Transmisi
Transmisi merupakan prosespemindahan informasi antara satu ujung dengan ujung lainnya di dalam sistim atau jaringan. Komunikasi antar ujung seringkali sangat panjang dan jauh, dan banyak membutuhkan sistem kelistrikan pada jalur tersebut. Elemen sistem ini atau jaringan terhubung dengan elemen lain dengan melalui koneksi yang disediakan oleh sistem transmisi. Dalam pembahasan kali ini kita akan membahas masalah persyaratan dasar untuk transmisi dan media serta peralatan yang diperlukan untuk transmisi telekomunikasi.
Konsep Dasar Sistem Transmisi Elemen dari Sistem Transmisi
Elemen utama dari sistem komunikasi terlihat di gambar di bawah ini. transducers, seperti mikrofon atau TV camera, yang kita perlukan untuk mengkonversikan signal asli menjadi bentuk listrik ditiadakan. Gangguan yang tidak dikehendaki seperti interferensi elektromagnet dan noise disertakan. Perlu diketahui bahwa komunikasi dua arah memerlukan sistem lain untuk transmisi simultan pada arah yang berlawanan.
Transmitter
Transmitter memproses signal input dan memproduksi signal yang sesuai dengan karakteristik dari saluran transmisi. Prosesing signal sering berkaitan dengan pengkodean dan modulasi. Di dalam kasus transmisi optik, konversi dari format signal listrik ke signal optik akan dilakukan oleh transmitter.
Transmission Channel /Saluran Transmisi
Transmission channel merupakan medium listrik yang menjembatani jarak antara sumber dan tujuan. Saluran Transmisi bisa berupa kawat berpasangan (pair wires), kabel coaxial, sistem radio, atau fiber optik.
Setiap saluran memiliki sifat kehilangan transmisi (transmission loss) atau penguatan (attenuation/amplification) dan oleh karena itu kekuatan transmisi bisa menurun secara drastis dengan semakin jauhnya jarak yang harus ditempuh. Signal juga akan mengalami distorsi karena adanya perbedaan penguatan pada frekwensi yang berbeda. Signal biasanya berisi komponen yang berada pada frekwensi yang berbeda-beda, beberapa diperkuat dan beberapa tidak, sehingga bentuk dari signal menjadi berubah. Perubahan ini disebut dengan distorsi (distortion). Perlu dicatat bahwa transmission channel sering menyertakan banyak saluran bicara dan data yang dilewatkan secara bersamaan ke dalam kabel yang sama maupun fiber optik.
Receiver
Receiver bekerja pada signal output dari channel di dalam persiapan untuk membawa informasi pada transducer di daerah tujuan. Operasi receiver meliputi filtering/penyaringan untuk menghilangkan out-of-band noise, amplification/penguatan untuk menormalkan transmission loss, danequalizing/penyesuaian untuk menghilangkan distorsi (beda penguatan dari komponen frekwensi), dan demodulation dan decodinguntuk mengembalikan signal processing yang dilakukan pada transmitter.
Noise, Distorsi, dan Interferensi
Berbagai faktor yang tidak dikehendaki keberadaannya mempunyai akibat tertentu pada proses transmisi signal. Penguatan akan tidak disukai karena akan mengurangi kekuatan signal pada receiver. Dan bahkan berbagai masalah yang muncul adalah distorsi,interferensi, dannoise, yang muncul sebagai pengganti dari bentuk signal. Untuk menurunkan pengaruh dari noise, pada receiver selalu disertakan filter yang hanya melewatkan frekwensi sesuai band dari data dan menghilangkan penyebaran dari out-of-band noise.
Media Transmisi
Sistem transmisi bisa menggunakan kabel tembaga, kabel optik, atau saluran radio untuk menghubungkan peralatan yang satu dengan lainnya.
Kabel Tembaga
Kabel tembaga merupakan peralatan yang tertua dan sering ditemukan sebagai media transmisi. Kekurangan penggunaan media ini adalah: penguatan yang tinggi dan mudah terpengaruh dengan interferensi listrik. Penguatan pada kabel tembaga meningkat sesuai dengan frekwensinya berdasarkan rumus berikut ini:
dimanaAdB: penguatan di dalam decibel,fadalah frekwensi , dankadalah konstanta khusus untuk setiap kabel. Sebagai contoh kita mengukur penguatan suatu kabel sebesar 6 dB pada frekwensi 250 KHz. kemudian pada frekwensi yang lebih tinggi sebesar empat kali 1 MHz akan menghasilkan 12 dB . Kecepatan penyebaran signal pada kabel tembaga adalah sebesar 200,000 km/sec.
