TUGAS KELOMPOK MATA KULIAH KOMUNIKASI DATA “MODEM”
OLEH : 1. SYAFRIAL NUR M (070411100158) 2. ILFIN (090411100xxx) 3. SUGENG BAGUS RAHARJA (090411100131)
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA UNIVERSITAS TRUNOJOYO MADURA 2011
Modem (MOdulator-DEModulator) adalah sebuah perangkat yang dapat memodulasi sinyal analog carrier untuk mengkodekan informasi digital, dan juga demodulasi seperti sinyal carrier untuk men-decode informasi yang dikirimkan. Tujuannya adalah untuk menghasilkan sinyal yang dapat ditransmisikan dengan mudah dan decode untuk mereproduksi data digital asli. Modem dapat digunakan di setiap sarana transmisi sinyal analog. Informasi yang akan disampaikan berbentuk sinyal digital, yaitu pulsa yang menyatakan nilai 1 & 0. Sinyal digital ini tidak dapat ditransmisikan begitu saja menggunakan radio,karena bandwidth (lebar pita) yang dipakai oleh sinyal digital terlalu lebar.Sinyal ini harus dimodifikasi agar ia dapat ditrasmisikan. Modifikasi terhadap sinyal ini dinamakan modulasi. Modulasi merupakan perubahan parameter dari sinyal carrier menjadi sinyal informasi. Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frekuensinya lebih rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan. Proses modulasi dilakukan pada bagian pemancar. Sedangkan proses kebalikannya yang disebut demodulasi dilakukan pada bagian penerima.
Proses modulasi
membutuhkan dua buah sinyal yaitu sinyal pemodulasi yang berupa dinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier dimana sinyal informasi tersebut ditumpangkan. Dalam demodulasi, sinyal pesan dipisahkan dari sinyal pembawa frekuensi tinggi (carrier). Tujuan dilakukannya proses modulasi antara lain : 1. Untuk memudahkan proses radiasi a. Pada kanal komunikasi berupa udara, diperlukan antena untuk proses pemancaran/radiasi dan penerimaan sinyal. b. Dimensi antena adalah berbanding terbalik dengan frekwensi sinyal yang dipancarkan/diterimanya. 2. Untuk memungkinkan multiplexing jika sebuah media transmisi dapat digunakan oleh beberapa kanal, maka modulasi dapat digunakan untuk
menempatkan masing-masing kanal pada wilayah spektrum frekwensi yang berbeda. Contohnya : teknik fdm pada system telepon.
1. Modulasi Modulasi merupakan proses perubahan suatu gelombang periodik yang menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Gelombang pembawa sinusoidal memiliki 3 parameter yaitu : modulasi amplitudo yang di kenal sebagai amplitude shift keying (ASK), modulasi frekuensi atau frequency shift keying (FSK), modulasi fase atau phase shift keying (PSK). Alat untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem. Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu modulasi analaog dan modulasi digital.
Amplitude shift keying Amplitude
Modulation
(AM)
dilakukan
dengan
melipatgandakan
gelombang pembawa sinusoidal yang ada pada sinyal digital baseband. Pengrimian sinyal pada dilakukan dengan pergeseran amplitudo. Yang mana metode ini dilakuakan dengan cara mengubah-ubah amplitudo. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Yang mana angka 1 merupakan symbol adanya transmisi dan angka 0 merupakan symbol tidak adanya transmisi, hal ini dikenal sebagai on-off keying (OOK).
Namun spectrum sinyal ASK tersebut tidak dapat dipastikan kebenarannya karena angka 1 dan 0 tersebut tergantung pada sifata sinyal yang ditansmisikan. Seorang analis bernama Fourier menunjukkan bahwa spektrum sinyal tersebut berisikan jumlah harmonisa ganjil yang tak terbatas. Artinya saluran tersebut harus memiliki bandwidth yang tak terbatas. Sehingga dilakukan pembatasan hanya sebuah fundamental dan 3 frekuensi saja yang dapat diterima. Biasanya ASK jarang sekali digunakan, karena kesulitannya dalam menentukan level acuan yang dimiliki. Karena setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh distorsi kebisingan atau gangguan yang dihasilkan kekacauan sinyal amplitudo. Sehingga metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja.
