Seperti telah diuraikan pada Modul-1 Elektronika Telekomu-nikasi, bahwa Ilmu Telekomunikasi dikelompokkan menjadi dua bagian besar, yaitu, Sistem Telekomunikasi, dan Rangkaian Elektronika-nya. Sistem, banyak membicarakan keseluruhan konsep satu sistem, misalnya Sistem Komunikasi Microwave, Sistem Ko-munikasi Satelit, dsb. Sementara Elektronika Telekomunikasi banyak membahas rang-kaian penyusun sistem telekomunikasi itu, seperti Rangkaian Resonansi misalnya, yang dapat berada pada sistem penerima sebagai rangkaian tuning, dsb.
Sistem telekomunikasi pada umumnya dapat digambarkan secara diagram blok seperti ditunjukkan pada Gbr-1, yaitu terdiri dari, sisi pengirim, segmen media transmisi, dan sisi penerima. Satu contoh misalnya, sistem microwave lapangan (FPU, field pick up) yang peralatannya diilustrasikan di awal halaman.
Gbr-1 Diagram Blok Sistem Telekomunikasi
Dalam hal ini, yang dikirim, yang diterima, dan yang diganggu adalah sinyal informasi atau pesan (message), yang dapat berbentuk sinyal listrik analog maupun digital. Jadi sisi pengirim, adalah satu sistem yang menghasilkan (generate) pesan tersebut untuk dikirimkan melalui media. Sementara sisi penerima, adalah sistem yang menerima dan memanfaatkan sinyal pesan tersebut. Dalam hal sistem FPU, sisi kirim adalah seperang-kat transmiter microwave dengan antena parabola yang biasanya ditempatkan di lapang-an liputan peristiwa (event). Sisi terima adalah sistem penerima pasangannya yang biasa ditempatkan di base-station. Sedang media transmisinya adalah udara yang merupakan media transmisi non-fisik.
Selama dikirim melalui media transmisi, sinyal informasi mengalami gangguan yang dapat mendistorsi sinyal informasi tersebut. Gangguan dapat berbentuk derau (noise), redaman, interferensi (crosstalk), sehingga sinyal informasi yang diterima dapat menga-lami kesalahan (error).
1.1. Media Transmisi
Dalam bidang telekomunikasi, media penghubung atau disebut saluran transmisi, dapat dikategorikan dalam dua kelompok, yaitu :
a) saluran fisik, yaitu saluran yang mempunyai bentuk serta ukuran fisik (solid), misalnya kawat atau kabel, bumbung gelombang (waveguide), serat optik.
b) saluran non fisik, yaitu saluran yang tidak berbentuk, dan hanya ada satu di alam, yaitu udara. Kecepatan rambat sinyal pada media udara sama dengan kecepatan cahaya, yaitu, c = 2,99792458 x 108m/detik
1.1-1. Media Transmisi Fisik
Media ini biasa disebut juga sebagai media transmisi terbimbing (guided trans-mission media). Terdapat beberapa macam saluran fisik transmisi yang telah digu-nakan, baik berdasarkan bentuknya maupun ukuran fisiknya. Tetapi pada dasarnya semua jenis saluran tersebut adalah salah satu macam saluran berikut ini,
a). Sepasang kawat telanjang (open two wire line/OWL)
b). Sepasang saluran terbungkus (shielded pair)
c). Saluran satu sumbu (coaxial line)
d). Bumbung gelombang (waveguide)
e). Saluran serat optik (fiber optic).
a). Open Two Wire Line (OWL)
Mempunyai penampang depan, dan arah medan magnet serta medan listrik seperti ditunjukkan pada Gbr-2.
Jenis saluran ini mempunyai kerugian radiasi yang tinggi apabila digunakan untuk penyaluran sinyal frekuensi sangat tinggi, sehingga jarang digunakan untuk fre-kuensi diatas 100 MHz. Saluran transmisi jenis ini pernah digunakan pada jaringan transmisi telex atau telepon yang sekarang sudah banyak digantikan dengan saluran berisolasi. Jenis saluran sepasang kawat sejajar yang lain adalah kabel antena televisi yang berisolasi bahan vinyl. Jenis saluran yang terakhir ini dikenal mem-punyai impedansi karakteristik sebesar 300 Ω.
b). Shielded Pair
Untuk mengatasi terjadinya hamburan medan magnet dan listrik seperti pada susun-an dua kawat OWL tersebut diatas, dapat digunakan saluran yang mempunyai peng-hantar ketiga yang membungkus (shield) kedua penghantar yang lain seperti ditun- jukkan diagramnya pada Gbr-3.
