Transmisi Telephone - Teknik Elektro Undip

Transmisi Telephone
Jaringan Telekomunikasi
Sukiswo
[email protected]
Jartel, Sukiswo
1
Transmisi Sinyal di “Basic Line Circuit (1)
 Belum ada modulasi kecuali yg bukan peruntukannya,
contoh untuk internet
 Dibutuhkan perangkat yang bisa membangkitkan
gelombang elektrik yg mengandung informasi yg akan
ditransmisikan, karena transmisi di basic line circuit
berbentuk gelombang elektrik. Misal
– Transducer : dibutuhkan di basic line sircuit telephony ,
Contoh transduser tsb :
• Microphone (di telephone set)
• Scanner (di telefacsimile)
• Dll
– Coder : dibutuhkan di basic line circuit telegraphy ,
contoh coder tsb adalah transmitter kode morse di
teleprinter
Jartel, Sukiswo
2
Transmisi Sinyal di “Basic Line Circuit (2)
 Bentuk gelombang elektrik di basic line
circuit berupa sinyal analog atau sinyal
digital
 Jarlokab PSTN bisa simultan
mentransmisikan sinyal telephony dan
telegraphy :
– Sentral PSTN memfilter saluran pelanggan ,
hanya meneruskan sinyal 0 s/d 4000 Hz (analog
maupun diskrit).
– Sentral telegraph menerima informasi terkode
ITU-T ITA no.2 = Baudot code = alphabet IA2
Jartel, Sukiswo
3
Transmisi Sinyal di “Basic Line Circuit (3)
 Contoh media transmisi
– Copper wire (single atau multipair) : banyak digunakan
di masa lalu di local loop(POTS)
– Coaxial cable : banyak digunakan di masa lalu di
jaringan junction intralocal
– Microwave radio : “line-of-sigth” radio system. Banyak
digunakan di masa lalu di jaringan backbone antar kota.
Masa kini digunakan sebagai backup jika sudah ada
optical fibre
Jartel, Sukiswo
4
Transmisi Sinyal di “Basic Line Circuit (4)
 Contoh media transmisi
– Tropospheric scatter : digunakan dulu , murah tetapi
fadingnya besar
– High Frequency Radio : digunakan dulu di “ship-toshore communications. Sekarang digunakan di PLMN
– Satellite communication : bagus cakupannya , tetapi
delay tinggi
– Optical fibre : dulu hanya untuk bandwidth / kecepatan
tinggi di backbone , sekarang banyak digunakan di
local network
Jartel, Sukiswo
5
Dasar Transmisi Telephony (1)
 Basic impairments di jarlokab:
– Attenuation distortion : sebagai akibat attenuation-frequency
response di kanal voice, menyebabkan gangguan “warna suara” di
penerima
– Phase distortion : menimbulkan diffrential delay
– Noise (N) , terdiri dari
• Thermal noise : Pn = k.T.B (paling diperhitungkan untuk S/N)
• Intermodulation noise (mengakibatkan improper level setting ,
non linerarly device function , non linear envelope delay dan
terparah bisa device malfunction)
• Cosstalk : dinilai mengganggu bila 4 kata atau lebih dari
unsur crosstalk terdengar listener dalam pembicaraan 7 detik.
• Impulse noise : berpengaruh besar pada transmisi data
Jartel, Sukiswo
6
Dasar Transmisi Telephony (1)
 Thermal noise : Pn = k.T.B (paling diperhitungkan
untuk S/N)
• Thermal Noise terjadi karena elektron yang mengalir
– Contoh :
• B = 10 KHz ; T = 20 o C ; k = 1,38 x 10 -23
• N = Pn = k.T.B
• N = 1,38 x 10 -23 . 293. 10 4 W
• Biasa dinyatakan dalam mW atau dBm
– S/N = S dBm – N dBm
– S/N = S mW
N mW
Jartel, Sukiswo
7
Dasar Transmisi Telephony (2)
 Basic impairments di jarlokab:
– Received signal strength (S) : dBm = dBmO + dBr
– Signal to Noise ratio (S/N) : kinerja transmisi telephony
yg terpenting berdasar customer satisfaction (voice :
S/N> 40 dB ; video : > 45 dB dan data :> 15 dB
tergantung modulasi dan BER)
– Sidetone : terkirimnya sinyal kirim dari tramsmitter
(misal microphone) masuk ke receiver sendiri
– Echo (gema)
Jartel, Sukiswo
8
Dasar Transmisi Telephony (2)
 Received signal strength (S) : dBm = dBmO + dBr
Titik Pengukuran
OTLP
OTLP = Zero Test Level Point
dBm = Hasil pengukuran (10 log X mW)
dBmo = dBm di OTLP (di level jaringan)
Jartel, Sukiswo
9
Dasar Transmisi Telephony (3)
 Two wire transmission.