Frequency Shift Keying Pengiriman sinyal pada Frequency Shift Keying (FSK) ini dilakukan
dengan menggeser-geser frekuensi. Metode FSK ini memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Biasanya FSK dilambangkan dalam 2 bentuk frekuensi yang berbeda yakni binary 1 dan binary 0, yang dinamakan binary FSK (BFSK). Suatu modulator FSK hanya memiliki 2 sumber frekuensi yang mana akan beralih ke output dibawah kendali sinyal modulasi biner. Yang mana pada gambar dijelaskan bahwa binary 0 sebagai f0 dan binary 1 sebagai f1.
Dibandingkan dengan ASK, FSK memiliki sinyal amplitudo yang konstan. Dengan kata lain FSK memiliki kebisingan dan gangguan lebih banyak. Akan tetapi ini dapat dihapus oleh lintasan sederhana amplitudelimiting dengan meningkatkan kinerja BER. FSK juga merupakan jumlah dari dua bentuk gelombang OOK yang terpisah. Dimana satu mewakili terjadinya binary 1 dan yang satunya mewakili binary 0. Kedua frekuensi tersubut harus memiliki ruang pemisah yang cukup luas untuk menghindari adanya tumpang tindih spektrum OOK individu. Ruang tersebut sebagai batas maksimum dimana pembawa akan termodulasi pada bandwidth tertentu untuk menhindari penyebaran modulasi. Jika dibandingkan dengan ASK, paling tidak FSK memerlukan dua kali lipat sinyal agar setara dengan sinyal ASK.
Ada dua cara untuk mendeteksi FSK yaitu, koheren dan non-koheren. Untuk non-koheren, digunakan deteksi amplop sederhana yang menggangap FSK sebagai dua sinyal OOK tetapi dengan frekuensi pembawa yang berbeda. Setiap frekuensi pembawa yang saling berhubungan akan dipilih dengan bandpass filter. Setiap filter output merupakan sinyal OOK tunggal yang berpusat pada frekuensi
pembawa masing-masing. Sinyal biner 0 pada OOK akan menghasilkan output 1 pada amplop detector. Demikian pula hasil sinyal biner 1 dalam satu output detektor yang berhubungan. Jika output dari detektor bit 0 terbalik dan dijumlahkan dengan yang dari detektor 1 biner, sinyal biner asli dapat digantikan.
Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui perubahan fase
antara dua sumber frekuensi identik yang memiliki fase berlawanan. Oleh karena itu sinyal PSK dapat dianggap sebagai sepasang ASK sinyal, masing-masing dengan frekuensi pembawa yang sama tetapi berlawanan fase. Oleh karena itu spektrum PSK mirip dengan yang OOK. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang memungkinkan fungsi pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Untuk lebih jelasnya, kita membuat istilah Binary Phase Shift Keying (BPSK), dimana sinyal digital biner menyebabkan satu dari dua fase ditransmisikan. Umumnya, jarak waktu π radian (180o). Seperti pada gambar berikut:
Terlihat pada gambar bahwa transmisi biner 1 merupakan penyebab fase 0 dan angka biner 0 merupakan transmisi dari fase π. BPSK memiliki bentuk modulasi amplitudo yang konstan dan oleh karena itu BPSK memiliki laju kasalahan kinerja yang lebih besar untuk rasio S/N jika dibandingkan ASK. Selain itu, sama dengan ASK, BPSK memiliki bandwidth yang lebih sempit dibanding FSK. Sehingga spektrumnya efisien dan memiliki kebisingan yang lebih besar dibanding ASK dan FSK. Pertukaran secaran nonkoheren yang dilakukan pun tidak meminjamkan diri seperti pada ASK dan FSK, sehingga lebih komplek dan mahal. Selain itu, dikarenakan sinyal ditranmisikan melalui perubahan fase, maka memerlukan saluran yang memiliki karakteristik fase yang baik.
