Sistem Transmisi Kecepatan Tinggi

1. Sistem Transmisi Kecepatan Tinggi
Tutun Juhana
KK Teknik Telekomunikasi
Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Institut Teknologi Bandung

2. 2
Agenda
• The basics
• SDH/SONET
• Macam-macam perangkat transmisi

3. The Basics

4. 4
• Transmisi adalah proses pengangkutan
informasi dari satu titik ke titik lain di
dalam suatu jaringan
• Jarak antar titik bisa sangat jauh
• Bisa ada banyak elemen jaringan yang
terhubung
• Elemen-elemen tersebut dihubungkan
oleh koneksi yang disediakan oleh sistem
transmisi

5. 5
Elemen Sistem Transmisi
• Untuk sistem komunikasi dua arah, maka pada
arah transmisi yang berlawanan juga diperlukan
elemen yang sama

6. 6
Elemen Sistem Transmisi (2)
• Transmitter
– Transmitter mengolah sinyal masukan menjadi sinyal yang sesuai dengan
karakteristik kanal transmisi
– Pengolhan sinyal meliputi encoding dan modulasi
• Transmission Channel
– Kanal transmisi adalah suatu media elektral yang menjembatani sumber dan
tujuan
– Bisa berupa pasangan kabel, coaxial, radio atau serat optik
– Setiap kanal transmisi menyumbangkan sejumlah loss transmisi atau redaman
sehingga daya sinyal akan berkurang seiring bertambahnya jarak
– Sinyal juga akan terdistorsi akibat perbedaan redaman yang dialami oleh
komponen-komponen frekuensi sinyal yang berbeda
• Sinyal biasanya terdiri dari banyak komponen frekuensi yang mana beberapa
diantaranya teredam ada juga yang tidak teredam. Kondisi ini akan menyebabkan
perubahan bentuk sinyal (distorsi)
• Receiver
– Penerima mengolah sinyal yang masuk dari kanal transmisi
– Proses pada penerima meliputi penapisan (filtering) untuk menghilangkan out-of-
band noise, penguatan (amplification) untuk mengkompensasi loss transmisi,
ekualisasi (equalizing) untuk mengkompensasi distorsi), serta demodulasi dan
decoding untuk membalikkan proses yang terjadi di transmiter
• Noise, Distortion, and Interference
– Merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi sinyal yang ditransmisikan

7. 7
Sinyal dan Spektrum
• Sinyal komunikasi merupakan besaran yang
selalu berubah terhadap waktu
• Setiap sinyal dapat dinyatakan di dalam domain
waktu (time domain) maupun didalam domain
frekuensi (frequency domain)
– Ekspresi sinyal di dalam domain frekuensi disebut
spektrum
– Sinyal di dalam domain waktu merupakan
penjumlahan dari komponen-komponen spektrum
sinusoidal
– Analisa Fourier digunakan untuk menghubungkan
sinyal dalam domain waktu dengan sinyal di dalam
domain frekuensi

8. 8
• Jika misalnya durasi pulsa adalah T = 1 ms, maka komponen spektrum
yang paling kuat berada di bawah 1 kHz (1/T = 1/1 ms = 1,000 1/s = 1 kHz)
• Dari hasil di atas kita punya rule of thumb bahwa kita dapat mengirimkan
1.000 pulsa seperti di atas di dalam satu detik melalui kanal yang
bandwidthnya 1 kHz (sama dengan sinyal biner berkecepatan 1-Kbps).
• Untuk menaikkan kecepatan data (data rate), kita harus menurunkan durasi
pulsa tetapi konsekuensinya lebar spektrum akan naik sehingga
membutuhkan bandwidth yang lebih lebar
– Misalnya bila ingin menaikkan data rate menjadi 10 kali lebih tinggi, maka kita
harus menggunakan pulsa yang 10 kali lebih singkat dan membutuhkan
bandwidth yang 10 kali lebih leba
time domain of a pulse
frequency domain of a pulse
Contoh #1
This is baseband transmission
(no modulation involved)

9. 9
• Contoh di atas menunjukkan sebuah pulsa yang dikirimkan sebagai
frekuensi radio (menggunakan modulasi amplitude shift keying (ASK))
• Terlihat bahwa spektrum terkonsentrasi pada frekuensi pembawa fc (bukan
pada frekuensi 0 seperti pada contoh sebelumnya)
• Perhatikan bahwa lebar spektrum di sekitar frekuensi pembawa hanya
tergantung pada durasi pulsa T seperti pada contoh sebelumnya
• Jika data rate kita naikkan (dengan mempersingkat durasi pulsa), maka
spektrum akan melebar sehingga dibutuhkan bandwidth frekuensi radio
yang lebih lebar
Contoh #2

