DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI Penulis: Asma Amaliah, S.T., M.T. Dina Mariani, S.T., M.T. Nurmayanti Zain, S.T., M.T. Ir. Tanridio Silviati Delfina Abdurrahman, S.T., M.Eng. Muhammad Natsir Rahman, S.T., M.T. Ir. Sriwijanaka Yudi Hartono, S.T., M.T. Ir. Hj. Salmiah, S.T., M.T. Fitri Farida, S.Pd., M.T. Ika Puspita, S.T., M.T. Norma Ningsih, S.ST., M.T. Sandryones Palinggi. Ir. Sidiq Syamsul Hidayat, S.T., M.T., Ph.D., IPU. Editor: Weni Yuliani, S.Si., M.M., C.Ed. LINGKAR EDUKASI INDONESIA
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI Penulis: Asma Amaliah, S.T., M.T. | Dina Mariani, S.T., M.T. Nurmayanti Zain, S.T., M.T. Ir. Tanridio Silviati Delfina Abdurrahman, S.T., M.Eng. Muhammad Natsir Rahman, S.T., M.T. Ir. Sriwijanaka Yudi Hartono, S.T., M.T. Ir. Hj. Salmiah, S.T., M.T. | Fitri Farida, S.Pd., M.T. Ika Puspita, S.T., M.T. | Norma Ningsih, S.ST., M.T. Sandryones Palinggi. Ir. Sidiq Syamsul Hidayat, S.T., M.T., Ph.D., IPU. Editor: Weni Yuliani, S.Si., M.M., C.Ed. Penyunting: Fera Malta, S.TP. Desain Sampul dan Tata Letak: Diana Fitri, S.Ds., M.Sn. Diterbitkan oleh: Lingkar Edukasi Indonesia Anggota IKAPI No. 058/SBA/2024 Kolam Janiah, Nagari Kudu Ganting Kec. V Koto Timur, Kabupaten Padang Pariaman Email: lingkaredukasiindonesia.id@gmail.com Website: www.lingkaredukasiindonesia.com ISBN: 978-634-7420-75-6 Cetakan pertama, November 2025 Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang keras memperbanyak, memfotokopi, Sebagian atau seluruh isi buku tanpa izin tertulis dari penerbit.
i KATA PENGANTAR Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya sehingga buku Dasar Sistem Telekomunikasi ini dapat diselesaikan dengan baik. Buku ini disusun sebagai upaya untuk memberikan pemahaman dasar yang komprehensif mengenai sistem telekomunikasi, yang menjadi salah satu fondasi penting dalam perkembangan teknologi informasi dan komunikasi saat ini. Dalam penyusunannya, buku ini membahas berbagai topik mulai dari komponen dasar sistem telekomunikasi, mode komunikasi, media transmisi, hingga standar dan sistem telepon. Selain itu, dijelaskan pula konsep kinerja sistem melalui pengenalan metrik Quality of Service (QoS) dan Quality of Experience (QoE), teknik representasi sinyal, berbagai metode modulasi dan demodulasi, serta prinsip Multipleksing dan deMultipleksing. Bab-bab selanjutnya mengulas jaringan komunikasi, protokol, serta tren dan inovasi yang akan membentuk masa depan dunia telekomunikasi. Buku ini ditujukan untuk mahasiswa, dosen, praktisi, dan pembaca umum yang ingin memperluas pengetahuan tentang dasar-dasar telekomunikasi secara sistematis dan mudah dipahami. Penulis menyadari bahwa buku ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk perbaikan di masa mendatang. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan buku ini. Semoga buku ini dapat memberikan
ii manfaat yang luas dan menjadi sumber pengetahuan yang berguna bagi perkembangan ilmu telekomunikasi di Indonesia. Ujung Pandang, Oktober 2025 Penulis
iii DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ...................................................................... i DAFTAR ISI .................................................................................. iii DAFTAR GAMBAR .................................................................... vii DAFTAR TABEL ........................................................................... ix BAB 1 KOMPONEN SISTEM TELEKOMUNIKASI................ 1 Oleh Asma Amaliah, S.T., M.T. ................................................. 1 A. Pendahuluan ............................................................................ 1 B. Komponen Dasar Sistem Telekomunikasi.................... 2 C. Kesimpulan ............................................................................. 16 DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 17 BAB 2 MODE KOMUNIKASI DAN JENIS-JENIS MEDIA TRANSMISI..................................................................... 18 Oleh Dina Mariani, S.T., M.T. ................................................ 18 A. Pendahuluan .......................................................................... 18 B. Mode Komunikasi ................................................................ 19 C. Media Transmisi ................................................................... 23 DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 36 BAB 3 STANDAR TELEKOMUNIKASI DAN DASAR SISTEM TELEPON ........................................................ 37 Oleh Nurmayanti Zain, S.T., M.T. ......................................... 37 A. Pendahuluan .......................................................................... 37 B. Standar Telekomunikasi ................................................... 38 C. Dasar Sistem Telepon ......................................................... 49 DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 54 BAB 4 UKURAN KINERJA DALAM SISTEM TELEKOMUNIKASI ...................................................... 55 Oleh Ir. Tanridio Silviati Delfina Abdurrahman, S.T., M.Eng. .............................................................................. 55 A. Pendahuluan .......................................................................... 55 B. Konsep Dasar Metrik QoS dan QoE ............................... 57
iv DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 76 BAB 5 REPRESENTASI SINYAL DALAM WAKTU DAN FREKUENSI .................................................................... 83 Oleh Muhammad Natsir Rahman, S.T., M.T. .................... 83 A. Pendahuluan .......................................................................... 83 B. Representasi Sinyal dalam Domain Waktu ................ 84 C. Representasi Sinyal dalam Domain Frekuensi ......... 94 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 103 BAB 6 MODULASI DAN DEMODULASI AMPLITUDO MODULASI DOUBLE SIDEBAND SUPPRESSED CARRIER (AMDSBSC) DAN AMPLITUDO MODULASI SINGLE SIDE BAND (AMSSB) DENGAN TINGKAT KEBENARAN MINIMAL 100% ............................................................................. 104 Oleh Ir. Sriwijanaka Yudi Hartono, S.T., M.T. ............... 104 A. Pendahuluan ....................................................................... 104 B. Modulasi dan Demodulasi AM DSBSC ....................... 105 C. Modulator dan Demodulator AM SSB ....................... 118 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 126 BAB 7 MODULASI DAN DEMODULASI PULSA .............. 127 Oleh Ir. Hj. Salmiah, S.T., M.T. ............................................ 127 A. Pendahuluan ....................................................................... 127 B. Modulasi Pulsa ................................................................... 127 C. Demodulasi Pulsa .............................................................. 139 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 149 BAB 8 MULTIPLEKSING DAN DEMULTIPLEKSING FDM ................................................................................ 150 Oleh Fitri Farida, S.Pd., M.T. ............................................... 150 A. Pendahuluan Multipleksing ........................................... 150 B. Konsep Dasar Multipleksing .......................................... 151 C. Prinsip Dasar Frequency Division Multiplexing (FDM) ..................................................................................... 154 D. Arsitektur dan Blok Diagram Sistem FDM .............. 156 E. Proses Multipleksing FDM .............................................. 158
v F. Proses DeMultipleksing FDM ........................................ 159 G. Penerapan Multipleksing FDM ..................................... 159 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 163 BAB 9 MULTIPLEKSING DAN DEMULTIPLEKSING TDM ................................................................................ 164 Oleh Ika Puspita, S.T., M.T. .................................................. 164 A. Konsep Dasar Multipleksing dan DeMultipleksing TDM ....................................................... 164 B. Jenis-jenis TDM .................................................................. 165 C. Cara Kerja TDM .................................................................. 173 D. Kinerja TDM ........................................................................ 176 E. Implementasi TDM ........................................................... 179 F. Keuntungan dan Kerugian TDM .................................. 181 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 184 BAB 10 DEFINISI JARINGAN, PERBEDAAN JARINGAN CIRCUIT SWITCH, JARINGAN PACKET SWITCH DAN JARINGAN VIRTUAL PACKET SWITCH ........ 185 Oleh Norma Ningsih, S.ST., M.T. ........................................ 185 A. Definisi Jaringan ................................................................ 185 B. Perbedaan Jaringan Circuit Switch dan Packet Switch ..................................................................................... 189 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 198 BAB 11 PROTOCOL DAN MACAM-MACAM STANDAR LAPISAN PROTOKOL ................................................ 199 Oleh Sandryones Palinggi ................................................... 199 A. Konsep Dasar Protokol Komunikasi .......................... 199 B. Protokol Berbasis Industri ............................................ 210 C. Protokol Komunikasi Masa Depan ............................. 214 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 216 BAB 12 TREN DAN INOVASI TELEKOMUNIKASI MASA DEPAN ............................................................... 217 Oleh Ir. Sidiq Syamsul Hidayat, S.T., M.T., Ph.D., IPU. 217 A. Pengantar: Dari Jaringan Klasik ke Jaringan Cerdas .................................................................................... 217
