Komunikasi Data

Fungsi Lapisan Data Link

• Frame Sync. – membuat abstraksi dari channel "frame-at-a-time" untuk layer yang lebih tinggi
• Addressing - bila banyak node berbagi link transmisi
• Flow Control – kendali laju transmisi untuk mencegah over-run
• Error Control – membetulkan kesalahan transmisi (dengan pengiriman ulang)
• Sequence Control -
• Link Management - inisiasi, perawatan, & penghentian koneksi

1 - Flow Control

Teknik untuk mengontrol laju data sehingga pengirim tidak over-run penerima

1. Stop-and-wait
2. Sliding-window

Stop-and-wait

1. Pengirim mengirim frame
2. Penerima menerima frame & mengakuinya
3. Pengirim menunggu untuk menerima "ack" sebelum mengirim frame berikutnya (Jika penerima belum siap untuk menerima frame lain dengan menahan ack)

Utilisasi (Efisiensi) dari Stop & Wait

1. Waktu propagasi: waktu yang dibutuhkan untuk sinyal untuk melakukan perjalanan dari S ke R. Jadi bit pertama yang ditransmisikan pada t = 0 tiba pada R pada t = Tp = d / V.
2. Waktu transmisi: waktu yang dibutuhkan untuk memancarkan semua bit
3. frame pada pengirim = Tt = L / B.

2 - Deteksi Error

3 – Kendali Error

4 - High-Level Data Link Control (HDLC)

A synchronous data link protocol
Widely used, and basis for many other data link control protocols
Connections can be multipoint or point-to-point
Can be used in half-duplex or full-duplex
Three types of stations

• Primary station - (Mainframe) Controls the operation of the link, issues commands, and receive responses
• Secondary station - (Terminal) Usually only communicates (response) to a primary station
• Combined station - Can be both a primary and a secondary

Two link configurations

• Unbalanced configuration - One primary and one or more secondary stations
• Balanced configurations - Two combined stations

Three data transfer modes

• Normal response mode (NRM) - Unbalanced config. Primary station always dictates who sends and receives
• Asynchronous balanced mode (ABM) - Two combined stations
• Asynchronous response mode - Unbalanced config. Secondary station can send at any given time, but only one secondary can be active at a time

¢Two common techniques
¢• Parity checks
¢• Cyclic redundancy checks (CRC)
¢– Parity Check
¢• One extra “parity” bit is added to each word
¢– Odd parity: bit added so as to make # of 1’s odd
¢– Even parity: makes total # of 1’s even
¢• Single parity is very effective with white noise, but not very robust with noise bursts (which may extend over whole word duration.)
¢• Additional block check characters (longitudinal check characters) are used: parity bit for first bits of all chars, 2nd bits of all chars and so on
¢• This decreases residual error rates by 2 to 4 orders of magnitude.

Konsep Enkode Data

Teknik Enkoding dan Modulasi

• Enkoding ke sinyal digital

• Modulasi ke sinyal analog

1 - Data Digital ► Sinyal Digital

Sinyal digital adalah sekuen diskrit dari pulsa tegangan yang diskontinu. Setiap pulsa merupakan elemen sinyal.
Data biner ditransmisikan dengan mengkodekan setiap bit data menjadi elemen sinyal
Skema pengkodean: Memetakan dari bit data ke elemen sinyal
Istilah transmisi data

Istilah	Satuan	Definisi
Data element	bits
Data rate	bits per second (bps)
Signal element	Digital: a voltage pulse of constant amplitude Analog: a pulse of constant frequency, phase, and amplitude
Signaling rate atau modulation rate	Signal element per second (baud)

Tanda: digit biner 1; Spasi: digit biner 0
Berbagai skema pengkodean

Faktor-faktor evaluasi

• Spektrum sinyal: bandwidth kurang, tidak ada komponen dc, bentuk spektrum (lebih baik ke pusat di tengah bandwidth)
• Clocking: kemampuan self clocking diinginkan untuk sinkronisasi
• Deteksi kesalahan: lebih baik memiliki kemampuan deteksi error
• Sinyal gangguan dan kekebalan kebisingan:
• Biaya dan kerumitan

