LINE CODING

Latar Belakang

Di zaman era globalisasi ini, manusia sangat bergantung denganinformasi. Informasi merupakan hasil pengolahan data yang disajikan sedemikian rupa agar dapat memberi arti atau persepsi tertentu kepada para pembaca.

Oleh karena besar ketergantungan menusia terhadap informasi, makakualitas informasi harus selalu ditingkatkan. Beberapa faktor penentu kualitas informasi adalah keakuratan, ketepatan waktu, relevansi, dan kemudahan untuk memperolehnya. Komputer merupakan alat bantu pengolahan data yang dapat diandalkan. Tidak hanya kecepatannya, melainkan juga keakuratan dan daya tahannya untuk melakukan pemrosesan data dalam jumlah yang besar.

Komputer juga dapat menyimpan informasi dalam rangakaian bit 0 – 1 dalam sebuah string biner. Keterbatasan media penyimpanan dan kemampuan transmisi data berukuran besar yang relative lambat.

1.      Line Coding

            Line coding adalah suatu proses konversi data digital menjadi sinyal digital,dengan asumsi bahwa data berisi atau berbentuk fax, angka, gambar,audio, atau video yang disimpan dalam memori komputer sebagai bit squence. Line coding juga merupakan metoda untuk merubah simbol dari sumber ke dalam bentuk lain untuk ditransmisikan dan dapat merubah pesan-pesan digital ke dalam deretan simbol baru yang disebut dengan proses encoding.

Tujuan line coding,antara lain :

1.    Merekayasa spektrum sinyal digital agar sesuai dengan medium transmisiyang akan digunakan.

2.    Dapat dimanfaatkan untuk proses sinkronisasi antara pengirim dan penerima (sistem tidak memerlukan jalur terpisah untuk clock).

3.    Dapat digunakan untuk menghilangkan komponen DC sinyal (sinyal denganfrekuensi 0) Komponen DC tidak mengandung informasi apapun tetapimenghamburkan daya pancar.

4.    Line coding dapat digunakan untuk menaikkan data rate.

5.      Beberapa teknik line coding dapat digunakan untuk pendeteksian kesalahan.

Berdasarkan level sinyal yang digunakan, line coding dapat dikatagorikan sbb.:

a.       Unipolar : menggunakan level +v, 0

b.      Polar (antipodal) : menggunakan level +v, -v

c.       Bipolar (pseudoternary): menggunakan level +v, 0, -v

2.    Karakteristik Line Coding

Adapun beberapa hal yang harus diperhatikan dalam mengetahui karakteristik line coding adalah sebagai berikut :

a.    Elemen data dan elemen sinyal

Pada komunikasi data,elemen data merupakan entity terkecil sedangkanelemen sinyal merupakan unid terpendek dari sinyal digital,dengan kata lainelemen data adalah apa yang kita butuhkan untuk dikirim,sedangkan elemensinyal adalah apa yang dapat kita kirim.

b.      Data rate dan sinyal rate

adalah sejumlah elemen data dalam unid BPS (Bit persecond)sedangkan sinyal rate adalah sejumlah elemen sinyal dalam satuan unid baud.Rumus yang digunakan untuk menghitung sinyal rate adalah

S = C x N x 1/R

dimana ;   S = Sinyal rate

C = Nilai konstanta ½

R = Elemen sinyal

N = Data rate

c.       Bandwidth (lebar pita)

Bandwidth adalah suatu sistem komunikasi elektronika yangmengirimkan informasi dengan memancarkan energi elektromagnetik. Energielektromagnetik ini dapat berjalan sebagai sebuah tegangan atau arus yangmelalui dawai sebagaimana emisi radio melintasi udara dan cahaya. Untuk mengirim informasi, sistem komunikasi harus menggunakan spektrumelektromagnetik dalam jumlah atau range tertentu. Bandwidth menunjukkanukuran kapasitas jalur transmisi yang dinyatakan dalam satuan, yakni:

·         Baud (Bd) adalah kecepatan modulasi

·         Bit perdetik (Bps) adalah kecepatan sinyal

·         Karakter perdetik (Cps) adalah kecepatan transmisi

d.      Baseline Wandering

Baseline adalah rata – rata kekuatan sinyal yang diterima oleh penerima.

e.       Komponen DC

f.       Sinkronisasi bit

g.      Deteksi bit in error

h.      Mengurangi noise

                                       Noise adalah tambahan sinyal yang tidak diinginkan yang masuk dimana pun diantara pengirim dan penerima. Noise dibagi dalam 4 kategori ,yaitu:

1.      Thermal Noise

·         disebabkan oleh agitasi thermal electron dalam suatu konduktor 

·         sering dinyatakan sebagai white noise

·         tidak dapat dilenyapkan

·         besar thermal noise (dalam watt) dengan bandwidth W Hz

·         dapat dinyatakan sebagai: 

N= k TW

Dimana;

N = noise power dencity

k = konstanta Boltzman = 1,38033 x 10 J /° K 

T = temperature (°K)

2.      Intermodulation Noise

Disebabkan sinyal pada frekuensi – frekuensi yang berbeda tersebar pada mendium pada transmisi yang sama sehingga menghasilkan sinyal pada suatu frekuensi yang merupakan penjumlahan atau pengalian dari frekuensi – frekuensi asalnya. Misalnya, sinyal dengan frekuensi f1 dan f2 maka akan menggangu sinyal dengan frekuensi f1 + f2. Hal ini timbul karena ketidak linearan transmitter, receiver atau sistem transmisi.

3.      Crosstalk 

·         suatu penghubung antar sinyal yang tidak diinginkan

·         dapat terjadi oleh hubungan elektrikal antara kabel yang berdekatan dandapat pula karena energi dari gelombang mikro

4.      Impulse Noise

·         terdiri dari pulsa – pulsa tak beraturan atau spike noise dengan durasi pendek dan dengan amplitude relative tinggi

·         dihasilkan oleh kilat, kesalahan dan cacat pada sistem komunikasi

·         noise ini merupakan sumber utama kesalahan komunikasi data digital danhanya merupakan gangguan kecil bagi data analog.

i.        Kompleks

Macam-macam tehnik pengkodean :

a.       Data Digital, Sinyal Digital 

b.      Data Analog, Sinyal Analog

c.       Data Digaital, Sinyal Analog

d.      Data Analog, Sinyal Analog

3.              MACAM – MACAM  TEHNIK  PENGKODEAN

         I.               Data Digital,Sinyal Digital

Data digital merupakan data yang memiliki deretan data yang berbedadan memiliki ciri-ciri tersendiri. Salah satu contoh data digital adalah teks, bilangan bulat dan berbagai karakter lain.tetapi permasalahannya adalah bahwa data dalam bentuk karakter yang dapat dipahami manusia tersebuttidak dapat langsung ditransmisikandengan mudah dalam sistem komunikasi.Data terlebih dahulu harus diubah dalam bentuk biner. Jadi suatu data digitalakan ditransmisikan dalam deretan bit. Sedangkan sinyal digital merupakansinyal untuk menampilkan data digital .salah satu contohnya adalah rangkaian voltase pulsa yang berbeda dan tidak terjadi secara terus-menerus yang dapatmemberikan sinyal digital melalui transmitter digital. Sinyal Digital adalah sinyal yang secara terus menerus bergerak dengan amplitudo yang mengalami perubahan secara ekstrim, seperti contoh pada gambar di atas.

Istilah-istilah yang berhubungan erat dengan data digital dan sinyal digital adalah sebagai berikut :

a.       Elemen sinyal adalah tiap pulsa dari sinyal digital. Data biner ditransmisikan dengan meng-code-kan tiap bit data menjadi elemen-elemen sinyal.

b.      Unipolar adalah semua elemen sinyal yang mempunyai tanda yang sama,yaitu positif semua atau negative semua.

c.       Sinyal polar adalah elemen-elemen sinyal dimana salah satu logic statenya diwakili oleh level tegangan positif dan yang lainnya oleh level tegangan negatif.

d.      Durasi atau lebar suatu bit adalah waktu yang diperlukan oleh transmiter untuk memancarkan bit tersebut.

e.       Modulation rate adalah kecepatan dimana level sinyal berubah, dinyatakan dalam bauds ataau elemen sinyal perdetik.

f.       Istilah mark dan space menyatakan digit biner ‘1’ dan ‘0’.