Differential Phase Shift Keying DPSK dapat digunakan untuk mengatasi kebutuhan deteksi koheren yang
diperlukan dalam sistem BPSK. bentuk yang paling sederhana dari biner 1 DPSK menyebabkan pergeseran fase π radian, sedangkan biner 0 tidak menyebabkan perubahan fasa, atau sebaliknya. Penerima fase dari masing-masing symbol akan dibandingkan dengan simbol sebelumnya, yang merupakan metode dari penundaan sinyal yang diterima oleh satu simbol panjang dalam waktu yang diperlukan. Satu perubahan fase menunjukkan satu penerimaan, tidak ada perubahan fase 0. Spektrum biner dimodulasi sinyal DPSK mirip dengan sinyal BPSK
Masalah akan timbul ketika serangkaian simbol panjang identik ditransmisikan yang mana tidak ada perubahan fase. Artinya bahwa penerima tidak dapat mengambil sinyal clock dari sinyal masuk dan penerima data maka waktu akan hilang dari posisi optimumnya. Ketika suatu perubahan dalam data pusat tidak terjadi pada penerima mungkin beberapa waktu berlalu sebelum jam dapat memutar kembali dirinya dengan benar, dan kemudian hanya memastikan bahwa pemulihan sirkuit clock disinkronisasi. Selama periode-periode tersebut output data dari penerima mungkin tidak tepat waktunya dan menyebabkan kesalahan. untuk mengatasi ini modem biasanya mengacak data untuk sebuah modulator di pemancar dengan menggunakan sebuah pengacak. Hal ini untuk memastikan bahwa tidak ada simbol yang ditransmisikan terus menerus untuk setiap jangka waktu dan sehingga mengatasi kesulitan di atas.
Quadrature Phase Shift Keying ASK, FSK, BPSK, dan DPSK merupakan contoh dari keying biner. Hal
ini berarti, sinyal modulasi hanya memiliki dua kemungkinan dan menghasilkan modulasi dengan dua symbol. Namun hingga saat ini belum ada alasan mengapa modulator tidak mungkin memiliki lebih dari dua simbol. Modulasi yang seperti ini disebut m-ary di mana m adalah jumlah simbol yang mungkin. Suatu system yang terdiri dari duasimbol, mensyaratkan bahwa data biner dianggap 2 bit yang disebut dibits, untuk memproduksi salah satu dari empat symbol yang memungkinkan. Artinya, masing-masing simbol merupakan salah satu dari empat dibits mungkin. Hal ini dikenal dengan modulasi kuadratur PSK atau modulasi QPSK. Biasanya QPSK menggunakan empat titik pada diagram konstelasi, yang dipisahkan dengan jarak angular yang sama dalam lingkaran. Dengan empat fasa, QPSK dapat mengkodekan 2 bit per simbol untuk meminimasi BER dengan dua kali rate dibandingkan dengan BPSK. Hasil analisis menyatakan bahwa QPSK dapat digunakan untuk melipatgandakan data rate dibandingkan dengan sistem BPSK dengan tetap menjaga bandwidth sinal atau menjaga data rate BPSK tetapi menurunkan bandwidth yang diperlukan hingga setengahnya.
Quadrature Amplitude Modulation Quadrature Amplitude Modulation (QAM) merupakan skema modulasi
yang mewakili data dengan mengubah (memodulasi) amplituda dari dua sinyal carrier. Dua sinyal ini biasanya sinusoid dan terpisah sejauh 900. Oleh karena itu dinamakan carrier kuadratur. Tidak seperti QPSK dimana masing-masing saluran kuadratur dimodulasi dengan sinyal biner, QAM memodulasi saluran I dan Q menggunakan m-ary, berbeda dengan sinyal binary. Seperti gambar berikut:
konstelasi QAM 16-point dapat dicapai melalui dua titik empat-ASK sinyal dengan mengambil data dua pasang sekaligus. Artinya, b1 dan b0 dibits memodulasi carrier-fase dan b3 dan b2 pembawa kuadratur. Perhatikan bahwa masing-masing harus dibit diubah menjadi salah satu dari empat tegangan yang mungkin, masing-masing dengan memodulasi efektifitas ASK pembawa masingmasing. QAM menggunakan ruang sinyal yang lebih efisien daripada PSK. Bukan hanya menempatkan poin sinyal ke keliling lingkaran, poin dapat diposisikan lebih umum di seluruh wilayah lingkaran. Hal ini memungkinkan lebih banyak poin yang akan digunakan, sehingga menyebabkan peningkatan sinyal. Tujuan dalam konstelasi desain sinyal adalah untuk mengatur bahwa jarak antara titik tetangga terdekat bersama-sama tetap sebanding dengan yang BPSK. Oleh karena