RZ (Return to Zero)

• 0: pulsa positif
• 1: pulsa negatif
• Sinyal kembali ke nol setelah setiap bit yang dikodekan

NRZ (Nonreturn to Zero)

Level tegangan konstan selama interval bit (tidak kembali ke tingkat tegangan nol)

NRZ-L (NRZ Level)

• 0: tegangan positif
• 1: tegangan negatif

NRZ-I (NRZ Inverted)

• sebuah bentuk pengkodean diferensial
• 1: transisi pada awal interval bit
• 0: tidak ada transisi

• NRZ sederhana, dan efisien dalam penggunaan bandwidth
• Keterbatasan NRZ
• adanya komponen dc
• kurangnya kemampuan sinkronisasi

Multilevel Binary

Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion)

• Tiga level tegangan (positif, zero, negatif)
• 0: tegangan nol
• 1: bergantian dengan tegangan positif dan negatif
• Sinkronisasi yang lebih baik daripada NRZ
• Tidak ada komponen DC
• Kemampuan deteksi error

Pseudoternary

• Sama seperti bipolar-AMI, kecuali representasi 0 dan 1 yang dipertukarkan

Biphase

• Selalu transisi di tengah setiap interval bit
• Manchester
• 0: transisi tinggi ke rendah
• 1: transisi rendah ke tinggi
• Differential Manchester
• 0: transisi pada awal interval bit
• 1: tanpa transisi
• Kemampuan sinkronisasi dan deteksi  kesalahan, dan tidak ada komponen dc

Definisi format pengkodean sinyal digital

• Nonreturn-to-Zero-Level (NRZ-L): 0 = high level, 1 = low level
• Nonreturn-to-Zero Inverted (NRZI): 0 = no transition at beginning of interval (one bit time), 1 = transition at beginning of interval
• Bipolar-AMI: 0 = no line signal, 1 = positive or negative level, alternating for successive ones
• Pseudoternary: 0 = positive or negative level, alternating for successive zeros, 1 = no line signal
• Manchester: 0 = transition from high to low in middle of interval 1 = transition from low to high in middle of interval
• Differential Manchester: Always a transition in middle of interval
• 0 = transition at beginning of interval
• 1 = no transition at beginning of interval
• B8ZS: Same as bipolar AMI, except that any string of eight zeros is replaced by a string with two code violations
• HDB3: Same as bipolar AMI, except that any string of four zeros is replaced by a string with one code violation

Laju Modulasi

• Data rate (dinyatakan dengan bps) = laju modulasi (atau kecepatan sinyal atau kecepatan transisi sinyal) (dinyatakan dalam baud) dikalikan jumlah bit per elemen sinyal.

• Normalisasi kecepatan transisi sinyal dari berbagai skema pengkodean

2 - Data Digital ► Sinyal Analog

¢Enkoding adalah dengan modulasi sinyal pembawa sinusoidal kontinyu. Ini melibatkan perubahan beberapa karakteristik dari sinyal pembawa - amplitudo, frekuensi, atau fase.
¢Beragam teknik enkoding seperti, ASK, FSK, PSK, ...

	ASK	FSK	(Diff.) PSK
Binary 1	cos(2pfct + qc)	A cos(2pf1t + qc)	A cos(2pfct + 180°)
Binary 0	-	A cos(2pf2t + qc)	A cos(2pfct)

• QPSK(Quadrature PSK)
• – Each signal element represents two bits
• PSK using 12 angles and two amplitudes
• – 9,600 bps modem (2,400 baud x 4)

3 - Data Analog ► Signal Digital

PCM (Pulse Code Modulation)
¢Berdasarkan Teorema Sampling Nyquist: Jika sebuah sinyal secara berkala diambil sampelnya pada tingkat ³ dua kali komponen frekuensi tertinggi yang signifikan dalam sinyal, maka dapat direkonstruksi dari sampel dengan menggunakan filter low-pass

DM (Delta Modulation)
¢Menggunakan "n" = 1, contoh: sinyal digital biner dihasilkan; "0" berarti perubahan -d dan "1" untuk perubahan + d.
¢Tingkat sampling yang lebih tinggi daripada PCM (tingkat Nyquist) diperlukan, namun masing-masing sampel hanya menggunakan 1 bit dan bukan n.
¢Implementasi jauh lebih sederhana dibanding PCM.