vi B. Tren Utama dalam Telekomunikasi ........................... 219 C. Inovasi Kunci dan Teknologi Pendukung ................ 225 D. Tantangan dan Implikasi Masa Depan ...................... 232 E. Point Penting dan Prospek Karir ................................ 235 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 239 BIODATA PENULIS ................................................................. 240
vii DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Diagram Blok Sederhana yang Mengilustrasikan Komponen Dasar Sistem Telekomunikasi ............................................................ 3 Gambar 1.2 Sinyal Analog .................................................................. 5 Gambar 1.3 Sinyal Digital ................................................................... 5 Gambar 2.1 Cara Kerja Transmisi Simplex ............................... 19 Gambar 2.2 Cara Kerja Transmisi Half-Duplex ....................... 20 Gambar 2.3 Cara Kerja Transmisi Full-Duplex ........................ 22 Gambar 2.4 Kabel Twisted Pair ..................................................... 28 Gambar 2.5 Kabel Coaxial ............................................................... 29 Gambar 2.6 Kabel Fiber Optik ....................................................... 30 Gambar 2.7 Spektrum Elektromagnetik.................................... 33 Gambar 5.1 Proses Komunikasi Suara Digital......................... 83 Gambar 5.2 Bentuk-Bentuk Sinyal dalam Domain Waktu ............................................................................ 85 Gambar 5.3 Sinyal Periodik dan Sinyal Aperiodik................. 86 Gambar 5.4 Amplitudo, Frekuensi, Fasa dan Durasi Sinyal Sinus ................................................................. 89 Gambar 5.5 Tampilan Sinyal Domain Frekuensi ................... 95 Gambar 6.2 Proses Modulasi AM DSBSC ................................ 109 Gambar 6.3 Pembangkitan Sinyal Modulasi DSBSC ........... 110 Gambar 6.4 Deteksi Koheren Gelombang Termodulasi DSBSC ......................................................................... 115 Gambar 6.5 Spektrum Sinyal pada Demodulator ............... 117 Gambar 6.6 Proses Pembangkitan Sinyal SSB dengan Filter............................................................................ 121 Gambar 6.7 Metode Pergeseran Fasa Pembangkit Sinyal SSB.................................................................. 123 Gambar 7.1 Blok Diagram Modulasi Pulsa ............................ 128 Gambar 7.2 Blok Diagram Demodulator Pulsa .................... 140
viii Gambar 8.1 Konsep Dasar Multipleksing ............................... 152 Gambar 8.2 Karakteristik FDM .................................................. 154 Gambar 8.3 (a) Transmiter .......................................................... 155 Gambar 8.4 (b) Receiver ............................................................... 156 Gambar 8.5 Blok Diagram Sistem FDM................................... 157 Gambar 8.6 Spektrum Sinyal FDM............................................ 157 Gambar 9.1 Visualisasi Multipleksing ...................................... 165 Gambar 9.2 Skema kinerja Synchronous TDM .................... 168 Gambar 10.1 Perangkat Switch ................................................. 189 Gambar 10.2 Teknologi Switching dalam Komunikasi ..... 195 Gambar 12.1 Evolusi Telekomunikasi .................................... 218 Gambar 12.2 Inovasi dalam Teknologi Telekomunikasi.. 226
ix DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Parameter Kualitas Pelayanan .................................. 58 Tabel 10.1 Perbandingan Antara Teknik Switching dalam Komunikasi ................................................................. 194
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 1 BAB 1 KOMPONEN SISTEM TELEKOMUNIKASI Oleh Asma Amaliah, S.T., M.T. A. Pendahuluan 1. Latar Belakang dan Pentingnya Telekomunikasi Telekomunikasi, sebagai tulang punggung peradaban modern, telah merevolusi cara manusia berinteraksi, bekerja, dan mengakses informasi. Dari sinyal asap kuno hingga jaringan serat optik berkecepatan tinggi dan komunikasi nirkabel global, evolusi telekomunikasi mencerminkan dorongan fundamental manusia untuk mengatasi batasan geografis dan waktu dalam pertukaran informasi. Di era digital saat ini, telekomunikasi bukan lagi sekadar fasilitas pendukung, melainkan infrastruktur esensial yang menopang hampir setiap aspek kehidupan, mulai dari ekonomi, pendidikan, kesehatan, hingga hiburan. Ketergantungan yang semakin besar pada konektivitas global menjadikan pemahaman mendalam tentang komponen dasar dan prinsip kerja telekomunikasi sebagai hal yang krusial, tidak hanya bagi para insinyur dan akademisi, tetapi juga bagi masyarakat luas yang memanfaatkan teknologi ini setiap hari. Buku ini akan mengupas tuntas elemen-elemen fundamental yang membentuk sistem telekomunikasi, menjelaskan fungsi dan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 2 interaksinya, serta menelusuri sejarah perkembangannya yang dinamis. 2. Definisi Telekomunikasi Secara etimologis, istilah “telekomunikasi” berasal dari bahasa Yunani, yaitu “tele” yang berarti jauh, dan bahasa Latin “communicare” yang berarti berbagi atau berhubungan. Dengan demikian, telekomunikasi dapat diartikan sebagai komunikasi jarak jauh (Santoso, 2018). Menurut Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 36 Tahun 1999 tentang Telekomunikasi, telekomunikasi didefinisikan sebagai setiap pemancaran, pengiriman, dan atau penerimaan dari setiap informasi dalam bentuk tanda- tanda, isyarat, tulisan, gambar, suara, dan bunyi melalui sistem kawat, optik, radio, atau sistem elektromagnetik lainnya. Definisi ini menekankan pada aspek transmisi informasi melintasi jarak menggunakan berbagai medium dan teknologi. Intinya, telekomunikasi adalah proses pertukaran informasi antara dua atau lebih entitas yang terpisah secara geografis, yang dimungkinkan oleh serangkaian teknologi dan infrastruktur yang terintegrasi. B. Komponen Dasar Sistem Telekomunikasi Sistem telekomunikasi adalah suatu kesatuan yang terdiri dari bagian-bagian yang lebih kecil yang saling berinteraksi untuk mencapai tujuan tertentu, yaitu pertukaran informasi (Haykin, 2009). Untuk mengkomunikasikan data atau informasi dari satu tempatke tempat lain, terdapat beberapa komponen esensial yang harus tersedia dan berfungsi secara sinergis.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 3 Gambar 1.1 Diagram Blok Sederhana yang Mengilustrasikan Komponen Dasar Sistem Telekomunikasi Pada buku ini, komponen-komponen ini yang akan dibahas lebih lanjut, yaitu mencakup informasi, Pemancar (Transmitter), Media transmisi, Penerima (Receiver), Pemroses komunikasi, Perangkat lunak komunikasi dan Protokol. Pemahaman mendalam tentang masing-masing komponen ini sangat penting untuk memahami bagaimana sistem telekomunikasi beroperasi secara keseluruhan. 1. Informasi (Pesan) Informasi, atau pesan, merupakan inti dari setiap proses komunikasi. Dalam konteks telekomunikasi, informasi adalah data yang dikirim atau diterima, yang dapat berbentuk beragam, mulai dari suara, gambar, video, hingga data atau tulisan (teks) (Santoso, 2018). Kualitas dan jenis informasi yang akan ditransmisikan sangat memengaruhi bagaimana sistem telekomunikasi dirancang dan diimplementasikan. a. Jenis-jenis Informasi Setiap jenis informasi memiliki karakteristik unik yang memerlukan perlakuan berbeda dalam proses transmisi: Media Transmisi
