Jaringan Komputer

Data EncodingData Encoding

Teknik EncodingData digital, sinyal digitalData analog, sinyal digitalData digital, sinyal analogData analog, sinyal analog

Data Digital, Sinyal DigitalSinyal digitalDiskret, pulsa-pulsa tegangan tidak kontinuSetiap pulsa merupakan sebuah elemen sinyalData biner di-encode menjadi elemen-elemen sinyal

Istilah-Istilah (1)UnipolarSemua elemen sinyal memiliki tanda yang sama

PolarSatu kondisi logika dinyatakan oleh tegangan positif

dan yang lain dengan tegangan negatifdan yang lain dengan tegangan negatif

Data rateKecepatan transmisi data dalam bits per second

(bps)

Durasi atau panjang satu bitWaktu yang digunakan transmitter untuk

mengeluarkan satu bit

Istilah-Istilah (2)Modulation rateKecepatan perubahan tingkat (level) sinyal Diukur dalam baud = elemen sinyal per detik

Mark dan SpaceBiner 1 dan Biner 0 Biner 1 dan Biner 0

Menginterpretasikan SinyalPerlu diketahuiTiming of bits - ketika mulai sampai selesaiSignal levels (Tingkat sinyal)

Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan dalam menginterpretasikan sinyaldalam menginterpretasikan sinyalSignal to noise ratio (SNR)Data rateBandwidth

Perbandingan Skema Encoding(1)Spektrum SinyalKurangnya frekuensi tinggi akan menurunkan

kebutuhan bandwidthKurangnya komponen DC memberikan kesempatan

“coupling” AC melalui transformer, menyediakan “coupling” AC melalui transformer, menyediakan isolasi

Memusatkan daya di tengah-tengah bandwidth

ClockingMen-sinkron-kan transmitter dan receiverExternal clockMekanisme Sync didasarkan pada sinyal

Perbandingan Skema Encoding(2)Pendeteksian KesalahanDapat dibuat kedalam pengkodean sinyal

Signal interference and noise immunityBeberapa kode lebih baik daripada yang lain

Biaya dan KompleksitasBiaya dan KompleksitasKecepatan sinyal (& berupa kecepatan data) yang

lebih tinggi menjadikan biaya lebih tinggiBeberapa kode memerlukan kecepatan sinyal lebih

tinggi dibanding kecepatan data

Skema EncodingNonreturn to Zero-Level (NRZ-L)Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)Bipolar -AMIPseudoternaryManchesterDifferential ManchesterB8ZSHDB3

Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)Dua perbedaan tegangan untuk bit 0 dan 1 Tegangan konstan selama interval bitTidak ada transisi, Contoh; Tidak ada perubahan

kembali ke tegangan nol

Contoh; Tidak ada tegangan untuk nol, Contoh; Tidak ada tegangan untuk nol, tegangan konstan positif untuk satu

Lebih sering, tegangan negatif untuk nilai satu dan positif untuk yang lain

Inilah NRZ-L

Nonreturn to Zero InvertedNonreturn to zero inverted pada nilai-nilai satuPulsa tegangan konstan untuk durasi bitData di-encode ketika ada atau tidaknya

perubahan sinyal (transisi) pada awal waktu bitTransisi (rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) Transisi (rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah)

dinyatakan sebagai biner 1Tidak ada transisi dinyatakan sebagai biner 0Sebuah contoh dari “differential encoding”

NRZ

Differential EncodingData direpresentasikan oleh perubahan, bukan

levelLebih handal pendeteksian transisi daripada

pendeteksian levelDalam layout transmisi yang rumit, ini akan Dalam layout transmisi yang rumit, ini akan

mudah hilang polaritasnya

NRZ pros and consProsMudah untuk para pembuatnya (engineer)Make good use of bandwidth

ConsKomponen DCKomponen DCKurangnya kemampuan sinkronisasi

Digunakan untuk “magnetic recording”Jarang digunakan pada transmisi sinyal

Multilevel BinaryMenggunakan lebih dari dua levelBipolar-AMInol direpresentasikan dengan tidak ada sinyal garissatu direpresentasikan dengan pulsa positif atau

negatifnegatifsatu membentuk pulsa yang berubah-ubah

polaritasnyaTidak ada loss sync jika terdapat deretan satu yang

panjang (deretan nol masih ada masalah)Tidak ada net komponen DCBandwidth yang lebih rendahMudah pendeteksian kesalahan

