan pada RS-232


B.1.1 Polar - Nonreturn to Zero, Level (NRZ-L)B.1.1 Polar - Nonreturn to Zero, Level (NRZ-L)

Level sinyal bergantung pada bit yang disajikan. Tegangan positif biasanya berarti sebuah bit ‘0’,

dan tegangan negatif berarti sebuah bit ‘1’.

Amplitude

Time

0 0 0 01 1 1 1


B.1.2 Nonreturn to Zero, Invert (NRZ-I)B.1.2 Nonreturn to Zero, Invert (NRZ-I)

Isyarat dibalik (diinversi) bila sebuah bit diberikan. Bit ‘1’ dinyatakan sebagai perubahan (transisi) antara

tegangan positif dan negatif, dan bukan level tegangan. Bit ‘0’ dinyatakan sebagai ‘tanpa perubahan’ isyarat,

dan bit ‘1’ dinyatakan sebagai ‘perubahan’ isyarat.

Amplitude

Time

0 0 0 01 1 1 1


B.1.2 Pengekodean Data NRZ-IB.1.2 Pengekodean Data NRZ-I

Perwakilan bit 0 dan 1 ditentukan oleh isyarat sebelumnya dan bukan oleh perwakilan tetap elektrik. Bit 1 akan merubah level tegangan sebelumnya dan bit 0 akan membiarkan level tegangan sebelumnya

Tinggi+ve

Rendah-ve

01 01 01 1 0


B.2 Return to Zero (RZ)B.2 Return to Zero (RZ) Ia menggunakan tiga nilai (positive, negative dan zero) Isyarat berubah tidak antar interval bit, tetapi selama

masing-masing interval bit. Sebuah bit ‘1’ disajikan sebagai positif-ke-nol dan bit ‘0’

disajikan sebagai negatif-ke-nol

Amplitude

Time

0 0 0 01 1 1 1

1 interval bit


B.3 BiphaseB.3 Biphase

Perubahan isyarat pada pertengahan interval bit dan tidak kembali ke nol.

Ia kontinyu ke polaritas sebaliknya.Ada dua tipe pengkodean biphase :

– Manchester (method used by Ethernet LANs)– Differential Manchester (used by Token Ring)


B.3 Manchester & Diff. ManchesterB.3 Manchester & Diff. Manchester


B.3.1 ManchesterB.3.1 Manchester

Menggunakan inversi di tengah setiap interval bit untuk sinkronisasi dan representasi bit.

A negative-to-positive transition represents binary 1 and a positive-to-negative transition represents binary 0.


B.3.1 ManchesterB.3.1 ManchesterDalam setiap bit data yang dikirim ada

perubahan isyaratDitengah suatu isyarat, arah tegangan akan

berubah dari +ve -ve atau sebaliknyaBit ditentukan oleh permulaan tegangan

– bit 0 ~ bermula dgn tegangan tinggi kemudian berubah menjd teg rendah di pertengahan isyarat

– bit 1 ~bermula dgn teg rendah kemudian berubah mjd teg tinggi di dipertengahan isyarat


B.3.1 Nyatakan bit 10110100?B.3.1 Nyatakan bit 10110100?

1 1 1 10 0 0 0


B.3.2 Differential ManchesterB.3.2 Differential Manchester

Inversi di tengah interval bit digunakan untuk sinkronisasi, tapi ada atau tidak adanya transisi tambahan pada awal interval digunakan untuk mengidentifikasi bit

A transition means binary 0 and no transition means binary 1.

It requires two signal changes to represent binary 0 but only one to represent binary 1.


B.3.2 Differential ManchesterB.3.2 Differential Manchester

Tegangan sebelumnya menentukan isyarat.Bit 0, terjadi perubahan isyaratBit 1, tanpa perubahan isyarat


Andaikan, tegangan awal adalah +ve

B.3.2 Nyatakan bit 01001110?B.3.2 Nyatakan bit 01001110?

0 0 0 11 1 1 0


C. Bipolar C. Bipolar

It uses three voltage levels (positive, negative and zero) The zero level is used to represent binary 0 The 1s are represented by alternating positive and negative

voltages. Jika bit 1 pertama diwakili oleh amplitudo positif, yang

kedua akan disajikan oleh amplitudo negatif, yang ketiga oleh amplitudo positif, dan sebagainya

Amplitude

Time

0 0 0 01 1 1 1


C. Bipolar (cont…)C. Bipolar (cont…)

Three types of bipolar encoding are in popular use by the data communications industry:– Bipolar Alternate Mark Inversion (AMI)– Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)– High-Density Bipolar 3 (HDB3)


C.1 Alternate Mark Inversion (AMI)C.1 Alternate Mark Inversion (AMI)

AMI : alternate 1 inversion.Netral (tegangan nol) menyajikan 0 biner.1 biner dinyatakan dengan pembalikan

tegangan positif dan negatif.

Amplitude

Time

0 0 0 01 1 1 1


C.2 Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)C.2 Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)

B8ZS functions identically to bipolar AMI Perbedaan antara B8ZS dan AMI bipolar terjadi bila

delapan atau lebih berturut-turut 0s ditemui dalam data stream.

Setiap terjadi delapan 0 berturut-turut, B8ZS memulai perubahan pola berdasarkan polaritas 1 sebelumnya (1 sebelum 0).

Jika bit 1 sebelumnya adalah positif, delapan 0s akan dikodekan sebagai 0,0,0, + ve,-ve, 0,-ve, + ve.

Jika bit 1 sebelumnya adalah negatif, delapan 0s akan dikodekan sebagai 0,0,0,-ve,+ve,0,+ve,-ve.


C.2 Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)C.2 Bipolar 8-Zero Substitution (B8ZS)

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0Amplitude

Time

+ 0 0 0 0 0 0 0 0

+ 0 0 0 + - 0 - + - 0 0 0 - + 0 + -

- 0 0 0 0 0 0 0 0

Polarity of previous b

it


C.3 High-Density Bipolar 3 (HDB3)C.3 High-Density Bipolar 3 (HDB3) HDB3 memperkenalkan perubahan menjadi pola bipolar

AMI setiap kali ada empat 0 berturut-turut ditemui daripada menunggu selama delapan 0 seperti B8ZS.

Jika empat 0 datang satu demi satu, kita mengubah pola di salah satu dari empat cara berdasarkan polaritas 1 sebelumnya dan jumlah 1 sejak substitusi terakhir.

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0Amplitude

Time


High-Density Bipolar 3 (HDB3)High-Density Bipolar 3 (HDB3)

+ 0 0 0 0

- 0 0 0 - + - 0 0 - - + 0 0 +

+ 0 0 0 0- 0 0 0 0 - 0 0 0 0

+ 0 0 0 +

Jika jumlah 1s sejak substitusi terakhir adalah ganjil

Jika jumlah 1s sejak substitusi terakhir adalah genap

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0Amplitude

Time


Latihan Latihan

Gambarkan isyarat digital untuk mewakili bit 0010100010 menggunakan skema pengekodean NRZ-L dan NRZ-I. Anggaplah isyarat sebelumnya adalah positif


Latihan Latihan

1. Gambarkan pengkodean bit menggunakan kaidah pengkodean NRZ, Manchester dan Differential Manchester untuk rentetan bit 10110100.

2. Apakah rentetan bit pada grafik dibawah untuk skema pengekodan manchester dan skema differential manchester?

Tinggi+ve

Rendah-ve

Bab 3(a) pengantar komunikasi data

Education

Transcript of Bab 3(a) pengantar komunikasi data