1.1       Non-Return to Zero (NRZ)

·         Pada sinyal NRZ, pulsa untuk menyatakan bit “1” tidak kembali ke nol (Non Return to Zero = Tidak Kembali ke Nol)

·         NRZ bisa unipolar maupun polar

 

Format ini dibagi menjadi 4 :

a.       Non-Return To Zero (NRZ-L)

yaitu suatu kode dimana tegangan negative dipakai untuk mewakili suatu biner dan tegangan positif dipakaiuntuk mewakili biner lainnya.

b.      Non-Return To Zero Inverted (NRZ-I)

yaitu suatu kode dimana suatu transisi (rendah ketinggi atau tinggi ke rendah) pada awal suatu bit time akan dikenal sebagai biner ‘1’ untuk bit time tersebut. Bila tidak ada transisi berarti biner ‘0’.dengan demikian NRZI merupakan salah satu contoh dari differensial enconding (penyandian deferensial).

Keuntungan penyandian diferesial : lebih kebal noise,tidak dipengaruhi level tegangan.

Kelemahan dari NRZ-L maupun NRZ-I : keterbatasan dalam komponen dc dan kemampuan sinkronisasi yang buruk.

c.       Non-Return To Zero (NRZ – M) : level berubah bila ada bit “1”

Non-Return To Zero (NRZ - S) : level berubah bila ada bit “0” 

 

1.1       Return to zero (RZ)

·         Pada sinyal RZ, pulsa untuk menyatakan bit “1” kembali ke nol (Return to Zero = Kembali ke Nol)

·         50% unipolar

1.1       AMI (Alternate Mark Inversion)

·         Bit ”1” dinyatakan dengan tegangan yang berganti-ganti (alternate) antara +V dan –V

Sandi bipolar 

1.1       ADI (Alternate Digit Inversion)

·         Sandi ADI menginversikan (membalik) setiap bit yang kedua (genap)

Bit ”0” menjadi bit ”1”

Bit ”1” menjadi ”0”

·         Tanda X menandai bit yang harus diinversi

1.1       HDB3 (High Density Bipolar 3)

·         Sandi HDB3 membatasi adanya deretan bit “0” yang panjang menjadi maksimum 3 bit saja.

Jika terjadi deretan bit ”0” yang lebih dari 3 bit, maka akan dicegah dengan cara mengganti satu atau dua bit ”0” tersebut dengan suatu pulsa menurut aturan yang telah ditentukan.

1.1       CMI (Coded Mark Inversion)

·         Pada sandi CMI, bit “1” dinyatakan dengan keadaan positif (+V) dan negatif (-V) secara berganti-ganti.

·         Bit ”0” dinyatakan dengan keadaan negatif untuk ½ interval bit yang pertama dan keadaan positif untuk ½ interval bit yang kedua.

1.1       Multylevel Binary

Format pengkodean ini diarahkan untuk mengatasi ketidak-efesienan kode NRZ. kode ini menggunakan lebih dari 2 level sinyal. Keunggulan biner multilevel terhadap NRZ adalah kemampuan sinkronisasi yang baik tidak menangkap komponen dc dan pemakaian bandwidth yang lebih kecil, dapat menampung bit informasi yang lebih banyak. Kekurangan dibanding NRZ adalah Diperlukan pesawat penerima yang mampu membedakan 3 level (+A, -A, 0)sehingga membutuhkan 3 db kekuatan sinyal dibanding NRZ untuk  probabilitas kesalahan bit yang sama.

1.2       Biphase

Biphase merupakan format pengkodean yang mengatasi keterbatasan kode NRZ. Pada biphase terdapat 2 tehnik , yaitu Manchester dan Diferential Manchester.

·         Manchester

§  Bit “1” dinyatakan oleh pulsa yang setengah prioda pertamanya memiliki level high dan setengah perioda sisanya memiliki level low

§  Bit “0” dinyatakan oleh pulsa yang setengah perioda pertamanya memiliki level low dan setengah perioda sisanya memiliki level high

§  Jadi setiap bit dinyatakan oleh pulsa-pulsa yang berganti level pada pertengahan bit

§  Karakteristik Manchester coding:

o   Timing recovery mudah

o   Bandwidth lebar

 

Diferential Manchester (D- Manchester)

§  Setiap bit dinyatakan oleh pulsa-pulsa yang berubah level di pertengahan bit

§  Bit “1” dikodekan dengan tidak adanya transisi level di awal bit

Bit “0” dikodekan dengan adanya transisi level di awal perioda bit

Keuntungan rancangan biphase :

a.       sinkronisasi : karena adanya transisi selama tiap bit time, pesawat penerima dapat menyinkronkan transisi tersebut atau dikenal sebagai self clocking codes.

b.      tidak ada komponen Dc.

c.       deteksi terhadap kesalahan : ketiadaan dari transisi yang diharapkan dapat dipakai untuk mendeteksi kesalahan.

