Multibus I and II Suatu bus untuk desain fleksibel sistem komputer, dirancang oleh Intel
3.3 Jenis sinyal listrik (Electrical signal types)
Dengan BogusBus, pensinyalan sangat sederhana dan langsung; setiap wayar sinyal (1 sampai 5) membawa satu bit data digital, 0 Vuntuk "off" dan 24V DC untuk "on." Karena semua bit tiba ditujuannya bersamaan, maka BogusBus disebut teknologi jaringan parallel. Jika ingin memperbaiki kinerja BogusBus dengan menambahkan pengkodean (encoding) disisi transmitter dan pendekodean (decoding) disisi receiver, sehingga lebih banyak langkah-lsngksh resolusi tersedia pengkabealan yang lebih sedikit, namun masih tetap sebagai jaringan parallel. Bagaimanapun jika kita ingin menambahkan suatu pengubah parallel-to-serial pada sisi transmitter dan pengubah serial-to-parallel disisi receiver, kita akan memiliki sesuatu yang cukup berbeda.
Hal ini terutama dengan penggunaan teknologi serial kita terpaksa membuat cara cerdik mengirim bit-bit data. Karena data serial memerlukan kita mengirim semua bit-bit data melalui saluran kabel yang sama dari transmitter ke receiver yang memerlukan sinyal berfrekuensi sangat tinggi pada kabel jaringan. Perhatikan ilustrasi berikut. Suatu sistem BogusBus yang mengkomunikasikan data digital secara parallel dalam bentuk terkode binary (binary encoded). Bukan mengirim 5 bit diskret seperti BogusBus yang asli, tetapi mengirim 8 bit dari transmitter ke receiver. Suatu pengubah analog ke digital (ADC) disisi transmitter membangkitkan keluaran output baru setiap detiknya yang membuat data 8 bit per menit sedang dikirim ke receiver. Untuk memudahkan ilutrasi, katakanlah transmitter sedang beralih antara satu output 10101010 dan 10101011 setiap pembaruan data (update) sekali dalam 1 detik.
Karena hanya bit terendah yang berubah, frekuensi pada kabel jaringan (terhadap ground) hanyalah 1/2 Hertz. Sebenarnya, tidak masalah bilangan apa yang sedang dibangkitkan oleh pengubah ADC antara peng-update-an, frekuensi di setiap wayar pada jaringan BogusBus yang dimodifikasi ini tidaklah dapat melebihi 1/2 Hz, karena itulah kecepatan pengubah ADC meng-update keluaran digitalnya. 1/2 Hz sangat lambat, sehingga tidak menimbulkan masalah pada kabel jaringan.
PT. PLN (PERSERO) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN KOMUNIKASI DIGITAL
Sebaliknya, jika menggunakan jaringan serial 8-bit, seluruh bit-bit data harus muncul pada saluran tunggal secara berurutan. Bit-bit ini harus dikeluarkan oleh transmitter dalam rentang 1 detik antara peng-update-an ADC. Oleh karena itu, perubahan output digital antara 10101010 dan 10101011(sekali dalam 1 detik) akan menjadi seperti berikut:
Frekuensi sinyal BogusBus ini sekarang menjadi 4 Hertz tidak lagi 1/2 Hertz, naik 8 kali lipat. 4 Hz masih sangat rendah, bukan persoalan dalam enjiniring, bayangkan bagaimana adanya jika kita ingin mengirim data 32-bit atau 64-bit per update, bersama dengan bit lain yang diperlukan untuk parity check dan signal synchronization, dengan kecepatan update ribuan kali per detik. Frekuensi jaringan data serial akan mulai memasuki rentang frekuensi radio, dan kabel itu akan menyerupai antena radio, pasangan kabel sebagai jaringan transmisi dengan semua perilaku yang berhubungan karena reaktansi induktif dan kapasitif.
Apa yang jadi masalah? Sinyal yang akan dikomunikasikan dengan jaringan serial adalah gelombang segi empat (square-wave), yang merupakan informasi bit-bit bineri. Gelombang segi empat adalah hal khusus, secara matematis serupa dengan sederet tak berhingga gelombang sinus yang berkurang amplitudonya dan bertambah frekuensinya. Gelombang segi empat sederhana dengan frekuensi 10 kHz sebenarnya terlihat dengan kapasitansi dan induktansi jaringan sebagai serangkaian dari banyak frekuensi gelombang sinus yang meluas menjadi ratusan kHz pada amplitude berarti. Apa yang kita terima diujung jaringan 2 kabel yang panjang, tidak lagi berupa gelombang segi empat yang sempurna, walaupun dalam kondisi terbaik.
Ketika para sarjana bicara tentang rentang pita (bandwidth) jaringan, mereka mengacu pada batas frekuensi praktis dari suatu media jaringan. Pada komunikasi serial, rentang pita adalah suatu hasil volume data (bit-bit bineri per kata - "word" – yang terkirim) dan kecepatan data ("word" per detik). Ukuran standard rentang pita jaringan adalah bit per detik (bps = bits per second). Satuan yang tidak digunakan lagi adalah baud (perubahan level sinyal per detik) yang secara salah disamakan dengan bps. Banyak standard jaringan serial menggunakan beberapa perubahan level tegangan atau arus untuk menunjukkan satu bit tunggal, makanya dalam aplikasi ini bps dan baud adalah tidak sama.