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 4 1) Suara: Merupakan bentuk informasi yang paling umum dalam telekomunikasi, seperti percakapan telepon. Suara adalah gelombang analog yang bervariasi secara kontinu dan memerlukan konversi ke sinyal listrik atau digital untuk transmisi yang efisien. 2) Gambar: Informasi visual statis, seperti foto atau dokumen. Transmisi gambar memerlukan representasi digital dari piksel-piksel yang membentuk gambar tersebut. 3) Video: Gabungan dari serangkaian gambar bergerak dan suara. Video memiliki kebutuhan bandwidth yang sangat tinggi karena volume data yang besar dan sifatnya yang dinamis. 4) Data/Teks: Informasi dalam bentuk digital murni, seperti dokumen, email, atau data dari sensor. Jenis informasi ini relatif lebih mudah ditransmisikan dalam format digital karena sifatnya yang diskrit. b. Konversi Informasi menjadi Sinyal Sebelum informasi dapat ditransmisikan melalui media komunikasi, informasi tersebut harus diubah menjadi bentuk sinyal yang sesuai. Proses ini dikenal sebagai konversi informasi menjadi sinyal. Sinyal dapat berupa sinyal listrik, elektromagnetik, atau optik, dan dapat berformat analog atau digital (Rappaport, 2001). 1) Sinyal Analog: Merepresentasikan informasi dalam bentuk gelombang kontinu yang bervariasi sebanding dengan variasi informasi aslinya. Contohnya adalah gelombang suara yang diubah menjadi sinyal listrik analog.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 5 Gambar 1.2 Sinyal Analog (Sumber: www.elprocus.com) 2) Sinyal Digital: Merepresentasikan informasi dalam bentuk deretan nilai diskrit, biasanya biner (0 dan 1). Konversi dari analog ke digital (analog-to-digital conversion/ADC) melibatkan sampling dan kuantisasi, yang mengubah gelombang kontinu menjadi representasi numerik. Sinyal digital lebih tahan terhadap gangguan (noise) dan lebih mudah diproses serta disimpan. Gambar 1.3 Sinyal Digital (Sumber: www.elprocus.com) Proses konversi ini terjadi pada perangkat yang disebut encoder atau modulator di sisi pengirim, dan decoder atau demodulator di sisi penerima. Tujuan utama
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 6 konversi ini adalah untuk mengadaptasi informasi agar dapat bergerak secara efisien dan andal melalui media transmisi yang dipilih. 2. Pemancar (Transmitter) Pemancar, atau transmitter, adalah komponen krusial dalam sistem telekomunikasi yang bertanggung jawab untuk mengubah informasi yang telah dikonversi menjadi sinyal agar siap untuk ditransmisikan. Peran utamanya adalah mempersiapkan sinyal sedemikian rupa sehingga dapat menempuh perjalanan melalui media transmisi dengan efektif dan efisien (Santoso, 2018). a. Fungsi dan Peran Pemancar Fungsi utama pemancar adalah mengambil sinyal informasi dan memodifikasinya agar sesuai dengan karakteristik media transmisi. Ini seringkali melibatkan penguatan daya sinyal, pengubahan frekuensi, atau penggabungan sinyal informasi dengan sinyal pembawa (carrier signal). Tanpa pemancar yang berfungsi dengan baik, sinyal informasi mungkin terlalu lemah, terjadi distorsi, atau tidak kompatibel dengan media transmisi, sehingga tidak dapat mencapai penerima. b. Proses Encoding dan Modulasi Proses kunci yang terjadi di pemancar adalah encoding dan modulasi: 1) Encoding: Jika informasi asli masih dalam bentuk analog (misalnya suara dari mikrofon), proses encoding akan mengubahnya menjadi sinyal digital. Ini melibatkan sampling (pengambilan sampel sinyal pada interval waktu tertentu) dan kuantisasi (pembulatan nilai sampel ke tingkat diskrit
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 7 terdekat). Hasilnya adalah representasi digital dari informasi analog. 2) Modulasi: Setelah informasi diubah menjadi sinyal yang sesuai (analog atau digital), proses modulasi akan mengubah karakteristik sinyal pembawa (seperti amplitudo, frekuensi, atau fasa) sesuai dengan informasi yang akan ditransmisikan. Tujuannya adalah untuk memungkinkan sinyal informasi menempuh jarak jauh tanpa kehilangan integritas dan untuk menghindari interferensi dengan sinyal lain. Contoh modulasi termasuk Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM), dan berbagai bentuk modulasi digital seperti Phase Shift Keying (PSK) atau Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Dengan demikian, pemancar bertindak sebagai jembatan yang mengubah informasi mentah menjadi format yang optimal untuk perjalanan melalui jaringan telekomunikasi. 3. Media Transmisi Media transmisi adalah jalur fisik atau nirkabel yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal dari pengirim kepada penerima (Coll, 2022). Pemilihan media transmisi sangat menentukan karakteristik sistem telekomunikasi, termasuk kecepatan, jangkauan, kapasitas, dan ketahanan terhadap gangguan. Media transmisi dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama: media terpandu (guided media) dan media tidak terpandu (unguided media).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 8 a. Definisi dan Fungsi Media Transmisi Fungsi utama media transmisi adalah menyediakan jalur bagi sinyal untuk bergerak dari satu titik ke titik lain. Media ini harus mampu membawa sinyal dengan attenuasi dan distorsi seminimal mungkin, serta meminimalkan interferensi dari sumber eksternal. Tanpa media transmisi yang efektif, komunikasi jarak jauh tidak akan mungkin terjadi. b. Jenis-jenis Media Transmisi 1) Kabel Tembaga: Merupakan salah satu media transmisi yang paling umum digunakan. Contohnya kabel twisted pair (pasangan berpilin) dan kabel coaxial. Kabel tembaga relatif murah dan mudah dipasang, namun memiliki keterbatasan dalam bandwidth dan rentan terhadap interferensi elektromagnetik, terutama pada jarak jauh. 2) Serat Optik (Fiber Optic): Menggunakan cahaya untuk mentransmisikan data melalui serat optik yang sangat tipis. Serat optik menawarkan bandwidth yang sangat tinggi, kecepatan transmisi yang luar biasa, dan kekebalan terhadap interferensi elektromagnetik. Ini menjadikannya pilihan ideal untuk jaringan backbone dan komunikasi jarak jauh berkapasitas tinggi, meskipun biaya instalasinya lebih mahal. 3) Nirkabel (Udara): Menggunakan gelombang elektromagnetik (seperti gelombang radio, gelombang mikro, atau inframerah) untuk mentransmisikan sinyal melalui ruang bebas. Keuntungan utamanya adalah mobilitas dan kemudahan instalasi di area yang sulit dijangkau
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 9 kabel. Namun, media nirkabel rentan terhadap interferensi, atenuasi sinyal, dan masalah keamanan. Contoh penerapannya termasuk Wi-Fi, Bluetooth, dan jaringan seluler (GSM, LTE, 5G). c. Karakteristik dan Pemilihan Media Transmisi Pemilihan media transmisi didasarkan pada beberapa faktor, antara lain: 1) Bandwidth: kapasitas maksimum atau volume data yang dapat ditransfer melalui suatu jalur komunikasi (seperti internet) dalam satuan waktu tertentu, biasanya diukur dalam bit per detik (bps). 2) Atenuasi: penurunan atau pelemahan intensitas sinyal, gelombang, atau energi saat melintasi suatu medium atau jarak 3) Robustness: Kemampuan media untuk menahan gangguan dari luar. 4) Biaya: Biaya instalasi dan pemeliharaan. Kabel tembaga umumnya paling murah, diikuti oleh nirkabel, dan serat optik yang paling mahal untuk instalasi awal. 5) Jangkauan: Seberapa jauh sinyal dapat ditransmisikan secara efektif. Serat optik dan beberapa teknologi nirkabel dapat menjangkau jarak yang sangat jauh. Setiap media transmisi memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing, dan seringkali kombinasi dari beberapa media digunakan dalam sistem telekomunikasi yang kompleks untuk mengoptimalkan kinerja dan biaya.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 10 4. Penerima (Receiver) Penerima, atau receiver, adalah kebalikan dari pengirim dalam sistem telekomunikasi. Fungsinya adalah untuk menangkap sinyal yang telah menempuh perjalanan melalui media transmisi dan mengubahnya kembali menjadi informasi asli yang dapat dipahami oleh pengguna (Djordjevic, 2022). Proses ini melibatkan serangkaian langkah yang memastikan sinyal yang diterima, walaupun dalam pengiriman, mengalami pelemahan atau gangguan selama transmisi, sinyal dapat direkonstruksi dengan akurat. a. Karakteristik dan Pemilihan Media Transmisi Peran utama penerima adalah untuk mendeteksi sinyal yang dikirimkan, memperkuat, dan memisahkan sinyal informasi dari sinyal pembawa atau noise yang mungkin ada. Setelah sinyal informasi berhasil diisolasi, penerima akan melakukan proses kebalikan dari modulasi dan encoding untuk mengembalikan informasi ke bentuk aslinya. b. Proses Decoding dan Demodulasi Proses kunci yang terjadi di penerima adalah demodulasi dan decoding: 1) Demodulasi: proses kebalikan dari modulasi. Sinyal yang diterima, yang merupakan sinyal pembawa yang telah dimodulasi oleh informasi, akan diproses untuk mengekstrak kembali sinyal informasi asli. Misalnya, jika sinyal dimodulasi menggunakan AM, demodulator akan mendeteksi perubahan amplitudo; jika FM, akan mendeteksi perubahan frekuensi. Hasil dari demodulasi adalah sinyal
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 11 informasi yang telah dipulihkan, yang mungkin masih dalam bentuk analog atau digital, tergantung pada jenis modulasi yang digunakan. 2) Decoding: Jika sinyal informasi yang dipulihkan dari proses demodulasi masih dalam bentuk digital (misalnya, setelah konversi analog-ke-digital di sisi pengirim), proses decoding akan mengubahnya kembali ke format yang dapat dipahami oleh pengguna. Jika informasi asli adalah suara analog, decoding akan mengubah sinyal digital kembali menjadi gelombang suara analog (digital-to-analog conversion/DAC). Proses ini juga dapat melibatkan koreksi kesalahan jika ada mekanisme error correction yang diterapkan selama encoding. Dengan demikian, penerima bertindak sebagai titik akhir dalam rantai komunikasi, memastikan bahwa pesan yang dikirimkan dapat diinterpretasikan dengan benar oleh tujuan yang dimaksud. 5. Pemroses Komunikasi Pemroses komunikasi adalah serangkaian perangkat keras yang mendukung transmisi data dan informasi dalam sistem telekomunikasi. Perangkat-perangkat ini berfungsi untuk mengelola, mengarahkan, dan mengoptimalkan aliran data, memastikan komunikasi berjalan lancar dan efisien. Contoh umum dari pemroses komunikasi meliputi modem, multiplexer, front end processor, dan switching (Rappaport, 2001). a. Modem (Modulator-Demodulator): Perangkat ini sangat fundamental dalam komunikasi data. Modem mengubah sinyal digital dari komputer menjadi sinyal analog yang dapat ditransmisikan melalui
