Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 1/46
Bab 5. Data Encoding
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 2/46
Outline
• Teknik Encoding Data Digital
Signal Digital
• Teknik Encoding Data Analog
Signal Digital
• Teknik Encoding Data Digital
Signal Analog
• Teknik Encoding Data Analog
Signal Analog
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 3/46
Teknik Encoding
• Data digital, sinyal digital
• Data analog, sinyal digital
• Data digital, sinyal analog
• Data analog, sinyal analog
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 4/46
Data Digital, Sinyal Digital
• Sinyal digital
– Diskret, pulsa-pulsa tegangan
tidak kontinu / terputus-putus
– Setiap pulsa merupakan sebuah
elemen sinyal
– Data biner di transmisikan
melalui pengkodean menjadi
elemen-elemen sinyal
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 5/46
Istilah-Istilah (1)
• Unipolar – Semua elemen sinyal memiliki tanda
yang sama
• Polar – Satu kondisi logika dinyatakan oleh
tegangan positif dan yang lain dengan
tegangan negatif
• Data rate – Kecepatan transmisi data dalam bits
per second (bps)
• Durasi atau panjang satu bit – Waktu yang digunakan transmitter
untuk mengeluarkan satu bit
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 6/46
Istilah-Istilah (2)
• Modulation rate
– Kecepatan perubahan tingkat
(level) sinyal
– Diukur dalam baud = elemen
sinyal per detik
• Mark dan Space
– Biner 1 dan Biner 0
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 7/46
Menginterpretasikan Sinyal
• Perlu diketahui – Timing of bits - ketika mulai sampai
selesai
– Signal levels (Tingkat sinyal)
• Faktor-faktor yang
mempengaruhi keberhasilan
dalam menginterpretasikan
sinyal – Signal to noise ratio (SNR) –
perbandingan sinyal terhadap derau
– Data rate
– Bandwidth
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 8/46
Perbandingan Skema / Teknik
Encoding / Pengkodean (1)
• Spektrum Sinyal
– Kurangnya frekuensi tinggi akan
menurunkan kebutuhan bandwidth
– Kurangnya komponen DC
memberikan kesempatan “coupling”
AC melalui transformer, sebagai
isolasi
– Memusatkan daya di tengah-tengah
bandwidth
• Clocking
– Men-sinkron-kan transmitter dan
receiver
– External clock / clock yang terpisah
– Mekanisme Syncronisaasi didasarkan
pada sinyal
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 9/46
Perbandingan Skema / Teknik
Encoding / Pengkodean (2)
• Pendeteksian Kesalahan – Dapat dibuat kedalam pengkodean
sinyal
• Kekebalan sinyal terhadap interference / derau dan noise – Beberapa kode lebih baik daripada
yang lain untuk mengatasi derau
• Biaya dan Kompleksitas – Kecepatan sinyal (& berupa kecepatan
data) yang lebih tinggi menjadikan biaya lebih tinggi / mahal
– Beberapa kode memerlukan kecepatan sinyal lebih tinggi dibanding kecepatan data
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 10/46
Skema Encoding
• Nonreturn to Zero-Level (NRZ-
L)
• Nonreturn to Zero Inverted
(NRZ-I)
• Bipolar -AMI
• Pseudoternary
• Manchester
• Differential Manchester
• B8ZS
• HDB3
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 11/46
Nonreturn to Zero-Level
(NRZ-L) • Dua perbedaan tegangan untuk bit 0 dan
1
• Tegangan konstan selama interval bit
– Tidak ada transisi
– Contoh : tidak ada perubahan kembali
ke tegangan nol
• Contoh : tidak ada tegangan untuk biner
0 - nol, tegangan konstan positif untuk
biner 1 - satu
• Lebih sering, tegangan negatif untuk
biner satu dan positif untuk yang lain
• Inilah NRZ-L
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 12/46
Nonreturn to Zero Inverted
• Nonreturn to zero inverted pada nilai-
nilai satu
• Pulsa tegangan konstan untuk durasi
bit
• Data di-encode ketika ada atau
tidaknya perubahan sinyal (transisi)
pada awal waktu bit
• Transisi (rendah ke tinggi atau tinggi
ke rendah) dinyatakan sebagai biner 1
• Tidak ada transisi dinyatakan sebagai
biner 0
• Sebuah contoh dari “differential
encoding”
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 13/46
NRZ
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 14/46
Differential Encoding
• Data direpresentasikan oleh
perubahan, bukan level
• Lebih handal pendeteksian
transisi daripada pendeteksian
level
• Dalam layout transmisi yang