4 - Data Analog ► Signal Analog

AM (Amplitude Modulation)
Alasan

• Sinyal analog frekuensi rendah tidak dapat ditransmisikan pada media yang tidak terpandu. (akan membutuhkan antena dengan diameter km) -> frekuensi yang lebih tinggi diperlukan.
• Untuk FDM (Frequency Division Multiplexing)

5 - Spread Spectrum

Konsep Media Transmisi

• Jalur fisik antara pemancar dan penerima
• Dipandu atau terarah (nirkabel)
• Komunikasi berupa gelombang elektromagnetik
• Karakteristik dan kualitas transmisi data ditentukan oleh karakteristik media dan sinyal
• Pada media yang dipandu, karakteristik medium lebih penting, sedangkan pada medium yang tanpa pandu, karakteristik sinyal lebih penting

Spektrum Elektromagnetik untuk Telekomunikasi

 

Media Transmisi Terpandu

Twisted Pair

• Media tertua, paling mahal, dan paling umum digunakan
• Sepasang kabel berisolasi dipelintir bersama untuk mengurangi kerentanan terhadap gangguan (dua kabel paralel lurus cenderung bertindak sebagai antena dan mengambil sinyal lain)
• Sangat rentan terhadap noise dan interferensi
• Hingga 250 kHz untuk sinyal analog dan beberapa Mbps pada sinyal digital (untuk sinyal jarak jauh point-to-point perlu repeater setiap 2-3 km (digital), dan penguat setiap 5-6 km (analog))
• Mungkin sudah terpasang (penggunaan telepon)
• Banyak upaya yang dilakukan jika ingin menggunakannya pada LAN berkecepatan tinggi (10-100 Mbps)

Kabel Coaxial 

• Media paling serbaguna (LANs, TV kabel, telephones jarak jauh, koneksi VCR ke TV)
• Ketahanan terhadap noisenya bagus.
• Kapasitas saluran sangat tinggi (100 MHz / 100 Mbps)
• Butuh repeater / amplifier setiap beberapa kilometer atau lebih (kira-kira sama dengan twisted pair)

Serat Optik

• Fleksibel, tipis (beberapa untuk beberapa ratus mm), kaca yang sangat murni / serat plastik yang mampu menyalurkan sinar optik
• Bandwidth yang sangat tinggi: mampu ≥ 2Gbps
• Kekebalan noise yang sangat tinggi, tahan terhadap interferensi elektromagnetik
• Tidak memancarkan energi / menimbulkan gangguan
• Sangat ringan
• Butuh repeater hanya berjarak 10 atau 100 km
• Sangat sulit disadap (keamanan yang lebih baik tapi multipoint tidak mudah)
• Perlu antarmuka optik-listrik (lebih mahal dari pada antarmuka listrik)

Tiga jenis transmisi serat optik

Step index multimode

• Variety of angles that reflect. Each angle defines a path or a mode
• Limited data rate due to the different path lengths

Single mode

• The diameter of the core is reduced to the order of wavelength s.t. only a single angle or mode can pass
• Superior performance

Graded index multimode

• Use the fact that speed of light depends on the medium; light travels faster through less optically dense media
• The boundary between core and cladding is not sharply defined; Moving out radially from the core, the material becomes gradually less dense

Karakteristik khas serat optik

Karakteristik transmisi media terpandu point-to-point

Media Transmisi	Total data rate	Bandwidth	Repeater spacing
Twisted pair	4 Mbps	3 MHz	2 to 10 km
Kabel Coaxial	500 Mbps	350 MHz	1 to 10 km
Serat Optik	2 Gbps	2 GHz	10 to 100 km

Transmisi Nirkabel

(Terrestrial) Microwave

• Biasanya digunakan kala peletakkan kabel tidak lagi praktis (tidak ada cara yang benar)
• Antena berbentuk piringan parabolik (f »10 ft) mentransmisikan / menerima gelombang elektromagnetik pada kisaran 2-40 GHz
• Jalur dalam garis lurus (line-of-sight propagation)
• Jarak maksimum peletakan antena, dalam km
• Kecepatan data yang tinggi: 100 Mbps
• Atenuasi :  d=jarak
•   l=panjang gelombang
• Repeater berjarak 10 - 100 km terpisah
• Aplikasi ► komunikasi telepon jarak jauh