Ketiga penghantar yang menyusunnya dipisahkan oleh adanya bahan dielektrik diantaranya. Sifat saluran ini balance terhadap ground seperti juga saluran jenis OWL. Contoh jenis saluran ini adalah kabel audio 600 Ω.
c). Coaxial Line
Mempunyai penampang depan, serta arah medan magnet dan listrik seperti ditunjuk- kan pada Gbr-4. Konduktor dalam (inner) ditahan di tengah oleh bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik tertentu. Saluran transmisi jenis ini tidak mudah di- pengaruhi medan elektromagnetik luar disamping medan elektromagnetiknya sendiri tidak menyebar. Karena keuntungan inilah, jenis saluran ini banyak digunakan pada frekuensi tinggi atau frekuensi radio sampai 3000 MHz. Diatas frekuensi tersebut, nampak bahwa redaman saluran makin tinggi seperti ditunjukkan pada grafik Gbr-5.
Saluran ini bersifat unbalanceterhadap ground. Contoh jenis saluran coaxial adalah,
- kabel video 75 Ω : 3C-2V,
5C-2V,
RG-59
- kabel RF 50 Ω : 5D-2V,
RG-58,
RG-213
Satu contoh perhitungan redaman kabel tipe 5C-2V yang digunakan untuk instalasi sistem CATV (cable television). Pada sistem CATV disyaratkan, bahwa :
ü losses harus < 3 dB untuk mendapatkan gambar yang sangat prima,
ü losses < 6 dB, diperoleh gambar yang tidak bermasalah,
ü losses < 10 dB, adalah harga batas kualitas penerimaan gambar yang dapat di-nikmati.
Dari grafik Gbr-5, bila lossesyang dikehendaki maksimum 6 dB, maka panjang kabel yang digunakan sebesar (6dB/1,8dB) x 100m ≈ 333 meter.
d). Waveguide
Untuk penyaluran sinyal dengan frekuensi yang sangat tinggi ( > 3 GHz) digunakan saluran bumbung gelombang atau waveguide, sebab penggunaan saluran coax pada daerah frekuensi tersebut akan mengalami kerugian daya (losses) yang makin besar seperti diuraikan di atas. Terdapat dua macam bentuk waveguide, yaitu rectangular yang mempunyai penampang segiempat, dan circularyang mempunyai penampang melintang berbentuk lingkaran. Kedua jenis waveguidetersebut ditunjukkan pada Gbr-6.
Dengan susunan fisik seperti ditunjukkan pada Gbr-6, maka seolah-olah daya yang disalurkan tidak sampai ke ujung terima karena tidak terdapat konduktor yang menghubungkannya, melainkan hanya bumbung udara. Tetapi kenyataannya energi tersebut dapat mencapai ujung terima. Jadi kesimpulannya, bahwa energi yang disalurkan oleh waveguide adalah dalam bentuk energi gelombang elektromagnetik dengan satu pola medan tertentu yang disebut dengan mode, misalnya TE10 (trans- verse electric mode 10), TM11 (transverse magnetic mode 11), dsb.
Sebagai saluran transmisi, waveguide berlaku sebagai satu high pass filter (HPF) dengan satu nilai cutoff frequency yang tertentu dari ukuran fisiknya. Untuk jenis rectangular misalnya, nilai cutoff frequency tertentu dari ukuran sisi-sisi segiem- patnya, yaitu nilai a (sisi panjang) dan b(sisi pendek) yang besarnya dinyatakan dalam panjang gelombang cutoffberikut ini,
dimana m dan n adalah bilangan bulat positif yang menyatakan mode gelombang yang disalurkan, misalnya TE11 (= TEmn). Sedang untuk jenis circular waveguide, nilai panjang gelombang cutofftersebut tertentu dari rumus,
dimana radalah jari-jari waveguide, dan kr adalah akar fungsi Bessel untuk mode gelombang tertentu.
e). Fiber Optic
Serat optik atau yang biasa dikenal dengan nama fiber optic, adalah satu jenis media fisik yang mulai dikembangkan tahun 1970-an. Pertama kali diperkenalkan tahun 1956 oleh A.C.S. van Heel dari Belanda, serta H.H. Hopkins dan N.S. Kapany dari Inggris. Media ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan media fisik yang lain, diantaranya mempunyai sifat redaman (attenuation) yang kecil (0,3 ~ 0,6 db/km) dan lebar bidang frekuensi (bandwidth) yang luas (sampai 15 GHz).