rumit, ini akan mudah hilang
polaritasnya
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 15/46
NRZ pros and cons
• Pros – Mudah untuk para pembuatnya
(engineer)
– Make good use of bandwidth
• Cons – Komponen DC
– Kurangnya kemampuan sinkronisasi
• Digunakan untuk “magnetic
recording”
• Jarang digunakan pada
transmisi sinyal
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 16/46
Multilevel Binary
• Menggunakan lebih dari dua level
• Bipolar-AMI
– nol direpresentasikan dengan tidak
ada sinyal garis
– satu direpresentasikan dengan pulsa
positif atau negatif
– satu membentuk pulsa yang berubah-
ubah polaritasnya
– Tidak ada loss sync jika terdapat
deretan satu yang panjang (deretan
nol masih ada masalah)
– Tidak ada net komponen DC
– Bandwidth yang lebih rendah
– Mudah pendeteksian kesalahan
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 17/46
Pseudoternary
• Satu direpresentasikan dengan
tidak adanya sinyal garis
• Nol direpresentesikan dengan
berubah-ubahnya positif dan
negatif
• Tidak ada kelebihan dan
kekurangan melalui bipolar-
AMI
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 18/46
Bipolar-AMI and
Pseudoternary
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 19/46
Trade Off for Multilevel
Binary
• Tidak seefisien NRZ
– Setiap elemen sinyal hanya
merepresentasikan satu bit
– Didalam suatu sistem 3 level
dapat merepresentasikan log23 =
1.58 bit
– Receiver harus membedakan
antara tiga level
(+A, -A, 0)
– Memerlukan sekitar 3dB lebih
kuat sinyal untuk kemungkinan
(probabilitas) yang sama dari bit
error
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 20/46
Biphase
• Manchester – Transisi ditengah-tengah setiap periode bit
– Transisi serves as clock and data
– Rendah ke Tinggi menyatakan satu
– Tinggi ke Rendah menyatakan nol
– Digunakan oleh IEEE 802.3
• Differential Manchester – Transisi Midbit hanyalah “clocking”
– Transisi pada awal periode bit menyatakan nol
– Tidak ada transisi pada awal periode bit
menyatakan satu
– Catatan: Inilah skema differential encoding
– Digunakan oleh IEEE 802.5
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 21/46
Biphase Pros and Cons
• Con
– Paling tidak satu transisi setiap
waktu bit dan mungkin bisa dua
– Kecepatan modulasi maksimum
adalah dua kali NRZ
– Perlu bandwidth yang lebih lebar
• Pros
– Sinkronisasi pada transisi mid bit
(self clocking)
– Tidak ada komponen DC
– Pendeteksian kesalahan
• Tidak ada transisi yang diharapkan
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 22/46
Kecepatan Modulasi
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 23/46
Scrambling
• Gunakan “scrambling” untuk mengganti
urutan yang akan menghasilkan
tegangan konstan
• Cara memasukkan urutan
– Harus menghasilkan transisi yang cukup
untuk sync
– Harus bisa dikenali oleh receiver dan diganti
dengan yang asli
– Panjangnya 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
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 24/46
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
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 25/46
HDB3
• High Density Bipolar 3 Zeros
• Berdasarkan pada bipolar-AMI
• String dari empat nol
digantikan dengan satu atau
dua pulsa
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 26/46
B8ZS dan HDB3
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 27/46
Data Digital, Sinyal Analog
• Sistem Public Telephone
– 300Hz sampai 3400Hz
– Menggunakan modem
(modulator-demodulator)
• Amplitude shift keying (ASK)
• Frequency shift keying (FSK)
• Phase shift keying (PK)
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 28/46
Teknik Modulasi
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 29/46
Amplitude Shift Keying
(ASK) • Nilai-nilainya dinyatakan oleh
perbedaan amplitudo pada suatu
carrier
• Biasanya, satu amplitudo
menyatakan nol
– Contoh; penerapan : ada dan tidaknya
carrier
• Susceptible to sudden gain
changes
• Tidak efisien
• Mampu sampai 1200bps pada
voice grade lines
• Digunakan melalui serat optik
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 30/46
Frequency Shift Keying
(FSK) • Nilai-nilainya dinyatakan dengan
perbedaan frekuensi (near carrier)
• Less susceptible to error than ASK
• Mampu sampai 1200bps pada
