PertemuanPertemuan 5 5

Teknik Sinyal EncodingTeknik Sinyal Encoding

KOMMUNIKASI DATA DAN KOMMUNIKASI DATA DAN JARINGAN KOMPUTERJARINGAN KOMPUTER

Teknik EncodingTeknik Encoding

Data digital, sinyal digitalData digital, sinyal digital Data analog, sinyal digitalData analog, sinyal digital Data digital, sinyal analogData digital, sinyal analog Data analog, sinyal analogData analog, sinyal analog

Ketentuan(1)Ketentuan(1) UnipolarUnipolar

Semua elemen-elemen sinyal dalam bentuk yang Semua elemen-elemen sinyal dalam bentuk yang samasama

PolarPolar satu state logic dinyatakan oleh tegangan positif satu state logic dinyatakan oleh tegangan positif

dan sebaliknya oleh tegangan negatifdan sebaliknya oleh tegangan negatif Rating DataRating Data

Rating data transmisi data dalam bit per seconRating data transmisi data dalam bit per secon Durasi atau panjang suatu bitDurasi atau panjang suatu bit

Waktu yang dibutuhkan pemancar untuk Waktu yang dibutuhkan pemancar untuk memancarkan bitmemancarkan bit

Ketentuan (2)Ketentuan (2)

Rating modulasiRating modulasi Rating dimana level sinyal berubahRating dimana level sinyal berubah Diukur dalam bentuk baud=elemen-Diukur dalam bentuk baud=elemen-

elemen sinyal per detikelemen sinyal per detik

Menerjemahkan SinyalMenerjemahkan Sinyal

Perlu diketahuiPerlu diketahui Waktu bit saat mulai dan berakhirnyaWaktu bit saat mulai dan berakhirnya Level sinyalLevel sinyal

Faktor-faktor penerjemahan sinyal yang Faktor-faktor penerjemahan sinyal yang suksessukses Perbandingan sinyal dengan Perbandingan sinyal dengan

noise(gangguan)noise(gangguan) Rating dataRating data BandwidthBandwidth

Perbandingan Pola-Pola Perbandingan Pola-Pola Encoding(1)Encoding(1)

Spektrum sinyalSpektrum sinyal Bandwidth yang kecilBandwidth yang kecil Tidak ada komponen dcTidak ada komponen dc Pusatkan kekuatan sinyal di tengah bandwidthPusatkan kekuatan sinyal di tengah bandwidth

ClockingClocking Sinkronisasi transmiter dan receiverSinkronisasi transmiter dan receiver Clock eksternalClock eksternal Mekanisme sinkronisasi berdasarkan sinyalMekanisme sinkronisasi berdasarkan sinyal

Perbandingan Pola-Pola Perbandingan Pola-Pola Encoding(2)Encoding(2)

Pendeteksian errorPendeteksian error Dapat dibangun untuk encoding sinyalDapat dibangun untuk encoding sinyal

Interferensi sinyal dan kekebalan terhadap Interferensi sinyal dan kekebalan terhadap noisenoise Beberapa code lebih baik daripada yang lainBeberapa code lebih baik daripada yang lain

Harga dan KerumitanHarga dan Kerumitan Rating sinyal yang lebih tinggi(seperti kecepatan Rating sinyal yang lebih tinggi(seperti kecepatan

data) menyebabkan harga semakin tinggidata) menyebabkan harga semakin tinggi Beberapa code membutuhkan rating sinyal lebih Beberapa code membutuhkan rating sinyal lebih

tinggitinggi

Data digital, sinyal digitalData digital, sinyal digital

sinyal digitalsinyal digital Diskrit, pulsa tegangan diskontinyuDiskrit, pulsa tegangan diskontinyu tiap pulsa adalah elemen sinyaltiap pulsa adalah elemen sinyal data biner diubah menjadi elemen-elemen data biner diubah menjadi elemen-elemen

sinyalsinyal

Pola –Pola encodingPola –Pola encoding

• Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) • Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)• Bipolar-AMIBipolar-AMI PseudoternaryPseudoternary ManchesterManchester Differential ManchesterDifferential Manchester B8ZSB8ZS HDB3HDB3

Nonreturn to Zero-Level (NRZ-Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)L)