PseudoternarySatu direpresentasikan dengan tidak adanya

sinyal garisNol direpresentesikan dengan berubah-ubahnya

positif dan negatifTidak ada kelebihan dan kekurangan melalui Tidak ada kelebihan dan kekurangan melalui

bipolar-AMI

Bipolar-AMI and Pseudoternary

Trade Off for Multilevel BinaryTidak seefisien NRZSetiap elemen sinyal hanya merepresentasikan satu

bitDidalam suatu sistem 3 level dapat

merepresentasikan log23 = 1.58 bitmerepresentasikan log23 = 1.58 bitReceiver harus membedakan antara tiga level

(+A, -A, 0)Memerlukan sekitar 3dB lebih kuat sinyal untuk

kemungkinan (probabilitas) yang sama dari bit error

Biphase Manchester

Transisi ditengah-tengah setiap periode bitTransisi serves as clock and dataRendah ke Tinggi menyatakan satuTinggi ke Rendah menyatakan nolDigunakan oleh IEEE 802.3Digunakan oleh IEEE 802.3

Differential ManchesterTransisi Midbit hanyalah “clocking” Transisi pada awal periode bit menyatakan nolTidak ada transisi pada awal periode bit menyatakan satuCatatan: Inilah skema differential encoding Digunakan oleh IEEE 802.5

Biphase Pros and ConsConPaling tidak satu transisi setiap waktu bit dan

mungkin bisa duaKecepatan modulasi maksimum adalah dua kali NRZPerlu bandwidth yang lebih lebarPerlu bandwidth yang lebih lebar

ProsSinkronisasi pada transisi mid bit (self clocking)Tidak ada komponen DCPendeteksian kesalahan

Tidak ada transisi yang diharapkan

Kecepatan Modulasi

Scrambling Gunakan “scrambling” untuk mengganti urutan yang

akan menghasilkan tegangan konstan Cara memasukkan urutan

Harus menghasilkan transisi yang cukup untuk syncHarus bisa dikenali oleh receiver dan diganti dengan yang asliPanjangnya sama dengan yang asliPanjangnya sama dengan yang asli

Tidak ada komponen DC Tidak ada urutan garis sinyal level nol yang panjang Tidak ada pengurangan dalam kecepatannya (data rate) Kemampuan pendeteksian kesalahan

B8ZS Bipolar dengan 8 Zeros Substitution Berdasarkan pada bipolar-AMI Jika octet dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir

yang mendahuluinya adalah positif maka di-encode seperti 000+-0-+

Jika octet dari semua nol dan pulse tegangan terakhir yang mendahuluinya adalah negatif maka di-encode seperti 000-+0+-

Menyebabkan dua “violation” AMI code Bukan menjadi seperti hasil noise Receiver mendeteksi dan menginterpretasikan sebagai

octet dari semua nol

HDB3High Density Bipolar 3 ZerosBerdasarkan pada bipolar-AMIString dari empat nol digantikan dengan satu

atau dua pulsa

B8ZS dan HDB3

Data Digital, Sinyal AnalogSistem Public Telephone 300Hz sampai 3400HzMenggunakan modem (modulator-demodulator)

Amplitude shift keying (ASK)Frequency shift keying (FSK)Frequency shift keying (FSK)Phase shift keying (PK)

Teknik Modulasi

Amplitude Shift Keying (ASK)Nilai-nilainya dinyatakan oleh perbedaan

amplitudo pada suatu carrierBiasanya, satu amplitudo menyatakan nolContoh; penerapan : ada dan tidaknya carrier

Susceptible to sudden gain changesSusceptible to sudden gain changesTidak efisienMampu sampai 1200bps pada voice grade linesDigunakan melalui serat optik

Frequency Shift Keying (FSK)Nilai-nilainya dinyatakan dengan perbedaan

frekuensi (near carrier)Less susceptible to error than ASKMampu sampai 1200bps pada voice grade linesRadio Frekuensi tinggi Radio Frekuensi tinggi Bahkan frekuensi lebih tinggi lagi pada LAN

menggunakan co-ax

FSK pada Voice Grade Line

Phase Shift Keying (PSK)Fase sinyal carrier digeser untuk

merepresentasikan dataDifferential PSKLebih memanfaatkan : Fase digeser relatif terhadap