10. 10
Esensi dari dua contoh tadi...
• Bandwidth merupakan faktor pembatas utama untuk
transmisi
• Dari dua contoh sebelumnya kita bisa menyimpulkan
adanya hubungan antara data rate dengan bandwidth
yang diperlukan
• Dengan menurunkan data rate kita bisa menaikkan
kapasitas jaringan
– Ingat pada waktu kita membahas speech coding: “riset di dalam
speech coding selalu mencari teknik coding yang mampu
memberikan data rate yang sekecil mungkin dengan kualitas
yang masih dapat diterima”
• Tujuannya agar jumlah pembicaraan di dalam jaringan meningkat
walaupun kapasitas jaringan tetap

11. Data Rate Maksimum dari
Sebuah Kanal Transmisi

12. 12
Symbol Rate (Baud Rate) dan
Bandwidth
• Komunikasi membutuhkan bandwidth
transmisi yang memadai untuk
mengakomodasi adanya spektrum sinyal;
kalau tidak, akan terjadi distorsi

13. 13
• Kenyataan:
– Setiap kanal komunikasi memiliki bandwidth
yang terbatas
– Semakin tinggi data rate, durasi pulsa digital
yang digunakan akan semakin pendek
– Semakin pendek durasi pulsa, semakin lebar
bandwidth yang digunakan
• Ketika sebuah sinyal berubah-rubah
dengan cepat (dari sisi waktu),
spektrumnya akan melebar sehingga kita
katakan bahwa sinyal itu memiliki
bandwidth yang lebar

14. 14
• Misalnya kita masukan sebuah pulsa digital
berdurasi T (T = 1ms) ke dalam suatu kanal
yang memiliki sifat seperti lowpass filter ideal
dengan bandwidth B
Ilustrasi
Kanal Transmisi
dengan Bandwidth B
Pulsa keluaran yang diharapkan
Pulsa keluaran Jika B=2*1/T
Pulsa keluaran Jika B=1*1/T
Pulsa keluaran Jika B=(1/2)*1/T
Pulsa keluaran Jika B=(1/4)*1/T

15. 15
Esensi dari ilustrasi
• Pulsa keluaran akan semakin terdistorsi
bila bandwidth kanal transmisi semakin
kecil

16. 16
Ilustrasi lain
• Andaikan kita kirim beberapa pulsa digital untuk kasus yang paling
buruk (bandwidth terkecil) dari yang sudah ditunjukkan pada
ilustrasi sebelumnya
• ISI akan menyebabkan kesalahan pendeteksian sinyal di penerima
– Bit ‘0’ bisa disangka bit ‘1’ dan sebaliknya
intersymbol interference (ISI)
Kanal Transmisi
dengan Bandwidth
B = (1/4)*1/T

17. 17
Esensi ilustrasi
• Pengiriman sinyal dengan data rate tinggi harus
menggunakan kanal transmisi yang bandwidthnya lebar
– Supaya efek ISI tidak terasa
• Bandingkan ilustrasi berikut dengan ilustrasi sebelumnya
Kanal Transmisi
dengan Bandwidth
B = 2*1/T
• ISI yang terjadi tidak akan menyebabkan kesalahan deteksi

18. 18
• Pada transmisi baseband, suatu sinyal digital yang terdiri
dari r symbols per detik memerlukan bandwidth
transmisi, B (dalam satuan Hertz), sebesar :
B ≥ r/2
– Istilah symbol mengacu pada satu sinyal pulsa yang digunakan
untuk mentransmisikan data digital
– Satu symbol belum tentu merepresentasikan 1 bit data
• Contoh: Pada modulasi QPSK, satu symbol merepresentasikan 2
bit data digital
– Oleh karena itu jumlah symbol yang dikirimkan per detik
dinyatakan di dalam baud (bukan bit rate)
• Jadi transmisi data dengan kecepatan 1000 baud (symbol/detik)
sama dengan bit rate 2000 bit per detik bila menggunakan modulasi
QPSK
• Dengan demikian, bandwidth yang tersedia (dalam
satuan hertz) menentukan maximum symbol rate dalam
satuan bauds
• Catatan: B merupakan bandwidth teoritis