Serat optik adalah media transmisi yang dibuat dari bahan silika (SiO2) atau dikenal sebagai bahan gelas, merupakan bahan yang bukan penghantar listrik, sehingga media serat optik ini mempunyai perbedaan yang mendasar dengan media fisik yang lain. Perbedaan tersebut adalah, penggunaan sinar laser (daya optik) untuk mem- bawa sinyal informasinya. Dengan demikian bagi media serat optik berlaku kaidah- kaidah optis, seperti pembiasan (adanya index-bias media), pemantulan maupun penyerapan energi sinar. Disamping itu, karena sinyalnya merupakan sinar, maka sistem serat optik ini kebal terhadap noise temperature, dan pengaruh medan magnet listrik.
Secara garis besar, satu penyaluran informasi dengan menggunakan sistem serat optik ditunjukkan pada Gbr-7.
Media transmisi serat optik ini telah dirancang dalam tiga macam berdasarkan indeks-bias, dan jumlah berkas sinar yang dikirimkan, yaitu,
ü Single-mode step index
ü Multi-mode step index
ü Multi-mode graded index
Ketiga jenis saluran serat optik tersebut ditunjukkan diagramnya dalam Gbr-8, yang dilengkapi data profil indeks-bias disamping kirinya.
Sebagai saluran transmisi, serat optik juga mempunyai karakteristik lebar-bidang frekuensi (3 dB bandwidth) seperti saluran jenis yang lain. Faktor yang mempenga-ruhi nilai bandwidth tersebut, diantaranya adalah koefisien dispersi bahan serat optik ini, panjang gelombang sinar laser yang digunakan, serta panjang total saluran. Nilai 3 dB bandwidth tersebut tertentu dari rumus (1-3) sebagai berikut,
dimana :
σ = koefisien dispersi serat optik (ps/km-nm),
λ = panjang gelombang sinar yang digunakan, biasanya 1310 nm,
L = panjang total saluran serat optik (km).
1.1-2. Media Transmisi Non-fisik
Media ini biasa disebut juga sebagai media transmisi tidak terbimbing (non-guided transmission media), hanya satu di alam, yaitu, udara. Karena tidak terbimbing, maka sinyal yang dikirim yang merupakan gelombang elektromagnetik, akan me-nyebar ke semua arah sesuai pola radiasi antena yang digunakan. Sinyal gelombang elektromagnetik yang digunakan umumnya sudah termasuk sinyal dengan frekuensi RF (radio frequency), yaitu antara 3 kHz ~ 3000 GHz.
Sebagai media transmisi, udara juga mempunyai impedansi karakteristik yang disebut intrinsic impedance. Nilainya sebesar 120π Ω atau 377 Ω. Nilai ini tertentu dari rumus (1-4) sebagai berikut,
dimana : m = permeabilitas medium
e = permitivity medium
1.2. Kanal Telekomunikasi
Kanal atau saluran telekomunikasi mempunyai pengertian yang berbeda dengan saluran transmisi yang dibahas di depan. Kanal telekomunikasi adalah bandwidth tertentu saluran transmisi yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal. Secara fisik memang kanal telekomunikasi adalah saluran transmisi, tetapi pengertian kanal tersebut lebih berarti pada lebar bidang transmisi saluran tersebut yang dapat dilewati sinyal dengan aman tanpa mengalami pembatasan lebar bidang frekuensi sinyal. Dengan kata lain, bahwa saluran transmisi yang menyalurkan sinyal, harus mempunyai bandwidthpaling sedikit sama dengan sinyal tersebut.
Sebagai contoh misalnya, sinyal voice(suara orang) yang mempunyai spektrum dari 300 ~ 3400 Hz, harus disalurkan melalui media transmisi yang mempunyai bandwidth minimal sebesar 3100 Hz. Biasa orang menyebutnya sebagai saluran dengan kualitas voice grade, atau banyak teknisi menyebutnya sebagai saluran 4 kHz. Saluran ini adalah saluran telepon tetap (fixed telephone).