1.1       B8ZS

·         Berbasis AMI

·         Jika ada 8 nol berurutan dan pulsa sebelumnya merupakan pulsa positif maka semua nol itu dikodekan menjadi 000+-0-+

·         Jika ada 8 nol berurutan dan pulsa sebelumnya merupakan pulsa negatif maka semua nol itu dikodekan menjadi 000-+0+-

Ada dua pulsa yang melanggar aturan AMI

1.1       mBnB

·         Memetakan satu blok informasi yang terdiri dari m bits ke dalam n bits

·         n > m ; biasanya n = m+1

·         Manchester code dapat dilihat sebagai kode 1B2B

·         4B5B digunakan pada FDDI

·         8B10b digunakan pada Gigabit Ethernet

·         64B66B digunakan pada 10G Ethernet

1.2       Modulation Rate

Sewaktu tehnik pengkodean digunakan maka perlu perlu dibuat perbedaan yang jelas antara kecepatan data (yang dinyatakan dalam bit perdetik) dan kecepatan modulasi (dinyatakan dalam bauds). kecepatan data ataau kecepatan bit dapat dirumuskan sebagai berikut :

Data Rate = 1/durasi bit

Rate modulation(kecepatan modulasi) adalah kecepatan dimana elemen-elemen sinyal terbentuk.

1.3       Tehnik Scrambling

Tehnik bifase memerlukan kecepatan persinyalan yang tinggi relatif terhadap kecepatan data sehingga lebih mahal pada aplikasi jarak jauh. oleh sebab itu digunakan tehnik scrambling dimana serangkaian level tegangan yang tetap pada line diganti dengan serangkaian pengisi yang akan melengkapi transisi yang cukup bagi clock receiver untuk mempertahankan sinkronisasi.

II.              Data Digital,Sinyal Analog

Contoh umum transmisi data digital dengan menggunakan sinyal analog adalah Public Telephone Network. Perangkat yang dipakai adalah modem yang dapat mengubah data digital ke sinyal analog, dan sebaliknya. Sinyaldengan bentuk yang bervariasi secara kontinu. Contoh : Sinyal Electric & Optical. DATA Digital juga dapat dikirim sebagai SINYAL Analog melalui proses modulasi. Contoh : Komunikasi melalui Modem. SINYAL Analog adalah SINYAL yang secara terus menerus bergerak dengan amplitudo yang mengalami perubahan secara kontinu / analog, seperti contoh pada gambar  berikut :

Pada transmisi sinyal analog jarak jauh, digunakan amplifier untuk memperkuat sinyal. Namun hal ini mengakibatkan timbulnya noise pada sinyal. Untuk data analog hal ini masih dapat ditolerir, tapi untuk data digital hal ini akan menimbulkan kerusakan pada data.

1.      Teknik – Teknik Penyandian

Ada tiga tehnik dasar penyandian untuk mengubah ata digital menjadisinyal analog:

a.       Amplitude – Shift keying (ASK)

Dua biner diwakilkan dengan dua amplitudo frekuensi pembawa yang berbeda. Salah satu amplitudo adalah 0; yaitu 1 digit biner yang ditunjukanmelalui keberadaan sinyal pada amplitudo yang konstan dari suatu sinyal pembawa.

b.      frequency – Shift Keying 

Dua biner diwakili dua frequenci berbeda yang dekat denagan pembawa frequensi.

c.       Phase - Shift Keying 

Biner 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase yang samaterhadap sinyal yang dikirim sebelumnya dan biner 1 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase yang berlawanan dengan sinyal yangdikirim sebelumnya.

I.              Data Analog Sinyal Digital

Proses transformasi data analog ke sinyal digital dikenal sebagaidigitalisasi. 3 hal yang paling umum terjadi pada setelah proses digitalisasi :

a.       Data digital dapat ditrasmisikan menggunakan NRZ-L.

b.      Data digital dapat disandaikan sebagai sinyal digital yang memakai kodeselain NRZ-L.

c.       Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog menggunakan salah satu tehnik modulasi.

II.              Data Analog Dan Sinyal Analog

Dua alasan proses data analog sinyal analog :

a.       Diperlukan frekuensi yang tinggi untuk transmisi yang efektif

b.      Antena yang diperlukan akan menjadi beberapa kilometer pada diameternya.