19. 19
• Hubungan antara bandwidth dengan baud rate (yang sudah kita lihat sebelumnya) diturunkan
menggunakan sifat-sifat pulsa sinc
• Pulsa sinc memiliki zero crossing pada interval 1/(2W)
• Dengan analisa Fourier kita dapat menunjukkan bahwa pulsa sinc tidak memiliki komponen frekuensi
yang lebih tinggi daripada W
• Jika kanal transmisi merupakan lowpass filter ideal
dengan bandwidth lebih tinggi dari W, maka kanal
tersebut akan cocok digunakan bagi pengiriman pulsa
sinc yang memiliki zero crossing pertama pada t =
1/2W tanpa mengalami distorsi
– Bentuk pulsa di keluaran akan tetap karena seluruh
komponen frekuensi di keluaran akan tetap sama seperti
di masukan
Zero crossings

20. 20
• Sifat pulsa sinc yang memiliki zero crossing secara periodik setiap
1/2W (untuk pulsa sinc dengan komponen frekuensi maksimum W)
dapat dimanfaatkan untuk mengirimkan pulsa berikutnya tepat pada
t = 1/2W
• Pulsa sebelumnya (previous pulse) tidak akan berpengaruh kepada pulsa berikutnya
(next pulse) karena nilai previous pulse tepat sedang nol pada saat t = 1/2W
• Di penerima, penentuan nilai pulsa dilakukan setiap n.1/(2W), dimana n = ±1, ±2, ±3, ...

21. 21
• Dengan skema pengiriman pulsa sinc seperti yang
sudah disampaikan sebelumnya, selang waktu antar
pulsa adalah T = 1/2W, dengan demikian data rate r =
1/T = 2W
• Bila data rate kita naikkan sedemikian hingga W → B,
maka selang waktu antar pulsa T → 1/2B, sehingga r →
1/T = 2B
– Nilai ini memberikan rate maximum teoritis untuk transmisi
symbol sehingga kita dapat katakan bahwa symbol rate dan
bandwidth memiliki hubungan r ≤ 2B atau B ≥ r/2

22. 22
• Dalam kenyataan, tidak ada yang
namanya pulsa sinc itu, sehingga analisa
kita menghasilkan symbol rate maksimum
pada suatu kanal lowpass
• Di dalam kenyataan digunakan pulsa yang
mirip dengan pulsa sinc
– bandwidthnya biasanya 1,5 sampai 2 kali
lebih lebar daripada pulsa sinc

23. 23
Symbol Rate dan Bit Rate
• Dalam komunikasi digital, digunakan
symbol-symbol (berbentuk pulsa) sebagai
representasi informasi
• Bila kita dapat membuat beberapa symbol
dengan amplituda yang berbeda (masing-
masing merepresentasikan bit-bit yang
dibawanya), maka kita dapat menaikkan
data rate dengan tetap mempertahankan
symbol rate

24. 24
• Gambar (a) di atas memperlihatkan empat
buah simbol yang masing-masing
digunakan untuk merepresentasikan 2 bit
informasi
• Gambar (b) memperlihatkan penggunaan
symbol di dalam mengirimkan deretan bit
011011000110
(a) (b)

25. 25
• Secara umum, jumlah simbol (M) ditentukan oleh jumlah
bit informasi (k) yang diwakilinya, yaitu:
M = 2k
• Hubungan antara bit rate dengan jumlah simbol adalah
sbb:
Bit rate = rb = r log2 M [bps]
• Pada contoh sebelumnya jumlah simbol ada sebanyak
M = 2k
= 22
= 4, maka bit rate = rb = r log2 M = r log2 4 = 2
bps. Maka bila baud rate adalah 1 kbaud, maka bit rate
sama dengan 2 kbps.
– Ingat log2 2n
= n
– Nilai baud rate bisa lebih kecil daripada bit rate
• Jadi dengan baud rate tertentu kita bisa terus menaikkan
bit rate dengan cara menambah jumlah simbol (dengan
kata lain: memperbanyak jumlah bit yang dibawa oleh
satu simbol)

26. 26
Kalau gitu....
Naikin aja terus jumlah bit per
simbol agar bit rate transmisi
sebesar mungkin....
Kalau hanya bandwidth batasannya memang demikian...
Tetapi ada faktor pembatas lain yaitu: Noise.......