itu tidak ada peningkatan level sinyal yang diperlukan dan rasio S / N yang sama dicapai. Dalam QAM, titik-titik konstelasi biasanya disusun pada grid kotak dengan jarak seimbang antara horizontal dan vertikal. Karena data pada sistem telekomunikasi digital biasanya dalam bentuk biner, maka jumlah titik pada setiap grid adalah bilangan pangkat 2 (2,4,8,…). Standar IEEE 802.16d menggunakan dua tipe modulasi QAM yakni 16 QAM dan 64 QAM. Semakin tinggi orde konstelasinya, maka kemungkinan mengirimkan bit per simbol akan semakin besar. Namun demikian, energi dari konstelasi tetap sama. Titik-titik konstelasi ini juga suseptibel terhadap noise dan gangguan lainnya sehingga menghasilkan bit error rate yang lebih besar sehingga semakin tinggi orde QAM maka kemampuan mengirimkan data lebih reliable dibandingkan QAM orde yang lebih rendah. Secara keseluruhan QAM berusaha untuk meningkatkan kecepatan data yang dapat didukung melalui peningkatan kebisingan kekebalan dengan efisiensi penggunaan ruang sinyal tanpa peningkatan kompleksitas sistem.
Trellis-coded modulation Pada kecepatan data lebih dari 9600 bps QAM akan sulit digunakan untuk
menghasilkan jarak yang cukup antara titik dalam konstelasi sinyal yang konsisten dengan kinerja BER yang memadai. Namun, dengan batuan Teralis-kode Modulasi (TCM) akan memperbaiki QAM dan didasarkan pada pengkodean konvolusi dan dapat dimodelkan dengan diagram teralis. Dalam prakteknya TCM hanya digunakan dengan konstelasi QAM relatif lebih besar untuk mengurangi hukuman kecepatan yang diperkenalkan oleh teralis pengkodean, misalnya, 32-titik sistem TCM peta empat data bit ke 5-bit codeword dan karena itu hanya pengalaman hukuman kecepatan empat perlima bahwa dari QAM uncoded.
2. Efek Noise Pada Sinyal Digital Termodulasi
Dalam
sistem komunikasi, keberhasilan penyampaian informasi dari
pengirim (transmitter) kepada penerima (receiver) tergantung pada seberapa akurat penerima dapat menerima sinyal yang ditransmisikan dengan baik dan benar. Pada kenyataannya, seringkali sinyal informasi yang diterima oleh receiver mengalami kerusakan atau kesalahan. Sebagian besar kesalahan pengiriman informasi dalam sistem komunikasi disebabkan oleh noise. Noise (derau) merupakan sinyal lain yang tidak diharapkan dalam sistem telekomunikasi
karena
bersifat
mengganggu terhadap sinyal
asli
serta
kehadirannya tidak bisa ditentukan (acak). Banyaknya noise tidak dapat ditentukan secara pasti, hanya dapat dirumuskan probabilitas ataupun kisaran nilai (range) nya saja. Gangguan yang diakibatkan oleh noise dapat mengubah sinyal informasi, yang menyebabkan gelombang sinus mempunyai sinyal derau yang kecil yang bergabung didalam nya. Sehingga penerima tidak dapat membedakan sinyal informasi yang sebenarnya dari derau yang ditambahkan seperti terlihat pada Gambar 2.1.
Noise juga dapat merusak bentuk sinyal asli, menambah atau mengurangi amplituda nya, memperlambat waktu dan bentuk – bentuk perubahan lainnya. Noise
tidak hanya merusak sinyal analog, tetapi juga menyebabkan sistem
modulasi digital tidak berfungsi seperti tampak pada Gambar 2.2.
Alasan perlunya mengurangi derau/noise dalam sistem komunikasi, antara lain : 1. Meningkatkan sensitifitas rangkaian untuk mendeteksi sinyal yang diinginkan dalam sebuah penerima (receiver), 2. Mengurangi konten harmonis dan fasa derau dalam pemancar (transmitter), 3. Meningkatkan perbandingan sinyal dengan derau (signal to noise ratio)
2.1 Jenis Noise Secara garis besar ada dua jenis sumber noise. Yang pertama disebut external noise (derau yang berasal dari luar perangkat) dan internal noise (derau yang timbul dari perangkat itu sendiri).