voice grade lines
• Radio Frekuensi tinggi
• Bahkan frekuensi lebih tinggi lagi
pada LAN menggunakan co-ax
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 31/46
FSK pada Voice Grade Line
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 32/46
Phase Shift Keying (PSK)
• Fase sinyal carrier digeser
untuk merepresentasikan data
• Differential PSK
– Lebih memanfaatkan : Fase
digeser relatif terhadap transmisi
sebelumnya
– Daripada : beberapa sinyal
referensi
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 33/46
Quadrature PSK
• Lebih efisien penggunaan
dengan setiap elemen sinyal
yang menyatakan lebih dari
satu bit – Contoh; menggeser sebesar /2 (90o)
– Setiap elemen menyatakan dua bit
– Bisa menggunakan 8 sudut fase dan
mempunyai lebih dari satu amplitude
– Modem 9600bps menggunakan 12
sudut, ada 4 yang mempunyai dua
amplitude
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 34/46
Kinerja Skema Modulasi
Digital ke Analog • Bandwidth
– Bandwidth ASK dan PSK
berhubungan langsung ke bit rate
(kecepatan bit)
– Bandwidth FSK berhubungan ke data
rate (kecepatan 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
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 35/46
Data Analog, Sinyal Digital
• Digitization – Konversi dari data analog menjadi
data digital
– Data digital dapat ditransmisikan
menggunakan NRZ-L
– Data digital dapat ditransmisikan
menggunakan code selain NRZ-L
– Data digital dapat dikonversi menjadi
sinyal analog
– Konversi analog ke digital dlakukan
menggunakan codec
– Pulse code modulation (PCM)
– Delta modulation (DM)
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 36/46
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
• Perlu 8000 cuplik per detik
• Pencuplikan analog (Pulse Amplitude
Modulation, PAM)
• Setiap cuplik menyatakan nilai digital
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 37/46
Pulse Code Modulation
(PCM) (2) • Sistem 4 bit yang memberikan 16 level
• Quantized (Terhitung)
– Quantizing (Dapat menghitung) error
atau noise
– Approximation maksudnya adalah :
tidak mungkin memperbaiki sinyal
menjadi “persis sama” aslinya
• 8 bit cuplik akan memberikan 256 level
• Kualitasnya dapat dibandingkan dengan
transmisi analog
• 8000 cuplik per detik dari setiap 8 bit
akan memberikan 64kbps
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 38/46
Nonlinear Encoding
• “Quantization level” tidak selalu
di-”spaced”
• Mengurangi seluruh distorsi
sinyal
• Dapat juga diselesaikan
dengan “companding”
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 39/46
Delta Modulation (DM)
• Input analog diaproksimasikan
dengan fungsi tangga
(staircase function)
• Gerakan keatas atau kebawah
satu level () pada setiap
interval pencuplikan
• Perilaku Biner
– Fungsi gerakan keatas atau
kebawah pada setiap interval
pencuplikan
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 40/46
Contoh Delta Modulation
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 41/46
Operasi Delta Modulation
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 42/46
Kinerja Delta Modulation
• Reproduksi suara (voice
reproduction) yang baik
– PCM - 128 level (7 bit)
– Voice bandwidth 4khz
– Harus 8000 x 7 = 56kbps untuk
PCM
• Kompresi (pemampatan) data
dapat ditingkatkan pada
metode ini
– Contoh; Cara “Interframe
Coding” untuk gambar (video)
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 43/46
Data Analog, Sinyal Analog
• Kenapa sinyal analog perlu
dimodulasi ?
– Frekuensi yang lebih tinggi dapat
memberikan transmisi lebih
efisien
– Bisa menerapkan Frequency
Division Multiplexing (Bab 8)
• Jenis-jenis modulasi
– Amplitudo
– Frekuensi
– Fase
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 44/46
Modulasi Analog
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 45/46
Spektrum Tersebar
• Data analog atau digital
• Sinyal analog
• Menyebarkan data melalui bandwidth
yang lebar
• Menjadikan “jamming” dan “interception”
lebih susah
• Frequency hoping
– Sinyal disiarkan melalui tampaknya
seperti deretan acak dari frekuensi
• Direct Sequence
– Setiap bit dinyatakan oleh berbagai bit
didalam sinyal yang ditransmisikan
– Chipping code
Komunikasi Data
Bab 5. Data Encoding 46/46
Referensi
• Stallings chapter 5