27. 27
Semakin banyak jumlah simbol, deteksi simbol semakin sulit dilakukan
dan pengaruh noise akan semakin signifikan
(bisa menyebabkan perubahan level simbol)
noise
Empat level simbol Delapan level simbol
Level sinyal maksimum
selalu terbatas

28. 28
• Noise menurunkan kualitas komunikasi analog
dan memunculkan error pada komunikasi digital
• Ukuran noise relatif terhadap sinyal dinyatakan
oleh S/N
• S/N biasanya dinyatakan dalam decibel:
Kapasitas Maksimum Kanal Transmisi
(S/N)dB = 10 log (S/N) [dB]

29. 29
Pada tahun 1948,
Claude Shannon
mempublikasikan suatu
kajian mengenai data
rate maksimum teoritis
pada kanal komunikasi
yang terganggu noise

30. 30
• Dengan mempertimbangkan sekaligus bandwidth dan
noise, Shannon menyatakan bahwa error-free bit rate
(bit rate yang tidak mengakibatkan error) pada suatu
kanal transmisi tidak dapat melebihi kapasitas
maksimum C
• Secara matematis, C dinyatakan oleh:
C = B log2(1+S/N)
– Dimana:
• C = Data rate informasi maksimum dalam satuan bit per detik
• B = bandwidth dalam satuan Hertz
• S = daya sinyal
• N = daya noise
• S/N = Signal-to-noise ratio, dinyatakan dalam perbandingan daya
(bukan dalam dB)

31. 31
• Contoh:
– Misalkan suatu kanal transmisi yang bebas noise memiliki
bandwidth 4 kHz. Maka symbol rate maksimum pada kanal
tersebut adalah r ≤ 2B = 8 kbauds
• Artinya, kita dapat mengirimkan sampai 8000 sinyal (simbol) per
detik
– Bila kanal di atas digunakan pada suatu lingkungan yang
mengandung noise dengan S/N sebesar 28 dB (bila dinyatakan
dalam bentuk perbandingan S/N = 102,8
≈ 631
• Maksimum bit rate menurut Shannon = C
– C = B log2(1 + S/N) = 4.000 log2(632) = 37.2 Kbps
• Agar batas kapasitas kanal tidak terlampaui, maka jumlah bit
persimbol yang diijinkan untuk ditransmisikan pada kanal di atas
adalah 4
– Ingat rumus ini:
Bit rate = r log2 M
– Bila kita masukkan hasil perhitungan di atas:
37,2 kbps = 8 kbauds * log2 2k ;
maka jumlah bit maksimum yang
diperbolehkan adalah sebanyak 4 bit per simbol

32. 32
Line Coding
• Line coding merupakan metoda untuk merubah simbol dari sumber
ke dalam bentuk lain untuk ditransmisikan
• Line coding merubah pesan-pesan digital ke dalam deretan simbol
baru (ini merupakan proses encoding)
• Decoding bekerja kebalikannya yaitu merubah kembali deretan
yang sudah dikodekan (encoded sequence) menjadi pesan aslinya
• Sistem yang menggunakan line coding tetapi tidak melibatkan
modulasi disebut sistem transmisi baseband
– Spektrum hasil pengkodean tetap berada di dalam rentang frekuensi
pesan asli

33. 33
Tujuan Line Coding
• Merekayasa spektrum sinyal digital agar sesuai dengan
medium transmisi yang akan digunakan
• Dapat dimanfaatkan untuk proses sinkronisasi antara
pengirim dan penerima (sistem tidak memerlukan jalur
terpisah untuk clock)
• Dapat digunakan untuk menghilangkan komponen DC
sinyal (sinyal dengan frekuensi 0)
– Komponen DC tidak mengandung informasi apapun tetapi
menghamburkan daya pancar
• Line coding dapat digunakan untuk menaikkan data rate
• Beberapa teknik line coding dapat digunakan untuk
pendeteksian kesalahan

34. 34
• Pada contoh di atas, setiap 2 bit data dikodekan ke dalam 4 level simbol
• Jadi bit rate akan menjadi dua kali dari bit baud rate

35. 35
• Berdasarkan level sinyal yang digunakan,
line coding dapat dikatagorikan sbb.:
– Unipolar : menggunakan level +v, 0
– Polar (antipodal) : menggunakan level +v, -v
– Bipolar (pseudoternary): menggunakan level
+v, 0, -v

36. 36
Line coding yang akan kita bahas
• NRZ
• RZ
• AMI
• HDB3
• CMI
• Manchester
• Differential Manchester
• B8ZS
• nBmB