Satellite Microwave

• Menggunakan satelit di orbit geostasioner (geosynchronous) (»36.000 km)
• Sumber mentransmisikan sinyal ke satelit yang menguatkan atau mengulanginya, dan mentransmisikan ulang ke tujuan
• Transmisi optimum dalam kisaran 1 - 10 GHz; Bandwidth dari 100 MHz
• Delay propagasi yang signifikan »270ms
• Total delay propagasi tidak tergantung jarak antar pengirim dan penerima
• Aplikasi ► Telepon jarak jauh, Siaran televisi , Jaringan bisnis privat

VSAT (Very Small Aperture System)

• Untuk aplikasi data bisnis yang memerlukan data kecepatan tinggi untuk jangka waktu yang pendek (National Weather Service, layanan berita, verifikasi kartu kredit, teller otomatis, agen penyewaan mobil, ...)
• Biasanya menghubungkan lokasi sentral dengan remote yang jauh
• Komunikasi antara dua situs dilakukan melalui satelit dan memungkinkan antena antena berbiaya rendah (»5 kaki)

(Broadcast) Radio

• Gelombang elektromagnetik di kisaran 30MHz ~ 1GHz
• Omnidirectional
• Seperti pada microwave,
•   h = antena dalam m
• Atenuasi :  d=jarak
•   l=panjang gelombang
• Kurang atenuasi dari pada microwave karena l lebih

Infrared

• Untuk komunikasi jarak pendek
  • Kontrol jarak jauh untuk TV, VCR, dan stereo
  • LAN nirkabel dalam ruangan
• Tdak dapat melewati dinding/penghalang
  • Keamanan yang lebih baik dan tidak ada gangguan (dengan sistem serupa di kamar di sebelahnya)
• Tidak dibutuhkan lisensi pemerintah
  • Tidak bisa digunakan di luar rumah (karena sinar matahari)

Konsep dan Terminologi

• Media Transmisi

1. Media terpandu - twisted pair, coaxial cable, optical fiber
2. Media tanpa pandu - air, vacuum, sea water

• Point-to-point vs. Multipoint

• Simplex vs. Duplex

Sinyal dapat dijelaskan:

• Dalam domain waktu
• Dalam domain frekuensi

Karakteristik Kawasan-Waktu

• Kontinyu
• Diskrit
• Periodik
• Aperiodik

Sinyal Periodik
Sinyal Sinusoida

Konsep Kawasan Frekuensi

• Setiap sinyal periodik dapat didekomposisi menjadi sejumlah sinyal sinusoidal dengan menggunakan ekspansi deret Fourier

• Sinusoida komponen berada pada frekuensi yang merupakan kelipatan frekuensi dasar periodik

 Transmisi Data Analog dan Digital

• Teknik transmisi bisa analog atau digital
• Dengan transmisi analog, sinyal dikirimkan tanpa memperhatikan konten; Dengan transmisi digital, isi pesan bisa diartikan untuk membantu transmisi yang setia
• Perbedaan penting adalah dengan cara atenuasi sinyal ditangani pada penguat / penguat
• Sinyal analog - yang lemah diperkuat dan dipancarkan ulang
• Data digital - yang dikodekan dalam sinyal dilemahkan dipulihkan, sinyal baru dihasilkan yang mengkodekan data tersebut, dan mentransmisikan ulang
• Sinyal digital selalu ditransmisikan secara digital, namun sinyal analog dapat ditransmisikan dengan cara apapun (dengan asumsi sinyal membawa data digital)

Sinyal dan Data

	Transmisi Analog	Transmisi Digital
Data Analog	Dua alternatif: (1) sinyal menempati spektrum yang sama dengan data analog; (2) data analog dikodekan untuk menempati porsi spektrum yang berbeda.	Data analog dikodekan menggunakan codec untuk menghasilkan bit stream digital
Data Digital	Data digital dikodekan menggunakan modem untuk menghasilkan sinyal analog.	Dua alternatif: (1) sinyal terdiri dari dua level tegangan untuk mewakili dua nilai biner; (2) data digital dikodekan untuk menghasilkan sinyal digital dengan sifat yang diinginkan.