Agak lebih jelas perbedaan antara kanal telekomunikasi dengan saluran telekomunikasi, bila diterapkan teknik multiplexingdalam transmisinya. Pada teknik multiplexing atau pemberkasan, satu saluran telekomunikasi dapat digunakan untuk menyalurkan lebih dari satu kanal telekomunikasi. Teknik pemberkasan tersebut adalah FDM (frequency division multiplex), TDM (time division multiplex), atau CDM (code division multiplex).
Dengan teknologi TDMA yang berbasis TDM, satu saluran telekomunikasi yang dalam hal ini adalah satu frekuensi, dapat digunakan untuk menyalurkan delapan kanal teleko-munikasi (pembicaraan telepon, digital) seperti pada sistem seluler GSM. Atau dengan teknologi FDM dapat disalurkan 300 saluran telepon analog pada sistem microwave.
Dalam berkomunikasi, umumnya dua sisi dapat dalam kondisi mode kirim dan pada saat yang berbeda dalam mode terima. Dengan kata lain merupakan sistem transceiver (transmitter dan receiver). Komunikasinya dapat dilakukan dalam salah satu metoda komunikasi, yaitu, simplex, half-duplex, dan full-duplex, yang masing-masing mempu-nyai pengertian sebagai berikut. Ilustrasi berikut menggambarkan satu komunikasi data.
1.2-1. Simplex
Data disalurkan hanya ke satu arah, sehingga perangkat pada masing-masing sisi berfungsi tetap, yaitu sebagai pengirim dan sisi yang lain sebagai penerima. Metoda ini jarang digunakan pada sistem komunikasi data, sementara pada sistem komunikasi radio luas digunakan. Diagram hubungan simplex ditunjukkan pada Gbr-9(a).
1.2-2. Half Duplex (HDX)
Data dapat dikirimkan ke dua arah secara bergantian seperti ditunjukkan pada Gbr-9(b). Sistem komunikasi data yang menggunakan jaringan telepon dengan sistem dial-up two-wire (menggunakan unit modem) pada umumnya menggunakan metoda HDX seperti pada sistem Bell 202S. Pengiriman data pada sistem ini umumnya menggunakan mode serial asinkron.
1.2-3. Full Duplex (FDX)
Pada sistem ini, data dikirimkan dan diterima secara bersamaan karena masing-ma- sing pengiriman menggunakan saluran yang berbeda. Metoda ini digunakan bila komunikasi data menggunakan saluran sewa (leased line 4 wires) atau saluran pribadi, yaitu saluran yang khusus untuk jaringan komputer. Pada sistem ini, data dikirimkan secara sinkron, misalnya sistem CCITT V.27bisyang menggunakan laju bit sebesar 4800 bps. Metoda full duplex dilukiskan pada Gbr-9(c).
1.3. Lebar Pita Frekuensi
Pengertian lebar pita frekuensi (bandwidth) mirip dengan pengertian kanal telekomu-nikasi, yaitu, ada pada dua pihak, sinyal informasi dan media transmisi. Pada sinyal informasi berarti, menunjukkan lebar spektrum frekuensi sinyal tersebut yang dapat diamati dengan menggunakan spectrum analizer. Sinyal suara orang misalnya, mem-punyai lebar spektrum frekuensi dari 300 ~ 3400 Hz. Dikatakan bahwa, suara orang (voice) mempunyai bandwidth 3100 Hz. Kemudian sinyal video mempunyai bandwidthsampai 5,5 MHz, dsb.
Sedang lebar pita frekuensi media transmisi, termasuk peralatan penguatan, sistem antena, atau peralatan yang ditambahkan diantara sistem terpasang; adalah menunjukkan kemampuan tanggapan frekuensi (frequency response) media tersebut terhadap sinyal yang diolahnya atau yang dilewatkannya. Seluruh spektrum frekuensi sinyal akan dikuatkan dengan gainyang sama. Batasan bandwidth media transmisi ditunjukkan oleh nilai –3 dB frequency response seperti ditunjukkan pada Gbr-10.
Daftar Kepustakaan
1. General Secretariat-ITU; Radio Regulations, Vol. 1, ITU, Geneva, 1990
2. Kennedy, George; Electronic Communication Systems, McGraw-Hill Co., Singapore, 1988.
3. Roddy, Dennis & Coolen,John; Electronic Communications, Prentice-Hall of India Ltd, New Delhi, 1981.
4. Stallings, William; Komunikasi Data & Komputer, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta, 2001.
5. Suhana, et all; Buku Pegangan Teknik Telekomunikasi, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1984.
Post a Comment