37. 37
Non Return to Zero (NRZ)
• Bit “1” dinyatakan oleh “high signal” selama perioda bit
• Bit "0" dinyatakan oleh “low signal” selama perioda bit
• Kelemahan:
– Tidak ada informasi timing di dalam bentuk sinyal sehingga sinkronisasi
bisa hilang bila muncul deretan 0 yang panjang
– Spektrum NRZ mengandung komponen DC
• Varian dari NRZ:
– NRZ-L (Non-Return-to-Zero-Level) : Level konstan selama perioda bit
– NRZ-I : (Non-Return-to-Zero-Invert on ones): bit “1” dikodekan dalam
bentuk transisi sinyal (dari high-ke-low atau low-ke-high), sedangkan “0”
dikodekan dengan tidak adanya transisi sinyal
– NRZ-M (Non-Return-to-Zero-Mark): level berubah bila ada bit “1”
– NRZ-S (Non-Return-to-Zero-Space): level berubah bila ada bit “0”
• NRZ bisa unipolar maupun polar

38. 38
Unipolar
NRZ-L
Polar
NRZ-L
Unipolar
NRZ-M
Unipolar
NRZ-S

39. 39
Spektrum NRZ
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
fT
powerdensity
NRZ

40. 40
Return to Zero (RZ)
• Bit "1" dinyatakan oleh “high signal” selama setengah
perioda bit dan dinyatakan oleh “low signal” pada
seengah perioda bit berikutnya
– Memungkinkan pengambilan informasi clock bila ada deretan 1
yang panjang
• Kelemahan
– Bandwidht yang diperlukan dua kali NRZ
– Sulit mengambil informasi clock bila ada deretan nol yang panjang
– Mengandung komponen DC

41. 41
AMI (Alternate Mark Inversion)
• Pseudoternary code
– Bit "0" dinyatakan sebagai level nol
– Bit "1" dinyatakan oleh level positif dan negatif yang
bergantian
• Karakteristik sinyal hasil pengkodean AMI
– Tidak memiliki komponen DC (kelebihan)
– Tidak memecahkan masalah kehilangan sinkronisasi
bila terdapat deretan nol yang panjang
Polaritas level antara dua buah bit “1” yang berurutan berkebalikan

42. 42
HDB3
• Berbasis kode AMI
• Jumlah nol berurutan yang diperbolehkan maksimum 3
• Ide dasar: mengganti empat nol berurutan menjadi "000V" atau
"B00V"
– "V" adalah pulsa yang menyalahi aturan AMI mengenai perubahan
polaritas yang berurutan
• Aturan penggunaan "000V" atau "B00V" adalah sbb:
– "B00V" digunakan jika sampai pulsa sebelumnya, sinyal mengandung
komponen DC (yaitu jumlah pulsa negatif dan pulsa positif tidak sama)
– "000V" digunakan jika sampai pulsa sebelumnya komponen DC adalah
nol (jumlah pulsa negatif sama dengan jumlah pulsa positif
– Polaritas pulsa "B", yang patuh pada aturan AMI, bisa positif atau
negatif dengan tujuan menjamin dua pulsa V berlawanan polaritas

43. 43
CMI (Coded Mark Inverted)
• Berbasis AMI
• Digunakan pada transmisis kecepatan tinggi
• Bit “1” dikirimkan sesuai dengan aturan AMI yaitu bila ada dua “1”
berurutan maka pulsa yang menyatakan keduanya harus berbeda
polaritas
• Bit “0” dinyatakan oleh pulsa dengan setengah perioda pulsa
pertama dinyatakan oleh tegangan negatif sedangkan setengah
perioda pulsa berikutnya dinyatakan oleh tegangan positif
• Kode CMI memiliki karakteristik berikut:
– Menghilangkan spektrum sinyal pada frekuensi yang sangat rendah
– Clock dapat direcovery dengan mudah
– Bandwidth lebih lebar daripada AMI

44. 44
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:
– Timing recovery mudah
– Bandwidth lebar
1 0 1 0 1 1 0 01