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 12 saluran telepon analog (modulasi), dan sebaliknya, mengubah sinyal analog yang diterima menjadi sinyal digital yang dapat dipahami oleh komputer (demodulasi). Dalam konteks modern, istilah modem juga digunakan untuk perangkat yang menghubungkan jaringan lokal ke internet melalui teknologi seperti DSL, kabel, atau serat optik, meskipun prinsip dasarnya tetap sama. b. Multiplexer (Mux): perangkat yang memungkinkan beberapa sinyal data dari sumber yang berbeda untuk berbagi satu jalur transmisi fisik yang sama. Ini dilakukan dengan menggabungkan sinyal-sinyal tersebut menjadi satu sinyal komposit di sisi pengirim dan memisahkannya kembali di sisi penerima (demultiplexing). Tujuannya adalah untuk memaksimalkan penggunaan kapasitas saluran transmisi dan mengurangi biaya infrastruktur. Ada berbagai jenis multiplexing, seperti Time Division Multiplexing (TDM) dan Frequency Division Multiplexing (FDM). c. Front End Processor (FEP): komputer khusus yang bertindak sebagai perantara antara komputer host (server utama) dan jaringan komunikasi. Tugas utamanya adalah menangani sebagian besar fungsi komunikasi, seperti manajemen lalu lintas, deteksi dan koreksi kesalahan, serta konversi protokol. Dengan demikian, FEP membebaskan komputer host dari beban kerja komunikasi, memungkinkannya untuk fokus pada pemrosesan aplikasi utama.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 13 d. Switching: Perangkat switching, seperti router dan switch, bertanggung jawab untuk mengarahkan data dari satu titik ke titik lain dalam jaringan. Mereka membaca alamat tujuan dalam paket data dan meneruskannya ke jalur yang paling efisien menuju tujuan. Switching sangat penting dalam jaringan yang kompleks, seperti internet, di mana data harus melewati banyak node untuk mencapai tujuannya. Teknologi switching terus berkembang, dari circuit switching (seperti pada telepon tradisional) ke packet switching (yang digunakan di internet). 6. Perangkat Lunak Telekomunikasi Selain perangkat keras, perangkat lunak komunikasi memegang peranan yang tidak kalah penting dalam mengendalikan dan mengelola proses komunikasi data. Perangkat lunak ini adalah instruksi atau program yang memungkinkan perangkat keras telekomunikasi untuk berfungsi, berinteraksi, dan menjalankan tugas-tugas kompleks. Tanpa perangkat lunak yang tepat, perangkat keras telekomunikasi hanyalah kumpulan komponen elektronik yang tidak berfungsi. a. Fungsi Perangkat Lunak dalam Pengendalian Komunikasi Fungsi utama perangkat lunak komunikasi sangat beragam, meliputi: 1) Manajemen Koneksi: Mengatur pembentukan, pemeliharaan, dan pemutusan koneksi antara dua atau lebih titik komunikasi, termasuk dial-up, negosiasi parameter koneksi, dan penanganan sesi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 14 2) Pengendalian Aliran Data: Memastikan bahwa data dikirimkan dengan kecepatan yang sesuai antara pengirim dan penerima, mencegah kelebihan beban (overload) pada salah satu pihak. Ini melibatkan mekanisme flow control. 3) Deteksi dan Koreksi Kesalahan: Mengidentifikasi dan, jika mungkin, memperbaiki kesalahan yang terjadi selama transmisi data akibat gangguan atau atenuasi sinyal. Ini bisa melibatkan penggunaan checksum, Cyclic Redundancy Check (CRC), atau protokol Automatic Repeat Request (ARQ). 4) Routing dan Switching: Pada tingkat yang lebih tinggi, perangkat lunak dalam router dan switch menentukan jalur terbaik untuk paket data melalui jaringan yang kompleks. Algoritma routing yang canggih diimplementasikan dalam perangkat lunak untuk membuat keputusan ini secara dinamis. 5) Keamanan: Mengimplementasikan fitur keamanan seperti enkripsi, otentikasi, dan firewall untuk melindungi data dari akses tidak sah atau serangan siber. Protokol keamanan seperti SSL/TLS dan VPN diatur oleh perangkat lunak. 6) Manajemen Jaringan: Memungkinkan administrator untuk memantau kinerja jaringan, mengkonfigurasi perangkat, mendiagnosis masalah, dan mengelola sumber daya jaringan. Contohnya adalah Network Management Systems (NMS) yang menggunakan protokol seperti SNMP. 7) Antarmuka Pengguna: Menyediakan antarmuka bagi pengguna untuk berinteraksi dengan sistem
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 15 komunikasi, seperti aplikasi pesan instan, browser web, atau klien email. 7. Protokol Protokol adalah seperangkat aturan dan prosedur standar yang mengatur bagaimana data ditransmisikan dan diterima dalam sistem telekomunikasi. Ibarat bahasa yang digunakan oleh perangkat untuk berkomunikasi, protokol memastikan bahwa semua pihak yang terlibat dalam komunikasi memahami format, urutan, dan makna dari data yang dipertukarkan. Tanpa protokol, perangkat dari vendor yang berbeda atau bahkan perangkat yang sama tidak akan dapat berkomunikasi secara efektif (Forouzan, 2013). a. Pentingnya Protokol dalam Komunikasi Data Protokol menyediakan kerangka kerja yang terstruktur untuk: 1) Interoperabilitas: Memungkinkan perangkat dari berbagai produsen untuk berkomunikasi satu sama lain. Ini adalah fondasi dari jaringan global seperti internet. 2) Manajemen Kesalahan: Menentukan bagaimana kesalahan transmisi dideteksi dan ditangani, seperti permintaan pengiriman ulang data yang rusak. 3) Kontrol Aliran: Mengatur kecepatan pengiriman data untuk mencegah pengirim membanjiri penerima dengan data yang terlalu banyak atau terlalu cepat.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 16 4) Pengalamatan: Menentukan bagaimana perangkat diidentifikasi dalam jaringan dan bagaimana data diarahkan ke tujuan yang benar. 5) Segmentasi dan Reassembly: Memecah data besar menjadi segmen-segmen yang lebih kecil untuk transmisi yang efisien dan menyatukannya kembali di sisi penerima. 6) Sinkronisasi: Memastikan bahwa pengirim dan penerima beroperasi pada kecepatan dan waktu yang sama untuk interpretasi data yang benar. C. Kesimpulan Telekomunikasi adalah bidang yang kompleks namun fundamental bagi dunia modern. Buku ini telah menguraikan komponen-komponen dasar yang membentuk setiap sistem telekomunikasi, yaitu informasi, pengirim (transmitter), media transmisi, penerima (receiver), pemroses komunikasi, perangkat lunak komunikasi, dan protokol. Setiap komponen memiliki peran spesifik dan saling berinteraksi untuk memungkinkan pertukaran informasi jarak jauh. Informasi diubah menjadi sinyal oleh pengirim, ditransmisikan melalui media, dan direkonstruksi kembali menjadi informasi asli oleh penerima. Proses ini diatur oleh protokol dan didukung oleh perangkat pemroses serta perangkat lunak yang memastikan efisiensi dan integritas data. Sejarah telekomunikasi menunjukkan evolusi yang luar biasa, dari telegraf dan telepon hingga era digital dan jaringan seluler canggih seperti 5G, yang semuanya didorong oleh kebutuhan akan konektivitas yang lebih cepat dan andal.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 17 DAFTAR PUSTAKA Elprocus, 2025, Differences between Analog Signal and Digital Signal. Diakses dari: https://www.elprocus.com/differences-between- analog-signal-and-digital-signal/ Eric Coll, 2022, Telecom 101: Sixth Edition: High-Quality Telecommunications Reference Book and Study Guide Covering All Major. 6th ed. Teracom Training Institute Forouzan, Behrouz A, 2013, Data Communications and Networking (5th ed.), McGraw-Hill. Gatot Santoso, 2018, Buku Ajar Teknik Telekomunikasi (Edisi Kedua), IST AKPRIND, Yogyakarta. Ivan B Djordjevic, 2022, Advanced Optical and Wireless Communications Systems. 2nd edn, Springer Simon Haykin & Michael Moher, 2009, Communication Systems (5th ed.), John Wiley & Sons. Theodore S. Rappaport, 2001, Wireless Communications: Principles and Practice (2nd ed.), Prentice Hall. Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 36 Tahun 1999.