– A telephone conversation inherently requires transmission in both
direction.
– Two wire transmission adalah sistem transmisi yang menyalurkan
dua arah transmisi pada sepasang kawat yang sama.
 Four wire transmission.
– Require that oppsitely portions of single conversation dilakukan
pada dua path yang berbeda.
– Path di sini bisa berarti sepasang kawat , bisa berarti satu kanal
radio juga bisa berarti satu time slot.
– Transformer 2W/4W di transmisi telephony= hybrid
Jartel, Sukiswo
10
Dasar Transmisi Telephony (4)
 Circuit tradisional sekaligus sebagai hybrid
dan untuk menangani sidetone adalah
balance transformer.
Jartel, Sukiswo
11
Dasar Transmisi Telephony (5)
 Catu daya untuk terminal pelanggan :
dibutuhkan untuk transmisi sinyal di saluran
dan untuk signalling
– PSTN di masa lalu menggunakan prinsip local
battery. Catu daya harus tersedia di terminal
pelanggan
– PSTN di masa akhirnya menggunakan central
battery. Catu daya di sentral .
– PLMN , ISDN , wireless-local loop : kembali
lagi menggunakan prinsip local-battery
Jartel, Sukiswo
12
Data Transmission Basic (1)
 Gangguan yang mungkin terjadi di transmisi data seperti
halnya di transmisi analog. Lihat halaman Basic
impairment jarlokab.
 Pengaruh gangguannya di transmisi data adalah lebih
spesifik , antara lain :
– Error, umumnya disebabkan oleh attenuation distortion
, sebagai akibat nyatanya adalah bit 1 terbaca 0 dan
sebaliknya.
– Error sulit dihindari , maka harus diantisipasi.
Jartel, Sukiswo
13
Data Transmission Basic (1)
– Slyp , umumnya karena phase distortion , sebagai
akibat nyatanya suatu block data yg seharusnya
berjumlah n bit dikira berjumlah N+s atau N-s.
– Slyp bisa juga terjadi karena perbedaan timing di
pengirim dan penerima.
– Slyp harus dihindari terjadinya , jika satu cell
mengalami slyp , maka cell data tsb dinyatakan rusak
atau hilang.
– Agar pengaruh slyp hanya timbul pada block tertentu
saja , dan tidak merembet ke keseluruhan data , maka
pengiriman data dilakukan dengan dengan sistem paket
, di mana setiap frame atau cell ukurannya tidak terlalu
besar.
– Adanya flag di awal & akhir a.l. untuk tujuan ini
Jartel, Sukiswo
14
Data Transmission Basic (2)
 QoS untuk menyatakan Error in data transmission
– Dinyatakan dalam PE (probabilitas error) yang
menyatakan kemungkinan adanya sejumlah error bit
pada data.
– Misal PE = 0,001 berarti dalam transmisi data ada
kemungkinan adanya 1 error bit di setiap 1000 bit yg
ditransmisikan. Jadi PE tidak pakai satuan SI
– Bisa dinyatakan juga dengan BER (bit error rate) :
jumlah error bit persatuan waktu transmisi.
– Misal BER = 1 kbps , berarti setiap transmisi data
selama 1 detik kemungkinan akan ada error bit
sebanyak 1 k = 1000 bit.
Jartel, Sukiswo
15
Data Transmission Basic (3)
 Macam-macam coding:
– Information Code : mengkodekan informasi
menjadi sejumlah sinyal biner atau non biner
– Line code : merepresentasikan information
code dalam bentuk sinyal elektrik
– Error control Code : penyusunan informasi yg
sudah terkode (information code) ke dalam
suatu susunan data biner tertentu , yg umumnya
dengan menambahkan sejumlah bit pada posisi
tertentu. Tujuan untuk mengantisipasi error.