Saluran Kawat Telanjang
Merupakan bentuk dari penghantar dengan dua kawat yang tertua yang menggunakan konduktor telanjang yang disokong pada sebuah tiang. Kawat tidak boleh saling bersinggungan, kalau tidak akan terjadi arus pendek pada saluran dan komunikasi bisa terganggu. Peralatan ini sangat jarang dipakai pada saat ini, tapi kemungkinan masih dipergunakan pada daerah pedesaan yang masih menggunakan peralatan analog.
Twisted Pair
Media ini terdiri atas dua kabel tembaga berisolasi yang saling membelit dengan ketebalan 0.4 sampai dengan 0.6 mm dan ditambah 0.1 mm jika ditambahkan dengan insulatornya. Dua kabel ini dibelitkan (twisted) satu sama lain untuk mengurangi interferensi listrik eksternal dan interferensi antar keduanya. Kedua kabel ini simetris dan perbedaan tegangan antara keduanya merupakan signal yang dibawa. Twisted pair mudah di dalam pemasangannya, membutuhkan ruang yang kecil dan tidak mahal biayanya. Di dalam jaringan komunikasi dipergunakan pada saluran end office ke subscriber dengan kecepatan transfer 2-Mbps (digital) dan dengan jarak repeater sampai dengan 2 kilometer.
Jenis Kabel Twisted-Pair
Ada dua tipe dari twisted pair: UTP (Unshielded Twisted Pair) dan STP(Shielded Twisted Pair). Pada STP, selubung metalik dipasang pada kabel untuk mengurangi akibat interferensi luar. Unshielded Twisted-pair dibagi-bagi lagi menjadi beberapa kategori yang menentukan besar kecepatan data transfer yang bisa dilewatkan. Secara umum kategori kabel berdasarkan pada ANSI/TIA/EIA 568-A: Commercial Building Telecommunications Cabling Standards. Tujuan dari EIA/TIA 568-A adalah untuk membuat multiproduk dengan banyak pabrik dengan standar yang setara untuk sambungan komunikasi. Berikut ini merupakan kabel sesuai dengan aturan ANSI/TIA/EIA 568-A:
Category 1 Cat 1 kabel pada awalnya didesain untuk telepon bicara saja, tetapi kemudian meningkat
menjadi media untuk transfer data dengan kecepatan 10Mbps dan bahkan lebih besar lagi.
Category 2 Cat 2kabel dapat mengakomodasi sampai dengan 4Mbps dan berkaitan dengan token-ring
LAN (Jaringan Lokal dengan topologi cincin).
Category 3 Cat 3kabel beroperasi pada bandwidth 16MHz pada UTP dan mendukung sampai dengan
10Mbps pada jarak 330 feet (100 m).
Category 4 Cat 4 kabel beroperasi pada bandwidth 20MHz pada UTP dan dapat membawa sampai
16Mbps dalam jarak 330 feet (100 m).
Category 5 Cat 5kabel beroperasi pada bandwidth 100MHz on UTP dan dapat bekerja sampai dengan
100Mbps pada jarak 330 feet (100m). Cat 5 kabel dipergunakan pada jaringan Ethernet pada kecepatan 10Mbps atau 100Mbps
Category 5e Cat 5e (enhanced) beroperasi pada bandwidth 100MHz pada UTP, dengan jarak sekitar
330 feet (100 m). berjalan pada LAN dengan tipe 1000BASE-T. Standar Cat 5e secara umum sama dengan Category 5, kecuali bahwa beberapa kelebihan. Kategori 5e direkomendasikan untuk semua instalasi baru dan didesain untuk transmisi sampai dengan 1Gbps (Gigabit Ethernet).
Category 6 Cat 6, khusus berdasarkan ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1, beroperasi pada bandwidth 400MHz
dan mendukung samapi dengan 1Gbps pada jarak 330 feet (100 m). Ini merupakan kabel yang direkomendasikan untuk Gigabit Ethernet. Cat 6 cocok untuk jaringan dengan tipe koneksi 10BASE-T/100BASE-TX dan 1000BASE-T (Gigabit Ethernet).
Category 7 Cat 7dikhususkan untuk frekwensi antara 1MHz s.d 600MHz.
Penggunaan pada jaman sekarang adalah kategori 3 dan kategori 5e, juga kategori 5.
Kelebihan dan Kekurangan dari Twisted-Pair Kelebihan dari Twisted Pair
Ketersediaannya yang tinggi dimana lebih dari satu milyar saluran ke subscriber telepon menggunakan
twisted-pair saat ini.