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 18 BAB 2 MODE KOMUNIKASI DAN JENIS-JENIS MEDIA TRANSMISI Oleh Dina Mariani, S.T., M.T. A. Pendahuluan Dalam sistem telekomunikasi, ada tiga bagian utama yaitu Pengirim (Transmitter), Saluran Komunikasi (Communication Channel) dan Penerima (Receiver). Ketiga bagian ini bekerja sama untuk memastikan bahwa informasi dapat dikirimkan dan diterima dengan baik. Mode komunikasi (communication mode) adalah cara atau metode yang digunakan untuk mengirimkan informasi melalui kanal komunikasi seperti Simplex (satu arah), Half- Duplex (dua arah, tetapi tidak simultan) dan Full-Duplex (dua arah secara simultan) sedangkan media transmisi adalah jenis medium yang digunakan untuk mengirimkan informasi seperti: Kabel (kabel tembaga, serat optik) dan Nirkabel (gelombang radio, satelit, inframerah) Keduanya saling terkait dalam sistem telekomunikasi, dimana mode telekomunikasi menentukan cara komunikasi dilakukan, sedangkan media transmisi menentukan jalur yang digunakan untuk mengirimkan informasi. Bab ini akan membahas dua hal utama: (1) Mode Komunikasi dan (2) Media Transmisi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 19 B. Mode Komunikasi Mode telekomunikasi adalah cara atau metode yang digunakan untuk mengirimkan informasi melalui jaringan telekomunikasi. Berikut beberapa contoh mode telekomunikasi: Jenis komunikasi berdasarkan arah komunikasi dapat dibagi menjadi: 1. Simplex Komunikasi satu arah, di mana informasi hanya dikirimkan dari pengirim ke penerima tanpa balasan. Gambar 2.1 Cara Kerja Transmisi Simplex Komunikasi simplex adalah mode komunikasi dimana data hanya dapat dikirimkan dalam satu arah saja, dari pengirim ke penerima, tanpa kemampuan untuk mengirimkan data kembali. Contoh komunikasi simplex adalah: a. Radio siaran: Siaran radio hanya dapat diterima oleh pendengar, tanpa kemampuan untuk membalas. b. TV siaran: Siaran TV hanya dapat diterima oleh penonton, tanpa kemampuan untuk membalas. c. Pengeras suara: Pengeras suara hanya dapat memancarkan suara, tanpa kemampuan untuk menerima suara kembali. Tx Rx
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 20 Karakteristik komunikasi simplex: a. Satu arah: Data hanya dapat dikirimkan dalam satu arah. b. Tidak ada balasan: Penerima tidak dapat mengirimkan data kembali ke pengirim. Komunikasi simplex cocok digunakan dalam situasi di mana informasi hanya perlu dikirimkan dalam satu arah, seperti siaran radio atau TV. 2. Half-Duplex Komunikasi dua arah, tetapi tidak simultan, di mana pengirim dan penerima bergantian mengirimkan informasi. Gambar 2.2 Cara Kerja Transmisi Half-Duplex Komunikasi half-duplex adalah mode komunikasi di mana data dapat dikirimkan dalam kedua arah, tetapi tidak secara bersamaan. Artinya, salah satu pihak harus menunggu giliran untuk mengirimkan data setelah pihak lainnya selesai mengirimkan. Half-duplex P1 P2 Tx Rx Rx Tx
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 21 Contoh komunikasi half-duplex: a. Radio two-way: Pengguna radio dapat berbicara dan mendengarkan, tetapi tidak dapat melakukan keduanya secara bersamaan. b. Walkie-talkie: Pengguna walkie-talkie dapat berbicara dan mendengarkan, tetapi harus menekan tombol untuk berbicara dan melepaskannya untuk mendengarkan. Karakteristik komunikasi half-duplex: a. Dua arah: Data dapat dikirimkan dalam kedua arah. b. Tidak simultan: Data tidak dapat dikirimkan secara bersamaan dalam kedua arah. Komunikasi half-duplex cocok digunakan dalam situasi di mana komunikasi dua arah diperlukan, tetapi tidak perlu secara simultan, seperti komunikasi radio atau walkie-talkie. Half-duplex merupakan sebuah mode komunikasi di mana data dapat ditransmisikan atau diterima secara dua arah tetapi tidak dapat secara bersama-sama. Contoh paling sederhana adalah walkie- talkie, di mana dua penggunanya harus menekan sebuah tombol untuk berbicara dan melepaskan tombol tersebut untuk mendengar. Ketika dua orang menggunakan walkie-talkie untuk berkomunikasi pada satu waktu tertentu, hanya salah satu di antara mereka yang dapat berbicara sementara pihak lainnya mendengar. Jika kedua-duanya mencoba untuk berbicara secara serentak, kondisi "collision" (tabrakan) pun terjadi dan kedua pengguna Walkie-talkie tersebut tidak dapat saling mendengarkan apa yang keduanya kirimkan melalui walkie-talkie tersebut.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 22 3. Full-Duplex Komunikasi dua arah secara simultan, di mana pengirim dan penerima dapat mengirimkan informasi secara bersamaan. Gambar 2.3 Cara Kerja Transmisi Full-Duplex Komunikasi full-duplex adalah mode komunikasi di mana data dapat dikirimkan secara bersamaan dalam kedua arah, yaitu pengirim dapat mengirimkan data ke penerima sementara penerima juga dapat mengirimkan data kembali ke pengirim secara simultan. Contoh komunikasi full-duplex: a. Telepon: Pengguna dapat berbicara dan mendengarkan secara bersamaan. b. Komunikasi internet: Banyak aplikasi internet seperti video conference, chatting, dan VoIP (Voice over Internet Protocol) menggunakan komunikasi full-duplex. Karakteristik komunikasi full-duplex: a. Dua arah: Data dapat dikirimkan dalam kedua arah secara bersamaan. b. Simultan: Data dapat dikirimkan dan diterima secara simultan tanpa perlu menunggu giliran. Full-duplex Tx/Rx Tx/Rx
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 23 Komunikasi full-duplex memungkinkan komunikasi yang lebih efektif dan efisien, terutama dalam situasi yang memerlukan interaksi real-time, seperti percakapan telepon atau video conference. C. Media Transmisi Media transmisi (transmission medium) adalah jalur atau saluran yang digunakan untuk mengirimkan informasi dari pengirim (transmitter) ke penerima (receiver). Pengiriman data atau informasi dari satu titik lokasi ke titik lokasi yang lain memerlukan beberapa cara atau metode untuk mencapai tujuan. Berbagai perangkat elektronik yang berperan sebagai alat berkomunikasi mempunyai media transmisi yang berbeda. Misalnya telepon kabel menggunakan kabel sebagai media transmisi, telepon genggam, siaran TV dan radio FM menggunakan frekuensi radio sebagai media transmisi, dan remote control televisi menggunakan inframerah (IR) sebagai media transmisi. Dalam teknik elektro, informasi yang dikirimkan berbentuk sinyal listrik atau elektromagnetik. Beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja media transmisi diantaranya: 1. Bandwidth Bandwidth dalam sistem telekomunikasi merujuk pada rentang frekuensi yang digunakan untuk mengirimkan sinyal informasi melalui suatu saluran komunikasi. Bandwidth menentukan kapasitas transmisi data dan kecepatan pengiriman informasi. Bandwidth yang lebih lebar memungkinkan: a. Transmisi data lebih cepat. b. Pengiriman informasi lebih banyak.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 24 c. Kualitas sinyal yang lebih baik. Bandwidth diukur dalam satuan Hertz (Hz) atau bit per detik (bps). Dalam sistem telekomunikasi, bandwidth yang cukup penting untuk memastikan kualitas layanan yang baik dan kecepatan akses yang optimal. 2. Noise Noise dalam sistem telekomunikasi adalah gangguan atau interferensi yang tidak diinginkan yang dapat mempengaruhi kualitas sinyal informasi yang dikirimkan. Noise dapat menyebabkan: a. Kesalahan transmisi data. b. Kualitas sinyal yang buruk. c. Pengurangan kecepatan transmisi. Jenis-jenis noise dalam sistem telekomunikasi: a. Noise termal (disebabkan oleh pergerakan elektron). b. Noise impulsif (disebabkan oleh gangguan listrik). c. Noise interferensi (disebabkan oleh sinyal lain). Untuk mengurangi efek noise, digunakan teknik seperti: a. Penggunaan filter. b. Penggunaan kode koreksi kesalahan. c. Penggunaan penguat sinyal. Noise dapat mempengaruhi kinerja sistem telekomunikasi, sehingga penting untuk meminimalkan efek noise dalam desain dan implementasi sistem telekomunikasi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 25 3. Radiasi Radiasi dalam konteks telekomunikasi dapat merujuk pada kebocoran sinyal yang tidak diinginkan, di mana sinyal elektromagnetik bocor keluar dari sistem atau perangkat, sehingga dapat menyebabkan: a. Interferensi dengan sistem lain. b. Kehilangan keamanan data. c. Gangguan pada perangkat lain. Kebocoran sinyal dapat terjadi melalui berbagai cara, seperti: a. Radiasi elektromagnetik. b. Kabel yang tidak terlindung. c. Perangkat yang tidak memenuhi standar keamanan. Untuk mengurangi kebocoran sinyal, perlu dilakukan langkah-langkah keamanan, seperti: a. Penggunaan shielding. b. Penggunaan enkripsi. c. Pengaturan keamanan jaringan. Dengan demikian, kebocoran sinyal dapat diminimalkan, dan keamanan data dapat ditingkatkan. 