2.1.1 Eksternal Noise Derau yang disebabkan oleh atmosfir termasuk noise eksternal. Derau ini bersumber dari gangguan atmosfir di udara (seperti: petir/kilat, radiasi, dan badai), yang diteruskan melalui lapisan ionosfir ke dalam jaringan gelombang radio. Derau ini mempengaruhi keadaan propagasi gelombang radio, karena memiliki intensitas yang berubah-ubah terhadap frekuensi, waktu, keadaan bumi, keadaan udara, dan sebagainya. Noise yang disebabkan oleh gangguan yang berasal dari luar bumi disebut cosmic noise. Gangguan ini sangat terasa pada saat receiver bekerja pada frekuensi diatas 20 MHz. Intensitas derau ini berubah – ubah dari waktu ke waktu dan sumber nya tidak merata di angkasa, tetapi terpusat di beberapa tempat tertentu. Disamping itu, ada juga noise yang disebabkan oleh
perbuatan manusia (man made noise). Seperti adanya pembakaran, sistem saklar, dan relay. Sumber derau lain disebut black body radiation (radiasi dari benda – benda berwarna hitam) yang banyak terjadi pada transmisi radio. Hampir semua benda berwarna hitam memancarkan energi melalui suatu spektrum yang luas. Demikian pula benda–benda yang lebih panas, lebih besar pula energi yang dipancarkannya. Biasanya energi ini lebih banyak dihamburkan bila panjang gelombang getarannya lebih pendek. Misalnya benda–benda pada suhu biasa akan memancarkan energi pada frekuensi 10 GHz, namun kebanyakan radiasi bendabenda demikian terdapat pada sinar inframerah yang panjang gelombangnya sangat panjang. Hal yang sama terjadi pada sinar matahari, dimana energi ini dipancarkan sebagai cahaya yang dapat dilihat. Demikian pula sinar ultraviolet. Energi tersebut dilepaskan selama kilatan pertama dari bom nuklir yang sebenarnya terdiri dari sinar X dan sinar Gamma.
2.1.2 Internal Noise Beberapa jenis internal noise yang terdapat dalam sistem komunikasi digital diantaranya adalah thermal noise, shot noise, flicker noise, white noise, dan noise kuantisasi. 1. Thermal noise Thermal noise atau sering juga disebut dengan Johnson Noise merupakan suatu fenomena noise yang berhubungan dengan suhu material. Semakin tinggi suhu komponen daya noise akan semakin besar. Thermal Noise tidak terjadi pada suhu 0oK(-273oC). Contoh nya adalah white noise. White noise (derau putih) merupakan suatu noise dengan kerapatan spektral daya yang merata pada seluruh komponen frekuensinya. Dikatakan white noise karena berpedoman pada kenyataan bahwa sebenarnya cahaya putih merupakan kumpulan dari berbagai warna yang dapat diuraikan secara merata melalui suatu spektrum. Demikian pula dengan white noise yang juga terdiri dari berbagai
sumber derau, serta lebar daerah energi elektron dan molekul-molekul yang merupakan pembangkit derau tersebut.
Gambar 2.1.1 bentuk white noise dalam suatu saluran komunikasi. 2. Shot noise Shot noise disebabkan oleh aliran elektron berupa emisi elektron dalam konduktor, dan terutama terjadi pada komponen aktif. Shot noise akan memperbesar daya noise. 3. Flicker noise Flicker noise berkaitan dengan ketidakteraturan hubungan dan permukaan pada katoda semikonduktor. Kehadiran noise ini disebabkan oleh terjadinya fluktuasi konduktivitas medium. Flicker noise memperbesar daya noise sebanding dengan panjang gelombang. Noise ini terjadi pada komponen yang memiliki frekuensi dibawah 100 Hz. 5. Noise kuantisasi Noise kuantisasi timbul pada saat proses pengubahan sinyal analog menjadi sinyal digital akibat pembulatan level sinyal kontinyu ke harga-harga yang diskrit dan terutama dirasakan pada sinyal yang memiliki level rendah. Noise kuantisasi menyebabkan timbulnya kesalahan dalam regenerasi sinyal.