– dll
Jartel, Sukiswo
16
Data Transmission Basic (4)
 Information Code
• Character code. Mengkodekan semua karakter (alphabet ,
tanda baca , bilangan dll) dalam bentuk sinyal biner maupun
non-biner.
• Yg termasuk non biner : Morse Code dan Baudot code.
Termasuk binary : ASCII (alphabet IA5 : setiap karekter
dikodekan menjadi 7 bit) dan EBCDIC (8 bit character code)
• Pictorial and Graphical images code , terdapat pada scanner
facsimile (dan di printing equipmet facsimile tersebut terdapat
dekoder).
• Teknologi awal untuk image black/white , kemudian
dikembangkan untuk colour image.
• Video Code : merupakan pengembangan pictorial & graphical
images code. Ada syarat 30 frame per second yg
menyebabkan kebutuhan bit rate lebih besar. Format 30 frame
tidak semuanya berisi information code.
Jartel, Sukiswo
17
Data Transmission Basic (5)
 Contoh Pictorial and Graphical images code :
– Standar scanner facsimile untuk PSTN : kertas
ukuran A4
dibagi menjadi 1728 picture elements represent one scan of horizantal
row of the grid, some 215 mm in length.
– Ada sekitar 64 kotak setiap mm persegi.
– Setiap kotak (picture element) hasil scanner ditandai sebagai black(B)
atau white(W).
– Kemudian setiap picture element dikodekan menjadi bit 1 atau 0
tergantung hasil scanning.
– Urutan bit yang merupakan information code adalah dimulai (most
significant bit) dari picture element pada baris paling atas sebelah kiri
, diikuti picture element sebelah kanan pada baris sama , dan
seterusnya sampai picture element terkanan pada baris pertama. Lalu
diikuti picture element terkiri pada baris kedua dan seterusnya , least
significant bit merupakan code dari picture element yang ada di baris
terbawah di posisi paling kanan.
Jartel, Sukiswo
18
Dasar Transmisi Data (6)
Line Coding
– Proses berikutnya seteleh diperoleh information code yg berupa
urutan biner dengan code tertentu yanh disepakati oleh protokol
jaringan , adalah melakukan line coding.
– Line coding pada prinsipnya adalah merupakan representasi dari
information code yg berupa data biner menjadi tegangan listrik di
saluran.
– Line coding yang paling konvensional sistem NRZ (non return to
Zero) dan RZ(return to Zero).
• Sistem NRZ unipolar adalah menafsirkan bit 0 menjadi
tegangan v volt di saluran dan menafsirkan bit 1 menjadi
tegangan 0 volt di saluran.
• Sistem unipolar RZ : bit 1 = tegangan 0 volt dengan perioda T
detik di saluran dan bit 0 = tegangan v volt ber perioda ½ T
diikuti tegangan 0 volt perioda ½ T .
Jartel, Sukiswo
19
Dasar Transmisi Data (6)
Line Coding
• Sistem polar NRZ : bit 1 = tegangan – V volt
periode T dan bit 0 = tegangan + V volt periode T
– Sekarang ada ratusan jenis line coding. Variasi pada line
code terletak pada tegangan (tidak hanya 0 , V dan – V saja)
, tetapi juga tergantung sequence information code.Teknik
line coding masih berkembang terus , karena ternyata line
coding yang paling baik sangat tergantung pada jenis saluran
atau kanal radio , kecepatan transmisi , jenis informasi serta
faktor baru lain
Jartel, Sukiswo
20
Dasar Transmisi Data (7)
 Error Handling Code
– Untuk antisipasi terhadap probabilitas error (PE) yang
terjadi di saluran / kanal transmisi perlu dilakukan error
handling code.
• ARQ (automatic Repeat Request) merupakan error detecting
code.