4. Attenuation Attenuation (pelemahan) dalam sistem telekomunikasi adalah penurunan intensitas atau kekuatan sinyal yang dikirimkan melalui suatu medium atau jarak. Pelemahan sinyal dapat disebabkan oleh:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 26 a. Jarak: Sinyal melemah seiring dengan jarak yang ditempuh. b. Medium: Sinyal dapat dilemahkan oleh sifat medium yang dilalui, seperti kabel atau udara. c. Interferensi: Sinyal dapat dilemahkan oleh interferensi dari sinyal lain. Pelemahan sinyal dapat mempengaruhi kualitas transmisi data dan kecepatan pengiriman informasi. Oleh karena itu, perlu dilakukan penguatan sinyal (amplifikasi) untuk mengatasi pelemahan sinyal. Jenis-jenis Media Transmisi Media transmisi dalam jaringan telekomunikasi terbagi menjadi dua kategori utama yaitu (kabel tembaga, serat optik)/Guided Media dan Nirkabel (gelombang radio, satelit, inframerah)/Unguided Media 1. Guided Media Guided media adalah jenis media transmisi yang menggunakan kabel atau jalur fisik untuk mengirimkan sinyal informasi. Guided media memiliki kelebihan seperti: a. Keamanan data yang lebih baik. b. Kurangnya interferensi. c. Kualitas sinyal yang lebih stabil. Guided media sering digunakan dalam jaringan lokal, jaringan area luas, dan aplikasi yang memerlukan kecepatan dan keamanan tinggi. Contoh guided media adalah:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 27 a. Kabel tembaga (kabel coaxial, kabel twisted pair) 1) Kabel Twisted Pair Kabel twisted pair termasuk media transmisi fisik yang paling banyak digunakan. Kabel twisted pair adalah jenis kabel yang terdiri dari dua konduktor yang dipilin (twisted) bersama- sama untuk mengurangi interferensi elektromagnetik dan meningkatkan kualitas sinyal. Kabel twisted pair sering digunakan dalam jaringan komputer dan telekomunikasi. Kabel twisted pair memiliki beberapa kelebihan, seperti: Mengurangi interferensi: Pilinan kabel membantu mengurangi interferensi elektromagnetik dari sumber lain. Meningkatkan kualitas sinyal: Pilinan kabel membantu meningkatkan kualitas sinyal yang dikirimkan. Biaya relatif rendah: Kabel twisted pair relatif lebih murah dibandingkan dengan jenis kabel lainnya. Kabel twisted pair dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu: UTP (Unshielded Twisted Pair): Kabel twisted pair tanpa pelindung tambahan. STP (Shielded Twisted Pair): Kabel twisted pair dengan pelindung tambahan untuk mengurangi interferensi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 28 Gambar 2.4 Kabel Twisted Pair Kabel twisted pair banyak digunakan dalam jaringan LAN (Local Area Network) dan aplikasi telekomunikasi lainnya. 2) Kabel Coaxial Kabel coaxial adalah jenis kabel yang terdiri dari konduktor pusat yang dikelilingi oleh lapisan isolator, kemudian dilapisi oleh konduktor luar yang berfungsi sebagai pelindung dan perisai dari interferensi elektromagnetik. Kabel coaxial memiliki beberapa kelebihan, seperti: Mengurangi interferensi: Konduktor luar membantu mengurangi interferensi elektromagnetik. Kualitas sinyal tinggi: Kabel coaxial dapat mengirimkan sinyal dengan kualitas tinggi dan kecepatan tinggi. Jarak transmisi panjang: Kabel coaxial dapat digunakan untuk transmisi jarak jauh tanpa kehilangan sinyal yang signifikan.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 29 Kabel coaxial banyak digunakan dalam: Jaringan internet: Kabel coaxial digunakan untuk menyediakan akses internet berkecepatan tinggi. Televisi kabel: Kabel coaxial digunakan untuk mengirimkan sinyal televisi kabel. Jaringan telekomunikasi: Kabel coaxial digunakan dalam jaringan telekomunikasi untuk mengirimkan sinyal suara dan data. Gambar 2.5 Kabel Coaxial Kabel coaxial memiliki beberapa jenis, seperti RG-6, RG-59, dan lain-lain, yang masing-masing memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda-beda. b. Serat optik (kabel fiber optik) Kabel fiber optik adalah jenis kabel yang menggunakan serat optik untuk mengirimkan data sebagai sinyal cahaya. Kabel fiber optik terdiri dari inti serat optik yang terbuat dari kaca atau plastik, yang dikelilingi oleh lapisan cladding dan pelindung luar.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 30 Kabel fiber optik memiliki beberapa kelebihan, seperti: 1) Kecepatan tinggi: Kabel fiber optik dapat mengirimkan data dengan kecepatan sangat tinggi. 2) Jarak transmisi panjang: Kabel fiber optik dapat digunakan untuk transmisi jarak jauh tanpa kehilangan sinyal yang signifikan. 3) Imunitas terhadap interferensi: Kabel fiber optik tidak terpengaruh oleh interferensi elektromagnetik. 4) Kapasitas besar: Kabel fiber optik dapat mengirimkan banyak sinyal secara bersamaan. Kabel fiber optik banyak digunakan dalam: 1) Jaringan internet: Kabel fiber optik digunakan untuk menyediakan akses internet berkecepatan tinggi. 2) Jaringan telekomunikasi: Kabel fiber optik digunakan dalam jaringan telekomunikasi untuk mengirimkan sinyal suara dan data. 3) Jaringan backbone: Kabel fiber optik digunakan sebagai jaringan backbone untuk menghubungkan jaringan-jaringan lain. Gambar 2.6 Kabel Fiber Optik
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 31 Kabel fiber optik memiliki beberapa jenis, seperti single-mode dan multi-mode, yang masing-masing memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda-beda. 2. Unguided Media Unguided media adalah jenis media transmisi yang tidak menggunakan kabel atau jalur fisik untuk mengirimkan sinyal informasi. Unguided media memiliki kelebihan seperti: a. Mobilitas yang lebih tinggi. b. Kemampuan mencakup area yang luas. c. Tidak memerlukan instalasi kabel. Namun, unguided media juga memiliki kekurangan seperti kerentanan terhadap interferensi dan keamanan data yang lebih rendah. Unguided media sering digunakan dalam komunikasi nirkabel, jaringan seluler, dan aplikasi yang memerlukan mobilitas tinggi. Contoh unguided media adalah: a. Gelombang radio Gelombang radio adalah jenis media transmisi nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk mengirimkan sinyal informasi melalui udara. Gelombang radio merupakan salah satu media transmisi nirkabel yang paling umum digunakan dalam berbagai aplikasi telekomunikasi. Gelombang radio bekerja pada frekuensi yang relatif rendah dalam spektrum elektromagnetik, biasanya antara: 3 kHz hingga 300 GHz: Rentang frekuensi yang digunakan untuk komunikasi radio, termasuk radio AM, FM, televisi, dan komunikasi nirkabel lainnya.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 32 Gelombang radio dengan frekuensi yang berbeda digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti: 1) Radio AM: 535-1705 kHz (Medium Frequency). 2) Radio FM: 88-108 MHz (Very High Frequency). 3) Televisi: VHF (30-300 MHz) dan UHF (300-3000 MHz). 4) Komunikasi seluler: 700 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, dan lain-lain. Frekuensi yang digunakan tergantung pada aplikasi dan kebutuhan komunikasi. b. Satelit Satelit merupakan media transmisi yang menggunakan satelit buatan manusia yang mengorbit di sekitar Bumi untuk mengirimkan sinyal elektromagnetik, seperti sinyal televisi, radio, dan data, dari satu lokasi ke lokasi lain di Bumi. Satelit memiliki beberapa kelebihan sebagai media transmisi, seperti: 1) Cakupan luas: Satelit dapat menjangkau area yang luas di Bumi, termasuk daerah-daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh jaringan terestrial. 2) Komunikasi jarak jauh: Satelit dapat digunakan untuk komunikasi jarak jauh, bahkan antarbenua. 3) Kapasitas besar: Satelit dapat mengirimkan banyak sinyal secara bersamaan.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 33 Satelit digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti: 1) Televisi satelit: Siaran televisi yang dikirimkan melalui satelit. 2) Komunikasi satelit: Komunikasi suara dan data yang menggunakan satelit. 3) Navigasi: Sistem navigasi satelit seperti GPS (Global Positioning System). 4) Penginderaan jauh: Satelit digunakan untuk penginderaan jauh, seperti pemantauan cuaca, lingkungan, dan sumber daya alam. Satelit merupakan teknologi yang penting dalam komunikasi modern dan memiliki banyak aplikasi yang bermanfaat. Gambar 2.7 Spektrum Elektromagnetik
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 34 c. Inframerah Infrared (IR) adalah media transmisi nirkabel yang menggunakan cahaya inframerah untuk mengirimkan sinyal informasi. IR memiliki beberapa kelebihan, seperti: 1) Keamanan data yang lebih baik. 2) Tidak terganggu oleh interferensi radio. 3) Biaya yang relatif rendah. IR digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti: 1) Remote control. 2) Komunikasi perangkat. 3) Jaringan lokal nirkabel. Namun, IR juga memiliki kekurangan, seperti: 1) Jangkauan yang terbatas. 2) Dibutuhkan line-of-sight (LOS). 3) Dapat terganggu oleh cahaya kuat. IR merupakan salah satu media transmisi nirkabel yang berguna untuk aplikasi-aplikasi tertentu, terutama yang memerlukan keamanan dan biaya rendah. d. Gelombang mikro Gelombang mikro adalah media transmisi nirkabel yang menggunakan frekuensi tinggi untuk mengirimkan sinyal informasi melalui udara atau ruang angkasa. Gelombang mikro memiliki beberapa kelebihan, seperti: 1) Jangkauan yang luas. 2) Kecepatan data yang tinggi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 35 3) Dapat menembus beberapa jenis penghalang. Gelombang mikro digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti: 1) Komunikasi satelit. 2) Jaringan nirkabel. 3) Radar. 4) Pemanasan dan pengolahan makanan. Namun, gelombang mikro juga memiliki kekurangan, seperti: 1) Kerentanan terhadap interferensi. 2) Dapat menyebabkan gangguan pada perangkat lain. Gelombang mikro merupakan salah satu media transmisi nirkabel yang penting dalam berbagai aplikasi telekomunikasi dan teknologi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 36 DAFTAR PUSTAKA Melinda, Syahrial & Maulisa Oktiana, (2022), Dasar Sistem Teknik Teelekomunikasi, Syiah Kuala University Press, Aceh. Roger L. Freeman, (2005), Fundamental of Telecommunications, Second Edition, John Wiley & Sons. Simon Saunders, (2007), Alejandro Aragón-Zavala, Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd..