Perawatan Sinyal

	Transmisi Analog	Transmisi Digital
Sinyal Analog	Disebarkan melalui amplifier; Perlakuan yang sama baik sinyal yang digunakan mewakili data analog atau sinyal digital
Sinyal Digital	Tidak digunakan	Sinyal digital mewakili aliran 1s dan 0s, yang mungkin mewakili data digital atau mungkin merupakan pengkodean data analog. Sinyal disebarkan melalui repeater; Pada setiap pengulang, arus 1s dan 0s diperoleh kembali dari sinyal inbound dan digunakan untuk menghasilkan sinyal outbound digital baru.

Penurunan Transmisi
Attenuation

• Kekuatan sinyal melemah dengan jarak bervariasi sebagai fungsi frekuensi

Distorsi Delay

• Kecepatan propagasi sinyal melalui media dipandu bervariasi dengan frekuensi

• Efek noise pada sinyal digital

• Tingkat di mana data digital dapat dikirim melalui saluran komunikasi yang diberikan
• Nyquist limit (In a noise-free environment)

• Contoh : Urutan yang ditransmisikan

Kapasitas Kanal  Hukum Shannon menyatakan

• Mempertimbangkan noise
• Parameter kunci adalah rasio signal-to-noise (S / N, atau SNR), yang merupakan rasio daya dalam sinyal terhadap daya yang terkandung dalam noise, biasanya diukur pada receiver.
• Satuan dinyatakan dalam desibel

Materi tentang Transmisi Data bisa anda dapatkan berupa file powerpoint, di sini.

Informasi dan Komunikasi

• Informasi: data plus makna
• Komunikasi: transfer informasi antar entitas

Peran Komputer dalam Komunikasi

• Sebagai pengguna - sumber utama dan penerima info dan data
• Sebagai penyedia - digunakan untuk mengimplementasikan node switching, pengendali, konsentrator, penerjemah protokol, dll

Tiga Tipe Umum Komunikasi Komputer

• Komputer-ke-komputer - termasuk komunikasi antar komputer
• Manusia-ke-komputer - protocol antarmuka, dll
• Manusia dibantukan komputer-ke-manusia – electronic mail, bboard, publishing, dll

Model Komunikasi Sederhana

Tugas Komunikasi

Pemanfaatan sistem transmisi Interfacing Generasi sinyal Sinkronisasi Manajemen bursa Deteksi / koreksi kesalahan

Kontrol aliran Pengalamatan Rute Pemulihan Format pesan Keamanan Manajemen jaringan

Model Komunikasi Data Sederhana


Model Jaringan yang Disederhanakan

Jaringan komputer

Kumpulan komputer yang saling berhubungan yaitu:
Koperatif

• Tindakan kooperatif diperlukan antar komponen
• Tidak ada hubungan master-slave

Otonom

• Semua komponen mampu melakukan aksi independen
• Sumber daya apapun mampu menolak permintaan

Saling curiga

• Komponen memverifikasi permintaan

Latar Belakang Evolusi Jaringan Komputer

Dua kemajuan teknologi di bidang komputer dan komunikasi:

• Teknologi perangkat keras dan perangkat lunak komputer
• Transmisi digital
• Serat optik
• Pemrosesan sinyal digital
• Teknologi VLSI, dll

Tujuan Jaringan

• Berbagi Sumber Daya (dan Beban)
• Biaya yang dikurangi
• Keandalan yang tinggi

Aplikasi Jaringan Komputer

• Sistem reservasi
• Sistem surat elektronik
• Sistem perbankan teller jauh
• Sistem verifikasi kredit
• Akses ke sistem data jarak jauh

Trend pada Jaringan Komputer

• Jaringan kecepatan tinggi > 100 Mbps
• Cakupan geografis yang lebih luas
• Layanan terpadu: text, graphics, voice, audio, image, video, ...