45. 45
Differential 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

46. 46
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
Data

47. 47
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

48. 48
Untuk mengetahui
komponen DC pada sinyal

49. Regeneration

50. 50
• Pada transmisi jarak jauh, daya sinyal akan
teredam sehingga daya yang sampai di
penerima bisa jadi sudah sedemikian lemah
sehingga tidak dapat dideteksi lagi
• Pada sistem transmisi analog, digunakan
amplifier/repeater untuk menguatkan sinyal yang
sudah lemah
• Amplifier/repeater selain menguatkan input yang
berupa sinyal informasi juga akan menguatkan
sinyal noise
– Pada penggunaan amplifier/repeater yang
berulangkali, efek noise akan terakumulasikan
sehingga perbandingan Sinyal dengan Noise (S/N)
akan semakin mengecil

51. 51
• Pada sistem transmisi digital, penguatan sinyal
dilakukan menggunakan perangkat yang disebut
regenerator (digital amplifier)
• Suatu regenerator terdiri dari equalizing amplifier, yang
mengkompensasi distorsi dan menapis (mem-filter) out-
of-band noise, serta sebuah komparator
– Keluaran komparator akan high jika sinyal input lebih besar
daripada Vref, dan akan low jika sinyal input lebih rendah daripada
Vref
• Sebuah regenator juga mengandung rangkaian pewaktu
(timing) yang berfungsi untuk membangkitkan sinyal
clock berdasarkan sinyal input yang diterima
• D-flip flop digunakan untuk menentukan apakah sinyal
keluaran regenerator high (1) atau low (0) pada saat
sinyal clock berada pada kondisi sisi naik (rising edge)
– Nilai output akan tetap sampai rising edge berikutnya
• Sinyal hasil regenerasi akan bebas dari noise dan siap
ditransmisikan lagi

52. 52

53. 53
• Jika noise terlalu besar, input terhadap
komparator bisa jadi berada di atas Vref walaupun
sebenarnya sinyal nol yang sedang dikirimkan
– Akibatnya akan terjadi kesalahan (error) regenerasi
karena yang akan dikeluarkan regenerator adalah
sinyal satu padahal seharusnya adalah sinyal nol
• Sebaliknya, jika noise terlalu besar, input
terhadap komparator bisa jadi berada di bawah
Vref walaupun sebenarnya sinyal satu yang
sedang dikirimkan
– Akibatnya akan terjadi kesalahan regenerasi karena
yang akan dikeluarkan regenerator adalah sinyal nol
padahal seharusnya adalah sinyal satu

54. 54
• Frekuensi error tergantung pada
level noise atau d.k.l tergantung
S/N
• Jika diasumsikan bahwa noise
memiliki distribusi amplituda
Gaussian, maka error rate (bit
error probability) mengikuti kurva
error rate vs S/N seperti yang
terlihat pada gambar
– Nilai pasti hubungan antara S/N
dengan BER berbeda-beda untuk
setiap sistem, tetapi bentuk kurva-
nya serupa
• Perhatikan bahwa BER akan
turun bila S/N semakin tinggi,
sebaliknya BER akan naik bila
S/N semakin rendah
• Transmisi voice PCM memerlukan
syarat BER maksimum 10-3
,
sedangkan transmisi data
memerlukan persyaratan BER
yang lebih ketat (maksimum 10-9
)
Pe
Pe = Probability of bit error = bit error rate (BER)

55. SDH dan SONET
SDH = Synchronous Digital Hierarchy
SONET = Synchronous Optical Network

56. 56
Mari kita lihat kembali PDH
• Perhatikan bahwa kecepatan keluaran setiap multiplexing tingkat tinggi adalah kira-kira lebih dari
4 kali kecepatan sinyal tributary (bukan tepat 4 kali kecepatan sinyal tributary)
– Contoh: Kecepatan E-2 adalah 8,448 Mbps (ini tidak sama dengan 4x2,048 Mbps)
– Pada keluaran masing-masing multiplexer juga ada informasi batas frame
• Keluaran setiap level merupakan susunan bit interleaved dari setiap sinyal tributary
– Artinya, keluaran setiap hirarki tersusun dari satu bit yang berasal dari tributary 1, satu bit dari tributary 2, 3 ,
4, lalu dari tributary 1 lagi dst.
• Ingat: pada PDH, kecepatan masing-masing sinyal tributary boleh berbeda sedikit
• Oleh karena itu, sebelum dimultiplex, kecepatan masing-masing sinyal tributary harus
disesuaikan agar ketika dimultiplex akan diperoleh kecepatan yang sesuai pada setiap tingkat
– Penyesuaian kecepatan ini disebut justification atau stuffing
• Justification/stuffing dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah bit justifikasi kepada setiap
tributary
• Pada demultiplexer, bit-bit justifikasi ini dihilangkan sehingga rate tributary asli dapat kembali
diperoleh
• Kondisi yang sama terjadi pada PDH versi Amerika Utara

