TRANSMISI MEDIA TRANSMISI Sofyan Basuki ST MT sofmae
TRANSMISI & MEDIA TRANSMISI Sofyan Basuki, ST, MT sofmae 4@gmail. com Teknik Elektro – Universitas Jenderal Ahmad Yani Bandung – Cimahi 2011
Transmisi � � � Secara umum merupakan suatu proses penjalaran/ penyaluran suatu bentuk energi dari satu titik ke titik yang lainnya. Dalam telekomunikasi merupakan suatu proses pengiriman atau pemindahan informasi antar satu titik ke titik lainnya dalam suatu sistem atau jaringan telekomunikasi yang dibatasi oleh suatu jarak endto-end sangat jauh. Dalam jaringan telekomunikasi, transmisi digunakan untuk menghubungi pelanggan dengan sentral atau sentral dengan sentral.
Konsep dasar sistem transmisi Faktor yang mempengaruhi keberhasilan dari suatu transmisi data yaitu: � Kualitas sinyal yang ditransmisikan � Karakteristik atau jenis media transmisi Media transmisi merupakan suatu penghubung fisik antara TX & RX dalam sistem transmisi.
Model Transmisi
Jenis Transmisi Analog � � Sinyal Analog ditransmisikan tanpa mengetahui isinya Bisa berupa data analog atau digital Terjadi atenuasi jika melebihi jarak yang ditentukan Untuk memperkuat sinyal dipergunakan amplifier, tetapi bisa menguatkan “noise” Transmisi Digital � Sangat memperhatikan isi � Integritas sinyal sangat dipengaruhi oleh noise, atenuasi dll. � Menggunakan repeater � Repeater menerima sinyal � Meng-”extract” bit pattern � Mengirim ulang � Atenuasi bisa ditanggulangi � Noise tidak diperkuatkan
Terminologi transmisi Hubungan langsung (direct link) → tanpa perantara � Point-to-point � Multipoint Jenis komunikasi � Simplex → komunikasi satu arah � Half duplex → komunikasi dua arah, tetapi saling bergantian � Full duplex → komunikasi dua arah pada waktu yang bersamaan. �
Tahapan pentransmisian Tahapan transmisi: � Perubahan bentuk informasi � Multiplexing � Pentransmisian melalui media � Proses depacking/demultiplexing Parameter yang mempengaruhi transmisi � Signal power level (tingkat kekuatan sinyal) � Attenuation distortion (cacat redaman) � Delay distortion (cacat kelambatan) � Noise (derau) � S/N ratio atau SNR � BER
Signal power level (1/2)
Signal power level (2/2) Relative power level. Jika yang diperbandingkan adalah daya yang besarnya berubah atau tidak tetap. Absolute power level Jika yang diperbandinglan adalah daya yang besarnya tetap dengan suatu level acuan yaitu 1 W atau 1 m. W
Logaritma & perhitungan d. B Some Examples The ratio of 16 times = 2 x 2 x 2 which is +3 d. B + 3 d. B = + 12 d. B. A gain of 500 is simply 1000 divided by 2 or +30 d. B - 3 d. B = 27 d. B. 1/2000 is - 30 d. B – 3 d. B = - 33 d. B. -14 d. B = -20 d. B + 3 d. B or -20 d. B + 6 d. B which is 1/100 x 4 = 1/25 th. Make up some of your own and test it with a calculator. � loga (x) = logb (x) / logb (a) � log 2 (x) = log 10 (x)/log 10 (2) = log 10 (x)/0. 3 = 3. 333 log 10 (x) � Example: log 2 (100) = 3. 333 (2) = 6. 666
d. B Calculation without calculator Num 1 1, 6 2 2, 5 3 4 5 6 7 8 9 10 d. B 0 2 3 4 5 6 7 8 8, 5 9 9, 5 10 Num 10. 000 40 d. B num 37 = 15, 6 d. B (4, 77) What is the numerik of 47 d. B = x 40 + 7 5. 104 x (7, 77) (9, 54) 36 = 6 x 6 atau 9 x 4 num 72 = 18, 54 d. B num 73 = 18, 62 d. B - 53 d. B = x - 60 +7 5 10 -6 Power Ddensity =– 100 d. Bw/Hz or pd= 10 -10 w/Hz if bandwdith = 10000 Hz What is the power? ans : P = - 100 d. Bw/Hz + 40 d. BHz= - 60 d. Bw x