Mempunyai biaya rendah pada saat instalasi, juga peralatan pendukungnya yang berbiaya murah. Mempunyai biaya rendah pada pemeliharaan dan perubahan /pemindahan jaringan.
Kekurangan dari Twisted Pair
Frekwensi spektrum yang kecil dimana penggunaan spektrum frekwensi untuk Kabel twisted-pair
tembaga sekitar 1MHz.
Kecepatan data terbatas, karena semakin jauh jarak yang ditempuh, semakin kecil kecepatan transfer
data. Sebagai contoh pada jarak 30 feet (100 m), twisted-pair dapat membawa data dengan kecepatan 100MBps, tetapi pada jarak 3.5 miles (5.5 km), kecepatan data menurun sampai dengan 2Mbps atau kurang.
Karena jarak yang terbatas, maka akan membutuhkan lebih banyak repeater, sehingga banyak
peralatan pendukung yang harus dirawat sehingga memungkinkan timbulnya masalah pada kondisi seperti ini.
Coaxial Cable
Kabel Coaxial mulai dipergunakan tahun 1920. Di dalam kabel coaxial, kabel tembaga kaku/rigid menjadi inti, yang dikelilingi dengan material insulator. Insulator diselubungi dengan konduktor berbentuk silinder. Konduktor terluar ditutupi dengan lapisan plastik pelindung. Konstruksi dari kabel coaxial memberikan kombinasi yang baik untuk bandwidth yang tinggi dan kekebalan terhadap noise. Kabel coaxial dipergunakan pada LAN (10-Mbps Ethernet), dalam sistem antena untuk siaran radio dan TV, dan memiliki kapasitas tinggi untuk analog dan sistem transmisi digital di dalam jaringan telekomunikasi.
Karakteristik dari KabelCoaxial
Kabel coaxial memiliki frekwensi spektrum yang lebih tinggi dibandingkan dengan twisted pair. Teknologi baru dari kabel jenis inihybrid fiber coax (HFC)mendukung frekwensi sampai dengan 1000 MHZ. dengan demikian coax memiliki kapasitas dari 370 sd 1,000 lebih banyak dari twisted-pair.
Satu masalah dengan coax adalah berkaitan dengan masalah pemasangan. Kabel Coaxial dan HFC harus dipasang dengan topologi Bus. Di dalam topologi Bus, bandwidth bersifat terbagi, yang berarti semakin banyak yang mempergunakan saluran, akan menurunkan kecepatan transfer data dari masing-masing pemakai. Topologi bus juga memungkinkan adanya resiko masalah keamanan dimana satu jalur tersebut dipakai secara bersama-sama dan hampir tidak ada pemisah.
Aplikasi Kabel Coaxial
Pada pertengahan 1920, coax dipergunakan untuk membangun saluran trunk antar office. Dibandingkan dengan memasang kabel tembaga dengan 1,500 atau 3,000 pair kawat tembaga, dimungkinkan untuk mengganti kabel sebesar dan sebanyak itu yang akan menjadi masalah saat pemasangannya dengan kabel coaxial.
Penggunaan secara besar-besaran dari coax untuk telekomunikasi terjadi pada tahun 1950, saat dipergunakan sebagai kabel bawah laut untuk membawa lalu litas telekomunikasi internasional.
Kelebihan dan kekurangan Penggunaan Kabel Coaxial Kelebihanpenggunaan coax adalah sebagai berikut ini:
Sistem Coax Broadband/ band lebar mempunyai frekwensi yang cukup untuk mendukung banyak
Saluran yang lebih besar dari masing-masing saluran yang lewat coax dibandingkan dengan twisted
pair.
Bandwidth yang lebih besar dibandingkan dengan twisted pair. Karena bandwidth yang lebih besar coax
dapat mendukung berbagai gabungan layanan seperti suara, data , bahkan video.
Tingkat kesalahan yang rendah karena konduktor bagian dalam berada dalam selubung Faraday shield,
Kekebalan terhadap noise meningkat.
Ruang yang lebih besar antara amplifier kabel coax mengurangi noise dan percakapan silang crosstalk,
yang berarti amplifier dapat dipasang dalam jarak yang lebih jauh dibandingkan dengan twisted pair. Kekurangandari coax adalah:
Problem muncul pada masalah desain pemasangan. Topologi bus dimana coax dipergunakan
ditengarai menjadi semrawut, noise, dan berisiko terhadap gangguan keamanan.
Mempunyai biaya instalasi yang tinggi.
Berbahaya dengan adanya sengatan petir, dan coax akan rusak apabila terkena serangan petir karena
sifatnya yang menghantarkan petir.