3. Equalizers
Semua sinyal yang diterima oleh receiver dapat mengalami distorsi di sepanjang jalur perjalanannya dari transmitter. Distorsi yang terjadi pada amplitudo dapat menimbulkan masalah baik audio dan sinyal data sehingga perlu adanya kontrol yang dilakukan secara ketat pada sinyal analog tersebut. Distorsi pada fase memiliki pengaruh yang kecil pada kejelasan fase distorsi tersebut. Namun, di mana modem yang digunakan untuk mengirimkan data melalui saluran telepon, efek distorsi fasa dapat menyebabkan penurunan kecepatan bit rate ratio. Sebuah perangkat yang dikenal sebagai equalizer digunakan untuk menghilangkan distorsi pada fase dan amplitudo yang timbul selama di perjalanan. Cara kerja equalizer yaitu dengan melakukan penyaringan, sehingga semua efek dari saluran dan equaliser mengeluarkan respon datar pada amplitudo dan respon linear pada fase . Untuk mencapai situasi ini, modem harus mengetahui respon yang diberikan oleh channel. Sayangnya setiap kali modem yang digunakan, terutama dalam skenario dial-up, jalur fisik mungkin berbeda, dan memiliki respon saluran yang berbeda pula. Kecepatan data yang lebih rendah menunjukkan pulsa yang cukup besar dan memiliki respon frekuensi harmonik yang relatif rendah. Modem untuk tingkat tersebut menggunakan equalizer dengan tingkat komromi tetap, yang bekerja optimal untuk saluran yang umum dan mempertahankan Bit Error Rate yang diterima dan umumnya terletak di pemancar. Pada kecepatan data yang lebih tinggi, maka equalizer adaptif yang harus digunakan, untuk menyesuaikan saluran tertentu. Equalizer tersebut memiliki kontrol atas proses penyaringan dan dalam implementasinya menggunakan pengolahan sinyal digital (Digital Signal Processing/DSP). Ada dua metode adaptasi: pada pada awalnya transmisi sinyal singkat dikirim dengan menggunakan pola yang dikenal. Sejak receiver menerima pola tersebut, proses equalizer bekerja hingga receiver memberikan respon yang optimal. Kecepatan respon yang diberikan oleh receiver sangat bervariasi karena beberapa alasan (misalnya variasi suhu, dsb) dan bisa menyebabkan terjadinya masalah atau error yang cukup signifikan. Atau, beberapa equalizers terus memantau dan menyesuaikan seluruh transmisi yang sedang bekerja yang
bertujuan untuk mengurangi masalah-masalah yang berkaitan dengan aktivitas sinyal analog tersebut.
4. Kapasitas Channel Kapasitas channel menyatakan besarnya kecepatan yang mana data dapat ditransmisikan melalui suatu path/saluran komunikasi yang diberikan dibawah kondisi-kondisi tertentu yang diebrikan. Terdapat 4 hal yang saling berhubungan satu sama lain : 1. Data rate : adalah kecepatan, dalam bit per second (bps), dimana data dapat berkomunikasi. 2. Bandwidth : adalah bandwidth dari sinyal transmisi yang dimiliki oleh transmitter dan sifat dasar medium transmisi, dinyatakan dalam cycles per second, atua hertz. 3. Noise : level noise rata-rata yang melalui path komunikasi. 4. Error rate : kecepatan dimana error dapat terjadi. Kapasitas channel dibatasi oleh medium yang digunakan selama proses transmisi atau dari sumber-sumber lainnya. Shannon(1948, hal 379-423, dan 623-656) memiliki formula untuk menentukan besar kapasitas channel : C = W log2 (1 + S/N) Dimana :
C : kapasitas channel W : bandwidth dari channel S/N : rasio sinyal terhadap noise
misal : dianggap suatu channel dengan bandwidth 3100 Hz, dan ratio S/N suatu line 1000:1, maka C = 3100 log2 (1+1000) = 30894 bps.
(note : semua nilai-nilai C yang didapat dalam contoh adalah gambaran maksimum untuk ukuran transmisi, dianjurkan menggunakan data rate yang lebih kecil). Shannon membuktikan bahwa jika information rate yang sebenarnya pada suatu channel lebih kecil daripada kapasitas bebas error, kemudian secara teori memungkinkan untuk dipakai suatu kode sinyal yang sesuai untuk memperoleh transmisi bebas error yang melalui channel. Gambar 4.1 menggambarkan efisiensi suatu transmisi secara teori.