KERUSAKAN SINYAL Signal corruption during transmission Attenuation Ø the strength of a signal falls off with distance Ø varies as a function of frequency Delay distortion - the velocity of propagation of a signal through a guided medium varies with frequency Noise Ø Thermal noise Ø white noise Ø Intermodulation noise when two signals at different frequencies are mixed in the same medium, sum or difference of original frequencies or multiples of those frequencies can be produced, which can interfere with the intended signal occurs when there is some nonlinearity in the System Ø Crosstalk - when there is an unwanted coupling between signal paths Ø Impulse noise
Cacat Redaman � � � Cacat yang disebabkan oleh terjadinya redaman karena rugi-rugi energi (energy losses) ketika sinyal ditransmisikan dari pengirim ke penerima melalui media transmisi. Nilai redaman sama untuk seluruh lebar frekuensi sinyal tersebut → ideal Kenyataan → nilai redaman tidak merata pada seluruh lebar frekuensi. Redaman yang terjadi mempengaruhi amplitudo & frekuensi dari sinyal tersebut. Cacat redaman diukur dengan suatu frekuensi referensi tertentu.
Noise (derau) Sinyal tambahan yang masuk di antara transmitter dan receiver. � Thermal (suhu), Akibat dari “thermal agitation” dari elektron. Tersebar secara uniform disebut White noise � Intermodulation → Sinyal yang merupakan penjumlahan dan pengurangan dari frekuensi aslinya yang menggunakan media bersama � Crosstalk → Suatu sinyal dari satu jalur yang diambil oleh jalur lain � Impulse → Pulsa yang tidak beraturan atau spike (lonjakan) � Contoh; Interferensi elektromagnetik eksternal
Delay Distortion � � Terjadi sebagai akibat kecepatan sinyal yang dikirimkan melalui suatu media berbeda-beda, sehingga pada saat tiba di penerima dengan waktu yang berbeda. Keterlambatan ini berakibat terjadinya perubahan atau pergeseran fasa sebagai akibat penundaan waktu untuk bermacam-macam frekuensi.
Signal to Noise Ratio Suatu nilai perbandingan antara sinyal dengan noise pada suatu lebar pita tertentu. S/N (d. B) = Level daya sinyal (d. Bm) – Level daya noise (d. Bm) Semakin tinggi nilai S/N, maka semakin baik kualitas komunikasinya. Terdapat beberapa ukuran batas minimal nilai S/N: � - Sinyal suara : 30 d. B � - Sinyal video : 45 d. B � - Sinyal data : 15 d. B
Contoh soal (1/2)
Contoh soal (2/2)
Media Transmisi Berdasarkan bentuk: � Fisik (Guided transmission) → wireline: open-wire/kawat, kabel tembaga (multipair & coaxial) & serat optik (SM & MM). � Non-fisik (Unguided transmission) → wireless: radio (atmosphere, ionophere, troposfer), gelombang mikro/Lo. S & satelit Jenis media fisik � Twisted pair � Coaxial � Serat-optik � Open-wire
GUIDED MEDIA
Karakteristik Transmisi dari Guided Media Frequency Range Typical Attenuation Typical Delay Repeater Spacing Twisted pair (with loading) 0 to 3. 5 k. Hz 0. 2 d. B/km @ 1 k. Hz 50 µs/km 2 km Twisted pairs (multi-pair cables) 0 to 1 MHz 0. 7 d. B/km @ 1 k. Hz 5 µs/km 2 km Coaxial cable 0 to 500 MHz 7 d. B/km @ 10 MHz 4 µs/km 1 to 9 km Optical fiber 186 to 370 THz 0. 2 to 0. 5 d. B/km 5 µs/km 40 km
Media fisik (1/5) Open-wire: Kabel terbuka tanpa pelindung atau pembungkus. Tidak bisa digunakan untuk transmisi data Mudah terkena gangguan noise & interferensi Digunakan untuk komunikasi frekuensi rendah.