Kabel Fiber Optik
Fiber Optik (FO) merupakan media transmisi yang paling modern. Menawarkan bandwidth yang besar, penguatan yang kecil, dan secara ekstrim mempunyai kekebalan terhadap interferensi listrik dari luar. Jalur fiber optik dipergunakan sebagai media utama untuk transmisi jarak jauh diseluruh negara berkembang, dan coaxial secara perlahan digantikan dengan sistem fiber ini. Sebuah fiber optik mempunyai central core (dengan diameter sekitar 8 atau 60 mm) bermaterial gelas yang dikelilingi oleh lapisan gelas juga tetapi dengan kepadatan yang lebih kecil. Berkas sinar dipantulkan dari permukaan di antara material ini kembali ke inti dan menyebar di dalam core dari satu ujung ke ujung lainnya. Setiap helai fiber optik dilindungi dengan pelapis, yang memastikan bahwa energi cahaya tetap berada di dalam fiber optik sendiri (tidak memantul ke luar dari fiber optik). Pelapis (cladding) tersebut dilapisi dengan plastik pada bagian luarnya. Sehingga plastik tadi merupakan pembatas seberapa jauh kita bisa menekuk fiber optik. Kemudian pelindung plastik tadi diperkuat dengan kevlar, yaitu material yang mempunyai kekuatan lima kali lebih dibandingkan dengan baja. Kemudian lapisan terluar menutupi kevlar. Bagian terluar penutup fiber optik jumlahnya tergantung kondisi dimana fiber optik akan dipasang (contoh, di dalam tanah, di lautan atau di gantung di udara).
Ada dua jenis dari fiber optik: multimodedan single mode (monomode). Ukuran fiber optik tergantung dari diameter core dan diameter cladding (lapisan luar). Dinyatakan dalam format xx/zz, dimana xx adalah
diameter core dan zz adalah diamater terluar pelapis. Sebagai contoh, 62.5/125-micron mempunyai diameter core sebesar 62.5 micron dan lapisan terluar berdiameter 125 micron. Di antara dua jenis fiber optik yang terbaik adalah adalah single-mode fiber, memiliki diamater hampir sama dengan panjang gelombangnya yaitu antara 8 microns s.d 12 microns. Sehingga cahaya hanya bisa menggunakan satu jalur saja: yitu harus bergerak lurus di dalam pusat fiber optik. Sebagai akibatnya cahaya tidak mengalami masalah dispersi. Dan kualitas signal tetap bagus. Sehingga dengan single-mode fiber, repeater dapat di pasang lebih jauh lagi (sekitar 500 miles [804 km]). Tetapi karena single-mode fiber memiliki diamater yang kecil, maka di dalam pemasangannya diperlukan keahlian dan kehati-hatian yang tinggi.
Kelebihan multimode fiber adalah harga yang lebih murah, tetapi kualitasnya lebih rendah dibandingkan dengan multimode.
Karakteristik dari Fiber Optik
Fiber optik bekerja pada daerah cahaya tampak, di dalam range dari 1014Hz s.d 1015Hz. Panjang gelombang merupakan ukuran dari lebar gelombang yang ditransmisikan. Material fiber optik berbeda-beda di dalam optimasi panjang gelombangnya. EIA/TIA standards saat ini mendukung tiga panjang gelombang untuk transmisi fiber optik: 850, 1,300, and 1,550 nanometers (nm). Tiap band masing-masing sekitar 200 nm lebarnya dan berkapasitas 25THz, yang berarti bahwa total kapasitas dari fiber optik adalah sekitar 75THz. Bandwidth dari fiber optik juga ditentukan oleh jumlah panjang gelombang yang dibawa. Dengan fiber optik jarak antar repeater adalah sekitar 500 miles (800 km) , akan tetapi perkembangan baru dilakukan sehingga jaraknya bisa diperlebar sekirat 2,500 miles (4,000 km) dan 4,000 miles (6,400 km).
Sumber Cahaya
Di dalam implementasinya, sumber cahaya yang dipergunakan di dalam jaringan fiber optik adalah: light-emitting diodes (LEDs) dan laser diodes. LEDs relatif tidak mahal, mempunyai umur pakai yang cukup panjang dan mempunyai toleransi yang agak bagus terhadap temperatur. Tetapi kecepatan data yang dihasilkan agak rendah yaitu sekitar 500Mbps.
Laser diodes mempunyai kemampuan yang lebih tinggi dibandingkan dengan LED, karena merupakan sumber cahaya yang murni dan koheren/fokus serta memiliki distorsi yang sangat kecil. Sehingga Laser dipakai untuk transmisi kecepatan tinggi. Tetapi laser lebih mahal dibandingkan dengan LED.