Tegangan konstan selama interval bit Tegangan konstan selama interval bit

Digunakan didalam pengiriman sinyal Digunakan didalam pengiriman sinyal jarak pendekjarak pendek Cth : dari PC ke modemCth : dari PC ke modem

1 negative voltage0 positive voltage

Nonreturn to Zero Inverted Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)(NRZI)

Pulsa tegangan konstan untuk durasi bitPulsa tegangan konstan untuk durasi bit

Sebagai contoh encoding differential Sebagai contoh encoding differential sinyal sinyal di decoded dgn membandingkan polarity dari di decoded dgn membandingkan polarity dari signal elements yang berdekatansignal elements yang berdekatan

1 existence of a signal transition at the beginning of the bit time (either a low-to-high or a high-to-low transition) 

0 no signal transition at the beginning of the bit time

NRZNRZ

NRZ pros and consNRZ pros and cons

ProsPros Mudah untuk teknisiMudah untuk teknisi

ConsCons Komponen dcKomponen dc Kekurangan dari kapasitas sinkronisasiKekurangan dari kapasitas sinkronisasi Menkonsumsi bandwidth yang besarMenkonsumsi bandwidth yang besar

Digunakan untuk recording magnetikDigunakan untuk recording magnetik Tidak sering digunakan untuk transmisi Tidak sering digunakan untuk transmisi

sinyalsinyal

Biner Multilevel Biner Multilevel

Digunakan lebih dari 2 levelDigunakan lebih dari 2 level Bipolar-AMIBipolar-AMI Zero menggambarkan tidak adanya line signalZero menggambarkan tidak adanya line signal Satu menggambarkan positif atau negatif Satu menggambarkan positif atau negatif

sinyalsinyal Satu pulsa pergantian dalam polaritasSatu pulsa pergantian dalam polaritas Tidak ada kerugian dalam sinkronisasi jika Tidak ada kerugian dalam sinkronisasi jika

panjang tali (nol masih bermasalah)panjang tali (nol masih bermasalah) Bandwidth rendahBandwidth rendah Tidak ada jaringan untuk komponen dcTidak ada jaringan untuk komponen dc Mudah mendeteksi errorMudah mendeteksi error

Bipolar AMIBipolar AMI

0 0 tidak ada garis sinyal tidak ada garis sinyal 1 1 pulse positif dan negatif pulse positif dan negatif Binary 1 harus ada perubahan dalam Binary 1 harus ada perubahan dalam

polaritypolarity Untuk mencegah komponen DCUntuk mencegah komponen DC Cable dapat digunakan untuk jarak Cable dapat digunakan untuk jarak

jauh dan membawa power untuk jauh dan membawa power untuk intermediate seperti repeatersintermediate seperti repeaters

Bipolar AMIBipolar AMI

PseudoternaryPseudoternary

1 1 tidak ada garis sinyal tidak ada garis sinyal 0 0 pergantian pulse positif dan pergantian pulse positif dan

negatifnegatif

Pertukaran untuk biner Pertukaran untuk biner multilevelmultilevel

Tidak ada efisiensi pada NZRTidak ada efisiensi pada NZR Tiap elemen sinyal hanya Tiap elemen sinyal hanya

menggambarkan satu bit menggambarkan satu bit Pada 3 level sistem dapat Pada 3 level sistem dapat

menggambarkan logmenggambarkan log223 = 1.58 bits3 = 1.58 bits Receiver harus membedakan diantara 3 Receiver harus membedakan diantara 3

level (+A, -A, 0)level (+A, -A, 0) Membutuhkan kira-kira lebih dari 3db Membutuhkan kira-kira lebih dari 3db

kekuatan sinyal untuk kemungkinan yang kekuatan sinyal untuk kemungkinan yang sama dalam bit errorsama dalam bit error

Dua faseDua fase

ManchesterManchester Transisi midbit digunakan untuk mekanisme clocking dan Transisi midbit digunakan untuk mekanisme clocking dan

datadata Rendah ke tinggi menggambarkan nolRendah ke tinggi menggambarkan nol Tinggi ke rendah menggambarkan zeroTinggi ke rendah menggambarkan zero Digunakan IEEE 802.3Digunakan IEEE 802.3