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 37 BAB 3 STANDAR TELEKOMUNIKASI DAN DASAR SISTEM TELEPON Oleh Nurmayanti Zain, S.T., M.T. A. Pendahuluan Telekomunikasi merupakan salah satu fondasi utama perkembangan peradaban modern. Perkembangan teknologi komunikasi tidak hanya menghubungkan manusia secara individu, tetapi juga mengintegrasikan sistem sosial, ekonomi, pendidikan, dan pemerintahan. Agar komunikasi dapat berlangsung dengan baik, dibutuhkan standar telekomunikasi yang bersifat global sehingga berbagai perangkat, jaringan, dan layanan dapat saling beroperasi. Selain itu, sistem telepon menjadi salah satu tonggak sejarah telekomunikasi modern. Dimulai sejak penemuan telepon oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1876, sistem telepon terus berkembang dari teknologi analog menuju digital, hingga akhirnya terintegrasi dengan jaringan internet dan layanan berbasis Voice over IP (VoIP). Bab ini akan membahas dua hal utama: (1) standar telekomunikasi yang mengatur interoperabilitas sistem komunikasi, serta (2) dasar sistem telepon sebagai salah satu bentuk implementasi paling awal dari standar tersebut.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 38 B. Standar Telekomunikasi 1. Definisi Standar Telekomunikasi Standar telekomunikasi adalah seperangkat aturan teknis, pedoman, dan spesifikasi yang digunakan secara internasional untuk menjamin kompatibilitas, interoperabilitas, serta kualitas layanan dalam komunikasi. ITU (International Telecommunication Union) mendefinisikan standar telekomunikasi sebagai “a set of technical specifications ensuring that telecommunication networks and services are interoperable on a global scale”. Artinya, standar adalah spesifikasi teknis yang memastikan agar jaringan dan layanan telekomunikasi dapat saling terhubung secara global. Menurut ITU, standar diperlukan untuk mengurangi fragmentasi teknologi, mempercepat adopsi inovasi, dan memastikan komunikasi lintas batas dapat berlangsung tanpa hambatan. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) mendeskripsikan standar sebagai “published documents that establish specifications and procedures designed to maximize the reliability of the materials, products, methods, and/or services people use every day”. Dalam konteks telekomunikasi, standar IEEE (misalnya IEEE 802.3 untuk Ethernet dan IEEE 802.11 untuk Wi-Fi) berfungsi agar perangkat keras dan perangkat lunak dari berbagai vendor dapat bekerja sama dengan andal. ISO (International Organization for Standardization) memandang standar sebagai “documents that provide requirements, specifications, guidelines, or characteristics that can be used consistently to ensure that materials, products, processes and services are fit for their purpose”.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 39 Dalam telekomunikasi, ISO berkontribusi pada standar keamanan informasi (misalnya ISO/IEC 27000 series) yang menjamin keandalan dan perlindungan data. Standar telekomunikasi memiliki beberapa peran penting, antara lain: a. Interoperabilitas Memungkinkan perangkat dan jaringan dari berbagai vendor dan negara dapat saling terhubung. Contohnya, standar GSM memungkinkan ponsel dipakai lintas operator di berbagai negara. b. Efisiensi dan skalabilitas Standar memungkinkan industri memproduksi perangkat secara massal dengan spesifikasi seragam, sehingga biaya lebih rendah dan skala pasar lebih luas. c. Kualitas dan keamanan layanan Standar memastikan parameter teknis (QoS, keamanan, enkripsi) dipenuhi agar pengguna mendapat layanan komunikasi yang stabil, aman, dan berkualitas. d. Inovasi dan evolusi teknologi Standar menjadi dasar bagi pengembangan teknologi baru. Misalnya, evolusi 3G → 4G → 5G diatur oleh standar 3GPP agar setiap generasi tetap kompatibel. e. Regulasi global Standar membantu pemerintah dan regulator dalam menetapkan aturan penggunaan spektrum frekuensi, alokasi nomor telepon, dan tata kelola infrastruktur.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 40 2. Organisasi Standardisasi Standardisasi dalam bidang telekomunikasi tidak terlepas dari peran organisasi internasional yang menyusun, menerbitkan, dan mengawasi implementasi standar. Organisasi-organisasi ini bekerja sama untuk memastikan agar layanan komunikasi dapat berjalan interoperabel, aman, dan efisien di seluruh dunia. Beberapa organisasi internasional yang berperan penting dalam pembentukan standar telekomunikasi antara lain: a. ITU (International Telecommunication Union) ITU adalah badan khusus Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB) yang mengatur urusan telekomunikasi internasional. Bertanggung jawab atas regulasi spektrum frekuensi, satelit, dan standardisasi jaringan global. Dibentuk pada tahun 1865 dengan nama International Telegraph Union, menjadikannya salah satu organisasi internasional tertua. Perannya antara lain: mengatur alokasi spektrum frekuensi radio dan orbit satelit (ITU-R), menetapkan standar teknis jaringan telekomunikasi (ITU-T), dan mendorong pembangunan infrastruktur telekomunikasi di negara berkembang (ITU-D). Contoh standar: ITU-T G.711 (standar kompresi suara untuk telepon digital). b. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) IEEE adalah organisasi profesional global yang berpusat di Amerika Serikat, banyak dikenal sebagai penyusun
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 41 standar teknis dalam bidang elektro dan telekomunikasi. Fokus pada standar teknis jaringan komputer dan nirkabel, misalnya IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.11 (Wi-Fi), dan IEEE 802.15 (Bluetooth dan PAN/Personal Area Network). Peran IEEE sangat penting karena hampir semua perangkat jaringan komputer dan komunikasi modern mengacu pada standar ini. c. 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 3GPP adalah proyek kerjasama internasional antara berbagai asosiasi standardisasi di Eropa, Amerika, dan Asia. Mengembangkan standar untuk sistem seluler (2G GSM, 3G UMTS, 4G LTE, hingga 5G New Radio). 3GPP memastikan bahwa layanan seluler global kompatibel dan dapat digunakan lintas operator dan negara. d. ETSI (European Telecommunications Standards Institute) Lembaga standardisasi di Eropa yang berkontribusi dalam standar GSM, TETRA, dan 3GPP. ETSI juga aktif dalam pengembangan standar 5G, IoT, dan keamanan siber. e. ANSI (American National Standards Institute) ANSI adalah organisasi yang mengawasi pengembangan standar di Amerika Serikat. Menyediakan standar nasional di Amerika Serikat yang sering diadopsi global. Dalam telekomunikasi, ANSI bekerja sama dengan badan lain, misalnya TIA (Telecommunications Industry Association). Contoh standar: ANSI/TIA-568 untuk kabel jaringan.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 42 f. ISO (International Organization for Standardization) ISO adalah organisasi internasional non-pemerintah yang membuat berbagai standar global, termasuk di bidang telekomunikasi. Standar ISO lebih banyak bersifat umum dan lintas disiplin. Mengatur standar sistem manajemen kualitas dan keamanan informasi yang juga relevan dengan telekomunikasi. Contoh kontribusi ISO dalam telekomunikasi: ISO/OSI Reference Model (kerangka 7 lapisan komunikasi data) dan ISO/IEC 27000 series (standar keamanan informasi). Dengan adanya organisasi-organisasi ini, perkembangan telekomunikasi menjadi terstandar, global, interoperabel, dan aman, sehingga memungkinkan komunikasi lintas batas negara dan lintas perangkat dapat berjalan lancar. 3. Klasifikasi Standar Telekomunikasi Secara umum, standar telekomunikasi dapat dikategorikan menjadi beberapa bidang: a. Standar protokol komunikasi: TCP/IP, OSI Layer, HTTP, FTP, SIP. b. Standar transmisi data: GSM, UMTS, LTE, 5G NR. c. Standar layanan telepon tetap: PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN (Integrated Services Digital Network). d. Standar kualitas layanan: ITU-T G.1010 (Quality of Service/QoS requirements for multimedia).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 43 e. Standar keamanan: enkripsi komunikasi, autentikasi, dan data privacy sesuai ISO/IEC 27000 series. Tiga kategori yang paling fundamental adalah: standar protokol komunikasi, standar transmisi data, dan standar layanan telepon tetap. Masing-masing standar memiliki peran penting dalam menjamin interoperabilitas, kualitas layanan, serta skalabilitas jaringan komunikasi modern. Protokol telekomunikasi adalah seperangkat aturan yang mengatur bagaimana data dikemas, ditransmisikan, diterima, dan diinterpretasikan antara dua perangkat atau lebih. Tanpa protokol, komunikasi digital akan sulit dilakukan karena perangkat dari vendor berbeda tidak akan memiliki bahasa bersama. Dua kerangka referensi utama dalam dunia telekomunikasi adalah TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) dan OSI (Open Systems Interconnection). Model OSI (Open Systems Interconnection) dikembangkan oleh ISO (International Organization for Standardization) pada tahun 1984 sebagai kerangka konseptual yang membagi komunikasi jaringan menjadi tujuh lapisan: a. Physical Layer (mengatur aspek fisik seperti kabel, gelombang radio, tegangan listrik). b. Data Link Layer (memastikan pengiriman data bebas error melalui framing dan error detection). c. Network Layer (menangani routing dan pengalamatan logis, misalnya IP address). d. Transport Layer (menjamin keandalan pengiriman data, misalnya: TCP, UDP).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 44 e. Session Layer (mengelola sesi komunikasi antar aplikasi). f. Presentation Layer (mengatur format, enkripsi, kompresi data). g. Application Layer (antarmuka langsung ke aplikasi, misalnya: HTTP, SMTP, FTP). Model OSI sering dipakai sebagai panduan akademik dan teoretis, meskipun dalam praktik, implementasi langsung lebih banyak mengikuti model TCP/IP. Model TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) merupakan standar de facto internet yang dikembangkan pada 1970-an oleh DARPA. Model ini lebih sederhana dibanding OSI dengan hanya empat lapisan: a. Network Access Layer (fungsi setara Physical dan Data Link OSI). b. Internet Layer (mengatur pengalamatan dan routing, misalnya: IPv4, IPv6). c. Transport Layer (menyediakan koneksi andal atau TCP/Transmission Control Protocol dan ringan tanpa koneksi atau UDP/User Datagram Protocol). d. Application Layer (mencakup berbagai protokol aplikasi, misalnya: HTTP, DNS, SMTP, dll). Keunggulan TCP/IP adalah sederhana, fleksibel, dan terbukti skalabel, sehingga hingga saat ini masih menjadi tulang punggung komunikasi data global. Standar Transmisi Generasi Seluler berkembang dalam bentuk generasi (G) yang terus meningkat seiring kebutuhan bandwidth, latency, dan layanan.