57. 57
Kelemahan PDH
• Penentuan tributary rate pada proses demultiplexing harus
dilakukan secara bertahap akibat adanya
justification/stuffing
• Akhir tahun 80-an telah banyak terpasang serat optik yang
interface optiknya belum distandardkan
– Para peneliti menyadari bahwa diperlukan adanya standard baru
yang dapat memenuhi kebutuhan masa depan
• Standard Eropa dan Amerika tidak kompatibel
• Interface tergantung pada vendor
• Data rate yang lebih tinggi (di atas 140 Mbps atau 274
Mbps) belum distandardkan
• Untuk memperoleh multiplex orde tinggi diperlukan banyak
perangkat multiplexer

58. 58
• Pada pertengahan tahun 70-an, ANSI mengawali study mengenai
metoda transmisi baru agar penggunaan jaringan optik dan
teknologi digital modern lebih efisien
– Sistem ini disebut Synchronous Optical NETwork (SONET) dan untuk
digunakan di negara Amerika Serikat
• Pada akhir tahun 80-1n, ITU-T membuat standard sendiri yang
berlaku di seluruh dunia yang disebut Synchronous Digital
Hierarchy (SDH)
• SDH dikembangkan dengan cara mengadopsi SONET lalu
disesuaikan dengan jaringan Eropa
• Beberapa subset dari rekomendasi SDH yang berasal dari ITU-T
dipilih oleh ETSI sebagai standard untuk Eropa
• Dengan demikian dapat dikatakan bahwa ada dua sistem
synchronous optical yang berlaku yaitu SONET di Amerika Serikat
dan SDH di Eropa
• Prinsip kerja SONET dan SDH hampir serupa serta menggunakan
data rate yang sama
• SDH dapat me-multiplex tributary PDH maupun tributary yang
synchronous

59. 59
Synchronous tributaries
Plesiochronous tributaries

60. 60
Skema multiplexing pada SDH
• Aliran data (transmission data streams) pada SDH disebut
synchronous transport modules (STMs)
• Data rate STM merupakan hasil perkalian dari data rate STM-1
(155.52-Mbps)
• Aliran data dari STM-1 di-byte interleaved dengan aliran data dari
STM-1 yang lain sehingga terbentuk aliran data yang memiliki data
rate lebih tinggi
– Tidak ada penambahan informasi framing
• Byte interleaving artinya, misalnya, sebuah sinyal STM-4
mengandung satu byte (8 bits) yang berasal dari tributary STM-1
yang pertama, kemudian dari yang kedua, ketiga, dan keempat lalu
balik lagi dari yang pertama dst.
• Demultiplexer menerima seluruh frame STM-1 secara independent

61. 61
• Frame STM-1 diulangi 8000 kali per detik, suatu rate
yang sama dengan rate pencuplikan pada PCM
– Hali ini membuat sampel 8-bit speech dapat disimpan di dalam
aliran data 155.52-Mbps
– Bila PCM coding disinkronkan sebagai sumber untuk sistem
SDH, maka proses demultiplex satu kanal speech dilakukan
dengan hanya mengambil 1 byte dari setiap frame STM-1
• Frame STM-1 mengandung informasi batas frame dan informasi
lainnya serta suatu pointer yang memberitahu lokasi tributary di
dalam frame
• Jika tributary tidak disinkronkan terhadap frame STM-1,
sebuah pointer (berbentuk binary number) yang
diletakkan pada lokasi tertentu di dalam frame STM-1
akan menunjukkan lokasi dari setiap tributary
– Dengan melihat nilai pointer ini maka kita dapat menemukan
dengan mudah lokasi sinyal tributary yang diinginkan
• Ini merupakan keunggulan utama SDH dari PDH yang memerlukan
step-by-step demultiplexing untuk memisahkan bit-bit informasi dan
stuffing di dalam rangka mendapatkan tributary

62. 62
Data Rate SONET
• Modul dasar SONET disebut synchronous transport
signal level 1 (STS-1)
• STS-1 memiliki kecepatan 51,840 Mbps
• STS-1 dimultiplex secara sinkron dengan STS-1 yang
lain untuk memperoleh sinyal dengan orde lebih tinggi
(STS-N)
• Setiap sinyal STS-N memiliki hubungan dengan sinyal
optik yang disebut optical carrier (OC-N) untuk keperluan
transmisi optik
• Sinyal STS-1 terdiri dari beberapa frame
– Durasi frame adalah 125 μs (muncul sebanyak 8000 kali per
detik yang juga sama dengan rate pencuplikan pada PCM)