Differential ManchesterDifferential Manchester Transisi Midbit adalah hanya clockingTransisi Midbit adalah hanya clocking Transisi dimulai saat periode bit menggambarkan zeroTransisi dimulai saat periode bit menggambarkan zero Tidak ada transisi yang dimulia saat periode bit dalam Tidak ada transisi yang dimulia saat periode bit dalam

menggambarkan nolmenggambarkan nol Catatan : ini adalah pola differential encoding Catatan : ini adalah pola differential encoding Digunakan IEEE 802.5Digunakan IEEE 802.5

Dua Fase -Manchester encoding

Transisi midbit digunakan untuk mekanisme Transisi midbit digunakan untuk mekanisme clockingclocking

direction direction dari mid-bit transition mewakilkan dari mid-bit transition mewakilkan digital data.digital data.

Consequently, akan ada second transition pada Consequently, akan ada second transition pada awal bit interval.awal bit interval.

Digunakan pada 802.3 baseband coaxial cable Digunakan pada 802.3 baseband coaxial cable dan CSMA/CD twisted pair.dan CSMA/CD twisted pair.

1 low-to-high transition

0 high-to-low transition

Dua Fase – Differential Dua Fase – Differential Manchester EncodingManchester Encoding

mid-bit transition hanya untukmid-bit transition hanya untuk clocking.clocking.

Differential Manchester penggabungan differential Differential Manchester penggabungan differential dan bi-phase.dan bi-phase.

Note – the coding is the opposite convention from Note – the coding is the opposite convention from NRZI.NRZI.

Used in 802.5 (token ring) with twisted pair.Used in 802.5 (token ring) with twisted pair.* * Modulation rate untuk Manchester and Differential Modulation rate untuk Manchester and Differential

Manchester adalah Manchester adalah dua kali lebih besar dari dua kali lebih besar dari data rate data rate inefficient encoding untuk long-distance inefficient encoding untuk long-distance applications.applications.

1 absence of transition at the beginning of the bit interval 0 presence of transition at the beginning of the bit interval

Keuntungan dua faseKeuntungan dua fase

Synchronization Synchronization dengan transition dengan transition yang dapat ditebak pada transition yang dapat ditebak pada transition per bit time, receiver dapat “synch” per bit time, receiver dapat “synch” pada transition pada transition [self-clocking][self-clocking]..

Tidak ada d.c. componentTidak ada d.c. component

Pendektesian error Pendektesian error hilangnya hilangnya transition yang diharapkan dapat transition yang diharapkan dapat digunakan untuk mendeteksi errordigunakan untuk mendeteksi error

Kekurangan dua faseKekurangan dua fase

Paling sedikit satu transisi tiap bot Paling sedikit satu transisi tiap bot time dan kemungkinan duatime dan kemungkinan dua

Kecepatan modulasi maksimum Kecepatan modulasi maksimum adalah dua kali NZR adalah dua kali NZR

Memerlukan lebih banyak bandwidthMemerlukan lebih banyak bandwidth

Manchester EncodingManchester Encoding

Differential Manchester Differential Manchester EncodingEncoding

Kecepatan ModulasiKecepatan Modulasi

Data digital, sinyal analogData digital, sinyal analog(contoh : modem)(contoh : modem)

Sistem telepon umumSistem telepon umum 300Hz to 3400Hz300Hz to 3400Hz Menggunakan modem (modulator-Menggunakan modem (modulator-

demodulator)demodulator) Amplitude shift keying (ASK)Amplitude shift keying (ASK) Frequency shift keying (FSK)Frequency shift keying (FSK) Phase shift keying (PSK)Phase shift keying (PSK)

Amplitude Shift KeyingAmplitude Shift Keying

Hasil diwakili oleh perbedaan amplitudo pada Hasil diwakili oleh perbedaan amplitudo pada carriercarrier

Selalu, satu amplitudo adalah zeroSelalu, satu amplitudo adalah zero Yakni,kehadiran dan ketidakhadiran pada carrier Yakni,kehadiran dan ketidakhadiran pada carrier

adalah digunakanadalah digunakan

Sampai dengan 1200bps pada voice grade lineSampai dengan 1200bps pada voice grade line Digunakan pada fiber opticDigunakan pada fiber optic