transmisi sebelumnya transmisi sebelumnya Daripada : beberapa sinyal referensi

Quadrature PSKLebih efisien penggunaan dengan setiap elemen

sinyal yang menyatakan lebih dari satu bitContoh; menggeser sebesar /2 (90o)Setiap elemen menyatakan dua bitBisa menggunakan 8 sudut fase dan mempunyai Bisa menggunakan 8 sudut fase dan mempunyai

lebih dari satu amplitudeModem 9600bps menggunakan 12 sudut, ada 4

yang mempunyai dua amplitude

Kinerja Skema Modulasi Digitalke AnalogBandwidthBandwidth ASK dan PSK berhubungan langsung ke

bit rate (kecepatan bit)Bandwidth FSK berhubungan ke data rate (kecepatan

data) untuk frekuensi-frekuensi yang lebih rendah, data) untuk frekuensi-frekuensi yang lebih rendah, tetapi berhubungan dengan offset frekuensi yang termodulasi dari sinyal carrier pada frekuensi-frekuensi yang tinggi

(Lihat Stallings untuk perhihtungannya)

Ketika terdapat noise, bit error rate dari PSK dan QPSK sekitar 3dB lebih tinggi (superior) terhadap ASK dan FSK

Data Analog, Sinyal DigitalDigitizationKonversi dari data analog menjadi data digital Data digital dapat ditransmisikan menggunakan

NRZ-LData digital dapat ditransmisikan menggunakan code Data digital dapat ditransmisikan menggunakan code

selain NRZ-LData digital dapat dikonversi menjadi sinyal analog Konversi analog ke digital dlakukan menggunakan

codecPulse code modulation (PCM)Delta modulation (DM)

Pulse Code Modulation(PCM) (1) Jika suatu sinyal dicuplik pada interval yang teratur pada

kecepatan yang lebih tinggi dari duakali fekuensi sinyal tertinggi, hasil cuplikan akan mengandung semua informasi dari sinyal asli(Buktikan - Stallings appendix 4A)

Data suara (Voice) terbatas hanya sampai 4000Hz Data suara (Voice) terbatas hanya sampai 4000Hz Perlu 8000 cuplik per detik Pencuplikan analog (Pulse Amplitude Modulation, PAM) Setiap cuplik menyatakan nilai digital

Pulse Code Modulation(PCM) (2)Sistem 4 bit yang memberikan 16 levelQuantized (Terhitung)Quantizing (Dapat menghitung) error atau noiseApproximation maksudnya adalah : tidak mungkin

memperbaiki sinyal menjadi “persis sama” aslinyamemperbaiki sinyal menjadi “persis sama” aslinya

8 bit cuplik akan memberikan 256 levelKualitasnya dapat dibandingkan dengan

transmisi analog8000 cuplik per detik dari setiap 8 bit akan

memberikan 64kbps

Nonlinear Encoding“Quantization level” tidak selalu di-”spaced”Mengurangi seluruh distorsi sinyalDapat juga diselesaikan dengan “companding”

Delta Modulation (DM)Input analog diaproksimasikan dengan fungsi

tangga (staircase function)Gerakan keatas atau kebawah satu level ()

pada setiap interval pencuplikanPerilaku BinerPerilaku BinerFungsi gerakan keatas atau kebawah pada setiap

interval pencuplikan

Delta Modulation - contoh

Delta Modulation - Operasi

Delta Modulation - KinerjaReproduksi suara (voice reproduction) yang baik PCM - 128 level (7 bit)Voice bandwidth 4khzHarus 8000 x 7 = 56kbps untuk PCM

Kompresi (pemampatan) data dapat Kompresi (pemampatan) data dapat ditingkatkan pada metode iniContoh; Cara “Interframe Coding” untuk gambar

(video)

Data Analog, Sinyal AnalogKenapa sinyal analog perlu dimodulasi ?Frekuensi yang lebih tinggi dapat memberikan

transmisi lebih efisien Bisa menerapkan Frequency Division Multiplexing

(Bab 8)(Bab 8)

Jenis-jenis modulasiAmplitudoFrekuensiFase

ModulasiAnalog

Spektrum Tersebar Data analog atau digital Sinyal analog Menyebarkan data melalui bandwidth yang lebar Menjadikan “jamming” dan “interception” lebih susah Frequency hoping Frequency hoping

Sinyal disiarkan melalui tampaknya seperti deretan acak dari frekuensi

Direct SequenceSetiap bit dinyatakan oleh berbagai bit didalam sinyal yang

ditransmisikanChipping code