Media fisik (2/5) Twisted-pair � Kabel dililit secara berpasangan � Ada pelindung (shield) berupa foil (anyaman kawat) � Jarak jangkau optimal untuk transmisi data sejauh maksimal 100 m Max Data Rate Category-3 UTP 16 Mbps Category-4 UTP 20 Mbps Category-5 UTP 100 Mbps Category-5 e UTP 200 Mbps Attenuation 13. 1 db/100 m 9. 8 db/100 m 10. 1 db/100 m 22 db/100 m 32 db/100 m NEXT 23 db 26 db 36 db 44 db 40 db @16 MHz @10 MHz @20 MHz @100 MHz @200 MHz
Continued v Noise yang timbul pada satu kawat akan timbul juga pada kawat yang lainnya dengan fasa yang berlawanan, sehingga akan saling menghilangkan v Tingkat pengurangan noise ditentukan oleh jumlah lilitan per satuan panjang (turns per foot). v Untuk lebih melindungi terhadap noise dipasang pelindung (shield) berupa foil atau anyaman kawat. v Untuk transmisi data twisted pair dapat digunakan untuk jarak sampai 100 meter
Media fisik (3/5) Koaksial: • Terdiri atas inner conductor & outer conductor • Outer conduktor berfungsi untuk melindung inner conductor dari gangguan EMI (Electromagnetic Interference dan RFI (Radio Frequency Interference) • Impedansi: 75 ohm (TV) & 50 ohm (LAN) Coax digunakan pada LAN, termasuk ethernet: - Thick coax (0. 4 in, RG 8( - Thin coax (0. 4 cm, RG 58) - Impedansinya 50 ohm
Aplikasi Kabel Coaxial � � Medium banyak berubah-ubah Distribusi Televisi � Ariel to TV � TV kabel � Transmisi telepon jarak jauh � Dapat membawa 10, 000 panggilan suara simultan � Menjadi pengganti dari fiber optic � � Sistem links komputer jarak dekat Local area networks(LAN)
Media fisik (4/5) Serat optik: � Terdiri dari silika (serat gelas) yang merupakan core dan cladding sebagai lapisan gelas yang mengelilingi core yang berfungsi sebagai reflector. � Mempergunakan gelombang cahaya untuk menyalurkan sinyal informasi melalui silika. � Bekerja pada gelombang infra-red dengan LED atau LASER. � LED membangkitkan sinyal sampai dengan 300 Mbps & dipergunakan untuk koneksi jarak pendek. � LASER membangkitkan sinyal sampai dengan orde Gbps untuk koneksi jarak jauh.
Snell’s Law and Reflection n 2 1 Media 2 For n 1>n 2 n 1 Media 1 qt n 1 2 3 qi n 1 sinqi = n 2 sinqt 4 4 3 2 1 qc = critical angle qi = sin-1 n 2/n 1 = qc Cahaya yang menerpa permukaan dengan sudut yang lebih besar daripada sudut kritis akan dipantulkan Inilah yang menyebabkan cahaya tetap ada di dalam serat optik 28
continued
Mode Transmisi Fiber Optic
Media transmisi vs Bandwidth
Media fisik (5/5) Lainnya � � � Serial cable: point-to-point connection at rates up to 39. 2 kbps, 25 - 100 feet. Parallel (printer) cable: point-to-point connection at rates up to 2 Mbps over 8 meters. Telephone lines (WAN): currently 1. 5 Mbps using ADSL at distances up to 5. 5 km Telephone lines (LAN): 10 Mbps home LANs using IEEE home network (e. g. Intel Any. Point( Power Lines: possible use for WAN at rates up to several hundred Mbps. . . many technical problems.