63. 63

64. Macam-macam perangkat transmisi

65. 65
The Transmission Equipments
• Modems
• Terminal Multiplexers
• Add/drop multiplexers
• Digital cross-connect systems
• Regenerators atau intermediate repeaters
• Optical line system
• WDM
• Optical amplifiers
• Microwave Relay System

66. 66
Modems
• Merubah sinyal digital menjadi analog dan
sebaliknya

67. 67
Terminal multiplexers
• Terminal multiplexer (TM) atau multiplexer
(saja) berfungsi untuk menggabungkan
sinyal digital dengan tujuan memperoleh
bit rate yang lebih tinggi untuk transmisi
berkapasitas tinggi

68. 68
Add/drop multiplexers
• Add/drop multiplexers digunakan untuk
mengambil (drop) beberapa kanal dari
aliran data kecepatan tinggi atau untuk
menyisipkan (add) beberapa kanal ke
dalam aliran data berkecepatan tinggi

69. 69

70. 70
Digital cross-connect systems
• Digital cross-connect (DXC) merupakan
node jaringan yang mampu menyusun
ulang kanal-kanal yang ada di dalam
suatu aliran
• DXC memungkinkan konfigurasi terhadap
jaringan dilakukan secara flexible
• Fungsi dasar DXC adalah sama dengan
sentral
• DXC mampu men-switch pada orde tinggi
(tidak hanya orde 64 Kbps seperti pada
sentral biasa)
• DXC bisa jadi mengandung fungsi
redundancy yang dapat secara otomatis
mem-bypass bagian link transmisi yang
rusak
– SDH dan SONET sering menggunakan
topologi ring untuk mendapatkan
keandalan (reliability) yang lebih tinggi

71. 71
Optical Line Systems
• Optical line systems terdiri dari dua terminal
repeaters pada ujung-ujung serat optik
– Fungsinya untuk merubah sinyal elektrik digital
menjadi sinyal optik dan sebaliknya
– Terminal ini disebut OLT (Optical Line Terminal)
• Sistem ini terintegrasi ke dalam sistem SONET
dan SDH
– Pada PDH, optical line systems merupakan perangkat
yang terpisah dan harus dihubungkan dengan
interface yang sudah distandardkan

72. 72
• Sistem transmisi optik memancarkan pulsa-pulsa cahaya ke dalam
serat optik
• Pada sistem komunikasi optik dua arah diperlukan dua buah serat
optik (masing-masing satu serat untuk setiap arah)
• Gambar berikut memperlihatkan posisi OLT pada sistem
komunikasi optik dua arah

73. 73
WDM
• Perkembangan teknologi laser semikonduktor telah
dapat menghasilkan laser dengan bandwidth yang
sempit sehingga beberapa sinyal optik dengan panjang
gelombang yang berbeda dapat digabungkan ke dalam
satu serat optik yang sama
• Proses multiplexing ini disebut wavelength-division
multiplexing (WDM)
• WDM menggunakan optical coupler untuk
menggabungkan sinyal-sinyal optik (WDM multiplexer)
• Sedangkan pada WDM demultiplexer digunakan filter
optik untuk memisahkan sinyal-sinyal optik di penerima
• WDM dapat meningkatkan kapasitas serat mulai dari 10
sampai 100 kali lipat

74. 74

75. 75
• Teknologi WDM yang mampu menggabungkan
lebih dari 16 panjang gelombang di dalam satu
serat disebut Dense WDM (DWDM)

76. 76
Optical Amplifiers
• Penguat sinyal optik
– Penguatan di lakukan di dalam domain optik
(tidak ada konversi ke eletrik dulu)
Cahaya yang dipompakan ini mendorong
atom erbium untuk melepaskan energinya

77. 77
Microwave Relay System
• Berfungsi untuk merubah sinyal digital menjadi
gelombang radio dan sebaliknya
• Biasanya bekerja pada rentang frekuensi 1
sampai 40 GHz
• Memerlukan transmisi yang line-of-sight
• Pada frekuensi tinggi, kondisi cuaca
mempengaruhi redaman dan kualitas transmisi
– Mengakibatkan terbatasnya frekuensi yang dapat
digunakan serta membatasi jarak transmisi

78. 78