Binary Frequency Shift Binary Frequency Shift KeyingKeying

Secara umum berbentuk binary FSK (BFSK)Secara umum berbentuk binary FSK (BFSK) Dua hasil biner diwakili oleh dua frekuensi yang Dua hasil biner diwakili oleh dua frekuensi yang

berbeda(carrier dekat)berbeda(carrier dekat)

Tidak mudah error daripada ASKTidak mudah error daripada ASK Sampai dengan 1200bps pada voice grade lineSampai dengan 1200bps pada voice grade line Frekuensi radio tinggiFrekuensi radio tinggi Digunakan untuk frekuensi tinggi pada LAN Digunakan untuk frekuensi tinggi pada LAN

menggunakan koaksialmenggunakan koaksial

Multiple FSKMultiple FSK

Digunakan lebih dari dua frekuensiDigunakan lebih dari dua frekuensi Bandwidth lebih efisienBandwidth lebih efisien Lebih mudah errorLebih mudah error Tiap elemen sinyal mewakili lebih Tiap elemen sinyal mewakili lebih

dari satu bit dari satu bit

FSK pada Voice Grade LineFSK pada Voice Grade Line

Phase Shift KeyingPhase Shift Keying

Fase pada sinyal carrier adalah Fase pada sinyal carrier adalah perubahan untuk mewakili dataperubahan untuk mewakili data

0 0 sinyal dengan fase sama sinyal dengan fase sama terhadap sinyal yang dikirim terhadap sinyal yang dikirim sebelumnyasebelumnya

1 1 sinyal dengan fase yang sinyal dengan fase yang berlawanan dengan sinyal yang berlawanan dengan sinyal yang dikirim sebelumnyadikirim sebelumnya

Differential PSKDifferential PSK

Bit value Amount of shift

00 None

01 1/4

10 1/2

11 3/4

pattern should be: 00 00 10 00 10 00

Quadrature PSKQuadrature PSK

Penggunaan bandwidth lebih efisienPenggunaan bandwidth lebih efisien Misalnya perubahan pada Misalnya perubahan pada /2 (90/2 (90oo)) Tiap elemen mewakili dua bitTiap elemen mewakili dua bit

Dapat digunakan 8 sudut fase untuk mentransmit Dapat digunakan 8 sudut fase untuk mentransmit 3 bits pada satu waktu dan memiliki lebih dari satu 3 bits pada satu waktu dan memiliki lebih dari satu amplitudoamplitudo

9600bps modem menggunakan sudut 12 yang 9600bps modem menggunakan sudut 12 yang mana 4-nya memiliki dua amplitudomana 4-nya memiliki dua amplitudo

Performance pada Pola Performance pada Pola Modulasi Digital ke Analog Modulasi Digital ke Analog

BandwidthBandwidth Bandwidth ASK dan PSK berhubungan Bandwidth ASK dan PSK berhubungan

langsung pada kecepatan bitlangsung pada kecepatan bit Bandwidth FSK berhubungan pada kecepatan Bandwidth FSK berhubungan pada kecepatan

data untuk frekuensi rendah tetapi pada offset data untuk frekuensi rendah tetapi pada offset frekuensi modulasi untuk frekuensi tinggi frekuensi modulasi untuk frekuensi tinggi carrier carrier

(lihat Stallings pada math)(lihat Stallings pada math) Pada saat noise, kecepatan bit error pada PSK Pada saat noise, kecepatan bit error pada PSK

dan QPSK adalah kira-kira 3dB superior untuk dan QPSK adalah kira-kira 3dB superior untuk ASK dan FSKASK dan FSK

Data Analog, Sinyal DigitalData Analog, Sinyal Digital

DigitalisasiDigitalisasi Konversi dari data analog ke data digitalKonversi dari data analog ke data digital Data digital dapat ditransmisikan dengan Data digital dapat ditransmisikan dengan

menggunakan NRZ-Lmenggunakan NRZ-L Data digital dapat ditransmisikan dengan Data digital dapat ditransmisikan dengan

menggunakan code selain NRZ-Lmenggunakan code selain NRZ-L Data digital dapat dirubah menjadi sinyal analogData digital dapat dirubah menjadi sinyal analog Konfersi analog ke digital menggunakan codeKonfersi analog ke digital menggunakan code Pulse code modulationPulse code modulation Modulasi delta Modulasi delta