UNGUIDED MEDIA
Frekuensi Transmisi Wireless � 2 GHz sampai 40 GHz � Microwave � Highly directional � Point to point � Satelit � 30 MHz sampai 1 GHz � Omnidirectional � Pemancar � radio 3 x 1011 sampai 2 x 1014 � Infrared � Local
Tipe Transmisi Radio � Terrestrial Microwave 1. 2. 3. 4. 5. � Parabolic dish Focused beam Line of sight Long haul telecommunications Ferkuensi tinggi memberikan data rate tinggi Satellite Microwave 1. 2. 3. 4. 5. 6. Satellite adalah stasiun relay Satellite menerima dalam satu frekuensi, amplifies atau mengulang sinyal dan mengirim pada frekuensi yg lain Requires geo-stationary orbit. Height of 35, 784 km Television Long distance telephone Private business networks
Transmisi Terestrial vs Satelit
Propagasi Tanpa Kabel (Wireless) � Sinyal berjalan melalui tiga rute � Ground wave Follows contour of earth Up to 2 MHz AM radio � Sky wave Amateur radio, BBC world service, Voice of America Sinyal dipantulkan oleh lapisan ionosfer dari atmosfer tertinggi (Actually refracted) � Line of sight Above 30 Mhz May be further than optical line of sight due to refraction More later…
Media non fisik (1/4) Sinyal ditransmisikan memanfaatkan gelombang radio (radio frequency – RF) yang dipancarkan melalui udara (propagasi). Macam propagasi: Ground wave : � merambat mengikuti permukaan bumi. � Pada frekuensi rendah (s/d 2 MHz) → pemancar AM/MW � Jangkauan terbatas
Media non fisik (2/4) Ionosphere: � Dipantulkan oleh lapisan ionosphere � Frekuensi rendah 20 MHz s/d 85 MHz → pemancar AM/SW & radio amatir � Tingkat penerimaan tidak tetap disebakan ketinggaian ionosphere yang selalu berubah � Jarak jangkauan jauh
Media non fisik (3/4) Line of sight /space-wave � Tx & Rx tidak ada halangan/rintangan � Frekuensi 3 GHz s/d 30 GHz → pemancar gelombang mikro � Jarak jangkau terbatas oleh lengkung bumi (40 – 50 km)
Media non fisik (4/4) Satelit � Perangat repeater yang diletak di ruang angkasa. � Memliki cakupan luas, tetapi delay besar. � Terdiri dari beberapa tipe orbit: 1. GEO : 35. 378 km 2. MEO : 5. 000 km – 12. 000 km 3. LEO : 300 km – 2000 km
Lapisan atmosfir
Macam Orbit
Satellite Communication v Satelit yang mengorbit pada ketinggian 36000 km di atas bumi memiliki angular orbital velocity yang sama dengan orbital velocity bumi. Hal ini menyebabkan posisi satelit akan relatif stasioner terhadap bumi (geostationary), apabila satelit tersebut mengorbit di atas khatulistiwa Arthur C. Clarke Satellite Earth v Pada prinsipnya, dengan menempatkan tiga buah satelit geostationary pada posisi yang tepat dapat mengcover seluruh permukaan bumi. 44
Satellite Communication KEUNTUNGAN � � � Lebih murah dibandingkan dengan menggelar kabel antar benua Dapat mengcover permukaan bumi yang luas, termasuk daerah terpencil dengan populasi rendah Meningkatnya trafik telekomunikasi antar benua membuat sistem satelit cukup menarik secara komersial KETERBATASAN � � � Keterbatasan teknologi untuk penggunaan antena satelit dengan ukuran dan gain yang besar Biaya investasi dan asuransi satelit yang masih mahal Atmospheric losses yang besar untuk frekuensi di atas 30 GHz, membatasi penggunaan frekuensi carrier 45