Gambar 4.1 Data rate dapat ditingkatkan dengan peningkatan baik pada kekuatan sinyal atau bandwidth. Tetapi dengan kekuatan sinyal yang meningkat maka timbul nonlinearitas dalam sistim sehingga meningkatkan intermodulation noise. Juga dengan semakin lebarnya bandwidth, noise makin mudah masuk ke sistim. Dengan demikian peningkatan W maka S/N menurun.
5. Modem Secara Umum Proses kerja pada sebuah perangkat modem pada umumnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Komponen-komponen tersebut bekerja secara bersamaan.
Komponen yang bekerja di dalam saluran pemancar (transmitter path) adalah sebagai berikut :
Scrambler : mengacak aliran data masukan untuk mencegah string panjang baik biner 1 atau 0. Ini membantu baik proses modulasi dan jam pemulihan.
Encoder : Berperan dalam mengontrol kesalahan
Modulator : Untuk Mengkonversi sinyal data, yang berbentuk digital ke dalam bentuk analog.
Filter dan Amplifier : Filter membatasi bandwidth sinyal output dari modulator untuk menyocokkan dengan saluran yang diizinkan. Amplifier memungkinkan kekuatan
sinyal harus
disesuaikan ke
tingkat yang
optimal untuk baris. Dan komponen yang bekerja pada saluran penerima (receiver path) :
Filter dan Amplifier : Filter bertugas memastikan bahwa sinyal bandwidth yang diterima masih dalam batas untuk memastikan bahwa tidak ada noise yang tidak diinginkan muncul pada input demulator untuk meminimalkan kesalahan. Amplifier bertugas memastikan bahwa sinyal dapat masuk ke modulator penerima (receiver) secara benar.
Equalizer.
Demodulator : bertugas melakukan operasi yang mengembalikan sinyal yang pada awalnya diubah oleh modulator.
Decoder : Mencoba untuk menghapus setiap kesalahan dan strip off redundansi bit yang diperkenalkan oleh kesalahan pengkodean proses pada pemancar.
Descrambler : Melakukan operasi kebalikan dari komponen scrambler yaitu mengembalikan aliran data yang sebelumnya telah diacak untuk kemudian diterima oleh penerima data (receiver).
Clock : Memberikan referensi waktu yang akan mengatur laju data pada pemancar.
Clock Recovery : Memastikan kesesuaian waktu pengiriman dengan waktu penerimaan.
6. ITU-T ITU
(International
Telekcomunication
Union)
merupakan
badan
internasional yang bertugas menetapkan standarisasi telekomunikasi internasional. Ketika telepon dimasukkan ke dalam layanan internasional, ITU mengambil alih tugas standarisasi penggunaan layanan telepon. Pada dasarnya terdapat 3 sektor utama yang dimiliki oleh ITU : 1. Sektor komunikasi radio (ITU-R) 2. Sektor Telekomunikasi Standarisasi (ITU-T) 3. Pembangunan Sektor (ITU-D) Tugas ITU-T adalah membuat rekomendasi teknis tentang telepon, telegraf,
dan
antarmuka
komunikasi
data.
Beberapa
standar
yang
direkomendasikan dan diakui oleh dunia internasional ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Keterangan :
V.21 adalah rekomendasi ITU-T untuk komunikasi full-duplex antara dua analog modem dial-up menggunakan modulasi frekuensi audio-shift keying pada 300 baud untuk membawa data digital pada 300 bit / s.
V.23 adalah rekomendasi ITU-T untuk komunikasi half-duplex antara dua analog modem dial-up menggunakan modulasi FSK sampai dengan 600 atau 1200 baud untuk membawa data digital hingga 600 atau 1200 bit / s masingmasing.
V.27ter adalah rekomendasi ITU-T untuk modem half-duplex, yang memungkinkan 2400 dan 4800 bit / s (PSK modulasi).
V.29 merupakan rekomendasi ITU-T untuk modem, memungkinkan 4,8 kbit / s, 7,2 kbit / s dan 9,6 kbit / s transfer mode (PSK dan modulasi QAM).