Digitalisali Data AnalogDigitalisali Data Analog

Pulse Code Modulation(PCM) Pulse Code Modulation(PCM) (1)(1)

Jika sinyal diambil pada interval regular Jika sinyal diambil pada interval regular kecepatannya lebih tinggi daripada kedua kecepatannya lebih tinggi daripada kedua sinyal frekuensi, sample menahan banyak sinyal frekuensi, sample menahan banyak informasi pada sinyal originalinformasi pada sinyal original (Proof - Stallings appendix 4A) (Proof - Stallings appendix 4A)

Batas data voice(suara) sampai 4000HzBatas data voice(suara) sampai 4000Hz Membutuhkan 8000 sample tiap detikMembutuhkan 8000 sample tiap detik Sample-sample analog (Pulse Amplitude Sample-sample analog (Pulse Amplitude

Modulation, PAM)Modulation, PAM) Tiap sample diberikan nilai digitalTiap sample diberikan nilai digital

Pulse Code Modulation(PCM) Pulse Code Modulation(PCM) (2)(2)

Sistem 4 bit memberi 16 levelSistem 4 bit memberi 16 level Kualitas Kualitas

Kualitas error atau noiseKualitas error atau noise Kira-kira diartikan dimungkinkan untuk menutup Kira-kira diartikan dimungkinkan untuk menutup

kembali ketepatan originalkembali ketepatan original 8 bit sample memberi 256 level8 bit sample memberi 256 level Perbandingn kualitas dengan transmisi analogPerbandingn kualitas dengan transmisi analog 8000 samples tiap detik pada tiap 8 bit 8000 samples tiap detik pada tiap 8 bit

memberi 64kbpsmemberi 64kbps

PCM ExamplePCM Example

PCM Block DiagramPCM Block Diagram

Nonlinear EncodingNonlinear Encoding

Kualitas level bukan tempat yang Kualitas level bukan tempat yang ratarata

Mengurangi sinyal distorsiMengurangi sinyal distorsi Selalu dapat dilakukan oleh Selalu dapat dilakukan oleh

compandingcompanding

Effect of Non-Linear CodingEffect of Non-Linear Coding

Tipe Fungsi Companding Tipe Fungsi Companding

Modulasi DeltaModulasi Delta

Input analog kira-kira seperti fungsi Input analog kira-kira seperti fungsi tangga rumahtangga rumah

Perpindahan naik atau turun satu Perpindahan naik atau turun satu level (level () pada tiap sample interval) pada tiap sample interval

Binary behaviorBinary behavior Fungsi perpindahan naik Fungsi perpindahan naik 1 atau turun 1 atau turun

satu level pada tiap sample interval satu level pada tiap sample interval 0 0

Modulasi Delta-ContohModulasi Delta-Contoh

Modulasi Delta- operasiModulasi Delta- operasi

Modulasi Delta - Modulasi Delta - PerformancePerformance

Menghasilkan suara yang baikMenghasilkan suara yang baik PCM - 128 levels (7 bit)PCM - 128 levels (7 bit) Bandwidth suara 4khzBandwidth suara 4khz Harus 8000 x 7 = 56kbps for PCMHarus 8000 x 7 = 56kbps for PCM

Data Analog,Sinyal AnalogData Analog,Sinyal Analog

Mengapa modulasi sinyal analog?Mengapa modulasi sinyal analog? Frekuensi yang tinggi dapat memberikan Frekuensi yang tinggi dapat memberikan

efisiensi lebih pentransmisianefisiensi lebih pentransmisian Permits frequency division multiplexing Permits frequency division multiplexing

(chapter 8)(chapter 8) Tipe-tipe modulasiTipe-tipe modulasi

Amplitudo Amplitudo FaseFase FrekuensiFrekuensi

Modulasi Modulasi AnalogAnalog

Bacaan yang dibutuhkanBacaan yang dibutuhkan

Stallings bab 5Stallings bab 5