• Prinsipnya adalah menambahkan satu bit untuk setiap block
informasi (message atau packet = synchronous atau character =
asynchronous) agar block information selalu terjaga dalam
kondisi jumlah bit 1 nya adalah genap atau ganjil,
• Harus ada perjanjian dulu kita mau pakai yg mana. Jika
kontrak sistem menggunakan prinsip jumlah bit 1 pada satu
block data adalah genap, maka sinyal yg diterima dianggap
benar jika ternyata jumlah bit 1 yg diterima dalam block data
tetap genap
Jartel, Sukiswo
21
Dasar Transmisi Data (7)
 Error Handling Code
• Jika ada error maka penerima data mengirim sinyal
unacknowlegment , sebagai petunjuk bagi pengirim
data untuk mengulangi lagi pengiriman data.
• Ada beberapa teknik ARQ , tergantung mana saja yg
harus ulang kirim , apakah message yg salah saja,
atau beberapa block sekaligus.
• Jadi harus pelajari dulu jangan sampai PE lebih dari
1 bit per message/packet/character.
Jartel, Sukiswo
22
Dasar Transmisi Data (7)
 Error Handling Code
• Forward error control merupakan error detecting &
correction code.
• Prinsipnya adalah menambah beberapa bit pada
posisi tertentu dengan kombinasi tertentu dan cara
tertentu pada setiap block informasi.
• Dengan teknik FEC ini , di receiver bisa dikenali
apakah data yg diterima adalah benar atau salah ,
dan kalau ada error bisa langsung dicari pada posisi
bit yg mana , untuk kemudian diperbaiki sendiri.
• Saat ini teknik FEC masih berkembang terus
Jartel, Sukiswo
23
Dasar Transmisi Data (8)
 Synchronous Vs Asynchronous Transmission
– Ini merupakan definisi peninggalan dulu , sekarang sebenarnya
kurang relevan
– Dulu : asynchronous tranmission didefinisikan adanya suatu
transmisi sinyal di mana setiap karakter ditambah sinyal start dan
stop ; asynchronous transmission adalah bila tidak ada lagi
tambahan sinyal start dan sinyal stop , tetapi pada setiap data frame
diawali dan diakhiri oleh unique field yg disebut flag.
– Saat ini ada teknik ATM (asynchronous Transfer Mode) tetapi
tidak ada tambahan sinyal start dan sinyal stop di setiap
karakternya, tetapi juga tidak ada flag. Setiap cell ATM langsung
diawali suatu header.
Jartel, Sukiswo
24
Dasar Transmisi Data (9)
 Bit = binary digit ; jadi satuan transmisi data yg menggunakan bit per
second (BPS) sebenarnya mengacu pada transfer data rate , yakni
kecepatan data terminal equipment mentransfer atau menerima data.
Misal periode satu bit = 52,08 mikro detik , maka bit rate = 19,2 kbps.
 Kecepatan transmisi data di media transmisi , yaitu yg diterima atau
dikirim oleh data communication equipment dinyatakan dalam baud.
Satu baud adalah satu sinyal per detik , hubungan bps dan baud adalah
tergantung pada line coding dan modulasi. Bila line coding
menggunakan RZ polar , di mana setiap bit direpresentasikan oleh dua
sinyal tegangan , bila transfer bit = A bps , kecepatan transmisi = 2 A
baud (misal periode satu bit = periode satu sinyal line code).
Jartel, Sukiswo
25
Media Transmisi Data
 Transmisi data (digital) bisa lewat media:
– Via kanal analog :
• Butuh modem (modulasi FSK , PSK , QAM dll)
• Kapasitas kanal analog melewatkan data tergantung teknik
modulasi dan S/N.
• Menurut Shannon C<= W.log2(1+S/N) , dengan W =
bandwidth kanal analog dlm satuan Hz dan S/N tanpa satuan
(bukan dB).
• Menurut Nyquist R= 2.W.simbol/sinyal ; besaran simbol/sinyal
tergantung teknik modulasi , misal pada FSK , di mana setiap
bit direpresentasikan oleh satu sinyal , maka R akan = 2.W ;
tetapi dengan menggunakan modulasi QPSK , di mana satu
sinyal merepresentasikan 2 bit (simbol) , maka R akan = 4.W
– Via digital network. Misal PCM DS1 (=E1) dengan
standar 1,544 Mbps. PCM DS0 (=E0) dengan standar
64 kbps dll
Jartel, Sukiswo
26