Sat. Com Basic Elements � Satelit (Space Segment) Fungsi utamanya adalah menerima sinyal dari stasiun bumi dan meneruskannya ke stasiun bumi lain � Komponen satelit � Fuel system Satellite & telemetry controls Transponder, termasuk antena, multiplexer dan frequency converter, yang digunakan untuk meneruskan sinyal yang diterima (up link) melalui high power amplifier ke stasiun bumi (down link) � Stasiun Bumi (Ground Station), dengan dua fungsi � Up link Baseband signal baseband processor up converter high power amplifier parabolic dish antenna satellite � Down link Satellite antenna low noise amplifier down converter baseband processor baseband 46
Uses of Sat. Com � Traditional telecommunication Jaringan untuk layanan telekomunikasi antar regional/negara � Layanan semacam ini biasanya dikelola oleh group seperti The International Satellite Consortium (INTELSAT) � � Cellular Memberikan layanan untuk jaringan seluler � Tidak ada pembatasan penggunaan bandwidth dan lokasi � � Television signal Tahun 1960 -an telah digunakan untuk transmisi siaran televisi antara perusahaan penyiaran dengan jaringan afiliasinya � Tahun 1970 -an memungkinkan bagi individu untuk dapat menerima siaran dengan antena penerima C-band � Direct-to-home, dengan diperkenalkannya layanan digital direct broadcast � 47
Geostartionary Earth Orbit (GEO) � � � Ketinggian orbit 22, 282 miles (35, 790 km) di atas khatulistiwa terjadi latency/delay 0, 24 detik Posisi satelit relatif tetap terhadap permukaan bumi Tiga satelit GEO dapat mengcover seluruh permukaan bumi, kecuali kutub Transmisi dapat diterima dengan antena tetap Posisi satelit di orbit harus berjarak minimal 2º satu dengan yang lain hanya 180 buah satelit dapat menduduki orbit 48
Low Earth Orbit (LEO) � Dua jenis LEO � Little LEO Untuk layanan pager, cellular telephone dan location services. Contoh: Motorola's Iridium � Big LEO Untuk layanan voice and data broadband Diharapkan menjadi “internet in the sky” � � � 300 - 1, 000 miles di atas permukaan bumi latency 20 - 40 millisecond Konstelasi LEO mahal, dibutuhkan banyak satelit untuk mengcover permukaan bumi Demand/market: rural conventional telephone service, � global mobile service, � international broadband service � 49
Medium Earth Orbit (MEO) � � � 5000 – 10000 miles di atas permukaan bumi latency 50 – 150 milliseconds Dapat mengcover area yang lebih luas dali LEO, tapi latency lebih besar Contoh: TELSTAR, satelit eksperimen yang pertama 50
Different Types of Sat. Com System 51
Satelit untuk Data Tiga hal yang menyebabkan satelit sulit untuk digabungkan dengan jaringan terrestrial � Latency (propagation delay) � � Bandwidth yang terbatas � � Problem untuk high speed data Keterbatasan spektrum radio menyebabkan terbatasnya bandwidth yang dialokasikan untuk sistem satelit Noise Kuat sinyal yang diterima receiver makin kecil sebanding dengan kuadrat jarak � Jarak satelit yang sangat jauh menyebabkan sinyal yang diterima sangat lemah S/N rendah � 52
Electromagnetic spectrum 53
Satellite Microwave � Range frekuensi optimal yang digunakan adalah: 10 - 1 GHz � Dibawah 1 GHz akan terpengaruh dari alam dan man-made sources � Di atas 10 GHz akan teredam atmosfir 54
END OF SLIDE
- Slides: 55