V.32 adalah rekomendasi ITU-T untuk modem beroperasi sebagai full-duplex pada sirkuit 4-kawat, atau setengah-dupleks pada sirkuit yang dua-kawat, yang memungkinkan transfer data dua arah di kedua 9,6 kbit / s atau 4,8 kbit / s pada tingkat simbol 2.400 baud bukan dari 600 baud standar V.22.
V.32bis adalah rekomendasi ITU-T untuk modem, memungkinkan hingga 14.4 kbit / s transfer data bidirectional. Tambahan lainnya yang ditetapkan adalah kecepatan transfer data 12,0 kbit / s, 9,6 kbit / s, 7,2 kbit / s, dan 4,8 kbit / s. Standar ini telah diperpanjang oleh produsen beberapa modem untuk memungkinkan transfer data bidirectional tingkat 19,2 kbit / s, tetapi tidak pernah disahkan sebagai standar V.32ter. Modem ini non-standar ITU-T sering disebut sebagai 'V.32terbo' modem.
V.34 (09/94) adalah rekomendasi ITU-T (menggantikan) untuk modem, sehingga sampai 28.8 kbit / s transfer data bidirectional.
V.90 adalah rekomendasi ITU-T untuk modem, memungkinkan 56 kbit / s download dan 33,6 kbit / s uploadV.92, dikembangkan kemudian pada tahun 1999 untuk menggantikan V.90.
V.92 adalah rekomendasi ITU-T, berjudul Perangkat tambahan untuk Rekomendasi V.90, yang menetapkan standar modem yang memungkinkan dekat 56 kbit / s download dan 48 kbit / s tarif upload.
7. Modem Lainnya Modem tidak terbatas
pada
penggunaan melalui
saluran telepon
standar. Pada kenyataannya dimanapun terdapat persyaratan untuk mengirim data melalui pembawa dari beberapa deskripsi sebelumnya, maka penggunaan midem dapat diterapkan. Salah satu sarana yang dapat dimanfaatkan untuk transmisi modem adalah pada kabel jaringan TV(CATV). Saluran TV yang dikirim melalui kabel menggunakan frekuensi division multiplexing (FDM), dimana setiap saluran mengalokasikan porsi yang unik dari spektrum yang tersedia. Pada prinsipnya, ini identik dengan TV terestrial yang disampaikan melalui sinyal-sinyal radio untuk tempat tinggal. Puluhan, atau bahkan ratusan, saluran dapat ditransmisikan dengan menggunakan operasi radio pada pita UHF. Setiap saluran TV memiliki bandwidth 6 MHz. Satu, atau lebih, 6 MHz saluran dapat dialokasikan
untuk
transmisi data. Seperti halnya dalam kasus rangkaian telepon, kabel modem digunakan untuk mengkonversi sinyal data biner ke sinyal RF (Radio Frequency)
dan sebaliknya. Pembagi (Spliter) digunakan di dalam rumah (Gambar 7.1) untuk membagi data dan saluran TV dan mengarahkan masing-masing sinyal baik peralatan komputer atau TV.
Gambar 7.1 Data ditransmisikan
ke
arah
hilir yaitu
ke
rumah-rumah melalui
saluran 6 MHz tunggal dengan menggunakan 64-poin (atau 256-poin) konstelasi QAM (Quadrature Amplituda Modulation). Tingkat sektor hilir dapat sebanyak 30 Mbps dan tingkat hulu 2,5 Mbps. Meskipun angka in cukup besar,namun digunakan oleh beberapa lokasi rumah dan bandwidth pengguna sehingga tergantung pada jumlah pengguna dan waktu pemakaian. Selain penggunaan saluran kabel, jaringan transmisi data juga dapat dibangun dengan saluran tanpa kabel (nirkabel/wireless). Penggunaan saluran nirkabel pada modem memungkinkan penggunaan modem dari beberapa tempat sesuai coverage (area) operator jaringan wireless tertentu. Meskipun dapat digunakan secara bebas tanpa adanya pembatasan tempat, namun penggunaannya memiliki tingkat keamanan yang lebih lemah dari pada menggunakan jaringan kabel karena rentan terhadap adanya interfensi dari pengguna lain. Maka dari itu dibutuhkan tingkat pengamanan yang lebih baik.