Cara Kerja Fiber Optik
Seperti terlihat pada gambar di bawah, arus bit digital memasuki sumber cahaya, dalam hal ini laser diode. Jika nilai bit 1(satu) sumber cahaya akan memancarkan cahaya pada saat itu, tetapi jika nilai bit 0 (nol) yang muncul maka tidak ada cahaya yang keluar (atau vice versa, tergantung bagaimana men-set perilaku nya). Keberadaan dari cahaya merupakan representasi dari bilangan biner 1 dan 0. Energi cahaya seperti bentuk energi lainnya mengalami penguatan saat bergerak dan menempuh jarak tertentu. Sehingga tetap melalui proses amplifikasi dan proses pengulangan (repeating). Sampai tahun 1994 repeater eletronik dipergunakan dalam fiber optik , dimana signal optik harus berhenti, dikonversikan ke energi listrik, disinkronisasi, di set ulang waktunya, diproduksi lagi, dan kemudian dikonversikan ke energi optik untuk dilangsungkan ke titik selanjutnya.
Kelebihanpenggunaan fiber optik antara lain:
High transmission capacity(Kapasitas transmisi yang besar): fiber optik mempunyai bandwidth yang besar dan mampu membawa data sampai 50 Gbps.
Low cost(Biaya rendah):biaya untuk instalasi hampir mendekati kabel twisted-pair cable.
Tolerance against external interference (toleransi terhadap interferensi luar): Gangguan elektromegnetik tidak berpengaruh terhadap signal cahaya di dalam fiber
Small size and low weight (ukuran kecil dan berat yang ringan): Beratnya yang kecil dan diameter fiber yang kecil juga (ratusan micrometer).
Unlimited material resource (sumber material tak terbatas): Quartz/Kuarsa dipergunakan di dalam pembuatan fiber gelas merupakan material yang banyak terdapat di alam.
Low attenuation (penguatan kecil): Penguatan di modern fiber kurang dari setengan deciber per kilometer dan tidak tergantung dengan kecepatan data.
Kekuranganpenggunaan fiber optik antara lain:
Biaya instalasi tinggi, meskipun setiap tahun biaya ini menurun s.d 60%.
Test khusus diperlukan ketika kita mulai memasang fiber, dan hal ini berbeda dengan epralatan jaringan
berbasis listrik lainnya.
Sangat rawan terhadap kerusakan fisik, karena fiber merupakan media yang kecil sehingga akan
mudak untuk terpotong atau kerusakan lainnya pada saat ada aktifitas konstruksi.
Rawan terhadap kerusakan akibat hewan liar (tikus, semut dan lain-lain).
Transmisi Radio
Hal utama yang menjadi kelebihan penggunaan media transmisi dengan radio dibandingkan dengan media kabel adalah tidak memerlukan medium fisik. Sistem radio sangat cepat dalam pemasangannya karena tidak memerlukan penggalian tanah, dan biaya investasi sangat murah. Salah satu hal yang membatasi penggunaan transmisi radio adalah kekurangan lebar frekwensi. Frekwensi yang paling cocok sudah terpakai untuk persoalan lainnya. Salah satu penggunaan sistem gelombang radio adalah public cellular systems, cordless telephones, broadcast radio dan TV, satellite communications, dan WLANs.
Microwave dipergunakan pada saat perang dunia II untuk penggunaan militer, dan ketika sudah berhasil pada lingkungan tersebut kemudian dikembangkan ke komunikasi komersial. Microwave dipergunakan di dalam teknologi PSTN sebagai pengganti kabel coaxial pada akhir tahun 1940-an.
Karakteristik dan Microwave
Microwave didefinisikan sebagai gelombang dengan frekwensi berkisar 1GHz s.d 100GHz. Tetapi sistem sekarang tidak beroperasi secara penuh pada range tersebut. Di kenyataan sistem microwave sekarang ini secara umum beroperasi sampai dengan 50GHz. Pada tingkat 60GHz, kita menghadapi masalah dengan lapisan oksigen, dimana microwave akan diserap oleh oksigen yang mengelilinginya, dan frekwensi yang lebih tinggi akan sangat terganggu dengan keberadaan kabut tebal. Tetapi pada saat ini sudah ada teknologi yang dinamakan virtual fiber yang beroperasi pada frekwensi 70GHz s.d 95GHz pada jarak yang sangat pendek.
Microwave umumnya dialokasikan dalam saluran 30MHz sampai 45MHz, sehingga tersedia sejumlah besar bandwidth untuk pelanggan dan operator jaringan telekomunikasi.