Rancangan umum BogusBus, dimana semua bit adalah tegangan yang diacukan ke sambungan ground umum ("common ground"), adalah situasi hal terjelek untuk komunikasi data gelombang segi empat berfrekuensi tinggi. Semua bekerja dengan baik untuk jaringan
PT. PLN (PERSERO) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN KOMUNIKASI DIGITAL
jarak pendek, dimana efek induktif dan kapasitif sangat rendah, tetapi untuk jaringan yang panjang metoda ini akan sangat bermasalah
Pilihan kuat untuk metoda sinyal ground umum adalah metoda beda tegangan, dimana setiap bit digambarkan dengan beda tegangan antara sepasang kabel yang terisolasi dari ground bukan beda tegangan antara satu kabel dengan ground umum. Ini cendrung membatasi efek induktif dan kapasitif yang terkena pada setiap sinyal dan kecendrungan sinyal terkorupsi karena interferensi listrik dari luar, dengan demikian meningkatkan jarak praktis suatu jaringan serial
Simbol penguat segitiga merupakan penguat perbedaan, yang mengeluarkan suatu sinyal tegangan anatara 2 wayar, dan tidak satu pun terhubung ke ground. Dengan tidak adanya hubungan antara tegangan sinyal dengan ground, hanya kapasitansi berarti yang terkenakan pada tegangan sinyal yang ada antara ke dua kabel sinyal. Kapasitansi antara satu kabel sinyal dengan penghantar yang digroundkan berefek sangat sedikit, karena jalur kapasitif antara kedua kabel sinyal melalui sambungan ground adalah dua kapasitansi serie (dari kabel sinyal #1 ke ground, kemudian dari ground ke kabel sinyal #2), dan nilai kapasitansi serie selalu lebih rendah dari kapasitansi individual yang manapun. Selanjutnya, tegangan "noise" apapun yang terinduksi antara kedua kabel sinyal dengan ground bumi oleh suatu sumber dari luar akan tertiadakan, karena tegangan "noise" terinduksikan ke kedua kabel dengan nilai yang sama, dan penguat penerima hanya menanggapi perbedaan tegangan antara kedua kabel sinyal, bukan tegangan antara salah satu kabel sinyal dengan ground bumi.
PT. PLN (PERSERO) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN KOMUNIKASI DIGITAL
RS-232C adalah suatu contoh utama dari jaringan serial beracuan ground, sedangkan RS-422A adalah suatu contoh utama dari jaringan serial tegangan berbeda. RS-232C menjadi aplikasi populer pada lingkungan kantor dimana interferensi listriknya kecil dan kabel jaringannya pendek. RS-422A lebih banyak digunakan pada aplikasi industry dimana kabel jaringannya panjang dan potensi interferensi listriknya lebih besar karena adanya kabel daya listrik.
Bagaimanapun, masalah besar dengan sinyal-sinyal jaringan digital adalah gelombang segi empat alami tegangan seperti penjelasan diatas. Hanya jika kita bisa menghidari gelombang segi empat sekaligus, kita bisa menghidari kesulitan-kesulitan disepanjang jaringan frekuensi tinggi. Suatu cara untuk melakukan ini adalah dengan memodulasi sinyal tegangan gelombang sinus dengan data digital.
"Modulation" berarti besarnya satu sinyal memiliki kontrol pada beberapa aspek dari satu sinyal lainnya. Teknologi radio memiliki modulasi terpadu hingga kini, menyediakan satu sinyal tegangan frekuensi radio untuk mengkontrol amplitudo (AM) atau frekuensi (FM) dari suatu tegangan pembawa ("carrier") berfrekuensi sangat tinggi, yang kemudian dikirim ke antena transmisi. Teknik modulasi frekuensi (FM) dalam jaringan digital ternyata lebih bermanfaat dari pada modulasi amplitudo, kecuali yang disebut Frequency Shift Keying (FSK). Dengan FSK gelombang sinus dari dua frekuensi berbeda digunakan untuk menggambarkan kedua keadaan bineri, yaitu 1 dan 0:
Karena problem praktis mendapatkan gelombang sinus frekuensi rendah/tinggi untuk memulai dan mengakhiri pada titik zero crossover setiap kombinasi 0's dan 1's, kadang digunakan satu variasi FSK yang disebut phase-continuous FSK, dimana kombinasi berurut frekuensi rendah-tinggi menggambarkan satu keadaan bineri dan kombinasi frekuensi rendah-tinggi- rendah menggambarkan keadaan bineri lainnya. Hal ini juga membuat situasi dimana setiap bit, apakah 0 atau 1, mengambil dengan tepat panjang waktu yang sama untuk mengirimkan sepanjang jaringan.
PT. PLN (PERSERO) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN KOMUNIKASI DIGITAL
Dengan tegangan sinyal gelombang sinus, banyak masalah yang ditemukan pada sinyak digital gelombang segi empat menjadi terkurangi, walaupun rangkaian yang diperlukan untuk memodulasi dan demodulasi sinyal-sinyal jaringan menjadi runit dan mahal.