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 45 a. 2G (Second Generation) Generasi kedua atau 2G mulai diperkenalkan pada awal tahun 1990-an sebagai pengganti sistem telekomunikasi seluler analog (1G). Pada generasi ini, teknologi telekomunikasi mulai beralih dari sistem analog ke sistem digital. Teknologi utama yang digunakan adalah GSM (Global System for Mobile Communications) dan IS-95 atau CDMA One. Layanan yang dihadirkan pada 2G mencakup komunikasi suara digital dengan kualitas yang lebih baik dibandingkan 1G, serta layanan pesan singkat (Short Message Service/SMS). Selain itu, 2G juga memungkinkan layanan data meskipun masih terbatas dengan kecepatan maksimum sekitar 64 kbps. Kehadiran 2G menjadi tonggak penting dalam perkembangan telekomunikasi, karena mulai membuka jalan bagi layanan data mobile. b. 3G (Third Generation) Generasi ketiga atau 3G hadir pada awal 2000-an dengan membawa peningkatan signifikan dalam kecepatan data dan kapabilitas jaringan. Teknologi utama yang mendukung 3G antara lain WCDMA/UMTS serta CDMA2000. Kecepatan transfer data pada jaringan 3G mencapai hingga 2 Mbps, sehingga memungkinkan pengguna untuk mengakses layanan internet mobile dengan lebih baik dibandingkan generasi sebelumnya. Layanan seperti panggilan video (video call), akses multimedia, serta internet berbasis mobile mulai berkembang pesat. Penerapan 3G menjadi dasar berkembangnya layanan data yang lebih beragam, termasuk aplikasi mobile yang kemudian populer.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 46 c. 4G (Fourth Generation) Generasi keempat atau 4G mulai diluncurkan pada sekitar tahun 2010-an. Teknologi utama yang digunakan dalam 4G adalah LTE (Long Term Evolution) dan WiMAX. Keunggulan utama dari 4G adalah kecepatan transfer data yang dapat mencapai ratusan Mbps, jauh lebih tinggi dibandingkan 3G. Selain itu, konsep all-IP network diperkenalkan dalam generasi ini, di mana seluruh layanan telekomunikasi, termasuk suara, data, dan multimedia, disalurkan melalui protokol internet (IP). Dengan demikian, 4G mampu mendukung layanan streaming video berkualitas tinggi, Voice over IP (VoIP), serta berbagai aplikasi real-time seperti game online dan layanan cloud. d. 5G (Fifth Generation) Generasi kelima atau 5G mulai dikomersialisasikan sejak tahun 2019. Teknologi ini menghadirkan lompatan besar dalam hal kecepatan dan latensi. Kecepatan data pada jaringan 5G dapat mencapai hingga 10 Gbps, sementara latensi dapat ditekan hingga di bawah 1 milidetik. Beberapa teknologi utama yang mendukung 5G adalah massive MIMO (Multiple Input Multiple Output), beamforming, serta network slicing yang memungkinkan pembagian jaringan sesuai kebutuhan aplikasi. Fokus utama pengembangan 5G adalah mendukung konektivitas masif untuk Internet of Things (IoT), kendaraan otonom, augmented reality (AR), virtual reality (VR), serta pembangunan smart city. e. Roadmap 6G (Sixth Generation) Generasi keenam atau 6G saat ini masih dalam tahap pengembangan dan diproyeksikan mulai hadir sekitar
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 47 tahun 2030. Target yang ingin dicapai pada 6G sangat ambisius, dengan kecepatan hingga 1 Tbps serta latensi yang semakin rendah dan hampir mendekati real-time absolut. Teknologi 6G diperkirakan akan mengintegrasikan kecerdasan buatan (AI) dalam sistem komunikasi, memperkuat aspek komunikasi ultra- andal, serta menggabungkan jaringan terestrial dengan satelit (terrestrial-satellite networks). Beberapa aplikasi masa depan yang diperkirakan akan didukung oleh 6G antara lain komunikasi holografis, metaverse penuh yang imersif, serta pervasive intelligence yang menghadirkan konektivitas tanpa batas di berbagai aspek kehidupan. Dengan evolusi ini, standar transmisi terus mengacu pada ITU-R (Radio Communication Sector) yang menetapkan spesifikasi IMT-2000 (3G), IMT-Advanced (4G), hingga IMT-2020 (5G). Sebelum era telekomunikasi seluler berkembang pesat, layanan telepon tetap (fixed line) merupakan fondasi utama komunikasi suara global. Dua standar penting adalah PSTN dan ISDN. a. PSTN (Public Switched Telephone Network) PSTN adalah jaringan telepon tradisional yang sejak lama menjadi tulang punggung komunikasi global. Jaringan ini bekerja dengan prinsip circuit-switched, di mana setiap panggilan telepon disediakan jalur khusus dari pengirim ke penerima sepanjang durasi komunikasi. Pada awalnya, PSTN menggunakan sistem transmisi analog, namun kemudian berevolusi ke digital untuk meningkatkan kualitas suara dan kapasitas jaringan. Keunggulan utama PSTN terletak pada
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 48 keandalannya yang tinggi serta cakupannya yang benar- benar global. Namun, sistem ini memiliki keterbatasan ketika digunakan untuk kebutuhan modern seperti akses data dan internet, karena sifatnya yang tidak efisien untuk transmisi paket data. b. ISDN (Integrated Services Digital Network) ISDN merupakan standar yang dikembangkan oleh ITU- T untuk mengintegrasikan layanan suara, data, dan video dalam satu jaringan digital. Berbeda dengan PSTN yang fokus pada suara, ISDN dirancang sebagai solusi serbaguna yang mampu menyediakan berbagai layanan komunikasi dalam satu infrastruktur. ISDN memiliki dua bentuk utama, yaitu BRI (Basic Rate Interface) dengan kecepatan hingga 128 kbps, dan PRI (Primary Rate Interface) yang mampu mencapai hingga 2 Mbps. Pada masanya, ISDN menjadi jembatan penting dalam transisi dari jaringan telepon berbasis sirkuit menuju komunikasi digital berbasis paket. Namun, dengan hadirnya teknologi broadband internet dan jaringan berbasis IP yang jauh lebih fleksibel dan cepat, penggunaan ISDN semakin berkurang dan secara bertahap ditinggalkan. Klasifikasi standar telekomunikasi memberikan pemahaman menyeluruh tentang fondasi komunikasi digital global. Standar protokol (OSI, TCP/IP) menetapkan aturan komunikasi, standar transmisi (2G hingga 6G) mendukung evolusi jaringan bergerak, sementara standar layanan telepon tetap (PSTN, ISDN) menunjukkan warisan teknologi yang masih relevan. Dengan adanya standar, ekosistem telekomunikasi
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 49 global dapat berkembang secara interoperabel, efisien, dan berkelanjutan. C. Dasar Sistem Telepon 1. Sejarah Sistem Telepon Sistem telepon adalah salah satu inovasi terpenting dalam sejarah telekomunikasi. Alexander Graham Bell dianggap sebagai penemu telepon pada tahun 1876. Awalnya, sistem telepon menggunakan metode sirkuit manual dengan operator yang secara fisik menghubungkan kabel untuk menyambungkan panggilan. Seiring dengan meningkatnya jumlah pelanggan, sistem manual ini menjadi tidak efisien. Pada awal abad ke-20, sistem sentral telepon otomatis diperkenalkan untuk menggantikan operator manusia. Perkembangan selanjutnya meliputi: a. Telepon analog (PSTN/Public Switched Telephone Network). b. Telepon digital dengan penggunaan sinyal digital dan sistem switching elektronik. c. ISDN (Integrated Services Digital Network) yang memungkinkan suara, data, dan gambar melalui satu jalur komunikasi. d. VoIP (Voice over Internet Protocol) yang memanfaatkan internet untuk layanan suara dengan biaya lebih murah. Perjalanan panjang ini menunjukkan bahwa telepon bukan hanya alat komunikasi suara, tetapi juga cikal bakal dari berbagai teknologi komunikasi modern.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 50 2. Komponen Utama Sistem Telepon Sistem telepon terdiri atas berbagai komponen yang bekerja secara terintegrasi: a. Perangkat pengguna (terminal telepon) 1) Mikrofon: mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik. 2) Speaker: mengubah sinyal listrik kembali menjadi suara. 3) Rangkaian telepon: mengatur impedansi, nada dering, dan fungsi panggilan. b. Sentral telepon (switching center) 1) Manual switching: menggunakan operator untuk menyambungkan panggilan. 2) Automatic switching: menggunakan perangkat elektromekanik (Strowger switch). 3) Digital switching: berbasis komputer, lebih cepat dan efisien. c. Jaringan transmisi 1) Kabel tembaga (twisted pair) → media utama di PSTN. 2) Serat optik → kapasitas tinggi dan digunakan dalam backbone telekomunikasi. 3) Gelombang radio/mikro → digunakan untuk telepon seluler dan komunikasi nirkabel.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 51 d. Sistem pensinyalan (signaling system) 1) Pensinyalan DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency). 2) SS7 (Signaling System No. 7) untuk komunikasi antar sentral digital. 3. Prinsip Kerja Sistem Telepon Prinsip kerja telepon secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut: a. Konversi suara menjadi sinyal listrik: Suara masuk melalui mikrofon telepon, kemudian diubah menjadi variasi tegangan listrik. b. Pengiriman sinyal melalui jaringan: Sinyal suara dikirim melalui media transmisi (kabel tembaga, serat optik, atau gelombang radio). c. Switching (penyambungan panggilan): Pada sistem circuit switching, jalur komunikasi disediakan khusus sepanjang panggilan berlangsung. Pada sistem packet switching (misalnya VoIP), suara diubah menjadi paket data yang dikirimkan melalui jaringan IP. d. Konversi kembali menjadi suara: Sinyal diterima di ujung lain, kemudian diubah kembali menjadi suara oleh speaker telepon. Secara matematis, sistem telepon analog dapat direpresentasikan menggunakan model rangkaian RC sederhana untuk mikrofon dan speaker, sedangkan sistem digital menggunakan proses sampling dan kuantisasi sesuai teori Nyquist dan PCM (Pulse Code Modulation).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 52 4. Perkembangan Sistem Telepon Perkembangan sistem telepon dapat dilihat dalam beberapa era: a. Era PSTN (Public Switched Telephone Network) Jaringan telepon analog berbasis sirkuit, menggunakan kabel tembaga, dengan kualitas suara yang cukup stabil namun terbatas pada komunikasi suara saja. b. Era ISDN (Integrated Services Digital Network) Menggunakan sistem digital, memungkinkan pengiriman suara, data, dan video dalam satu jalur. c. Era Seluler (1G–5G) 1) 1G: telepon seluler analog. 2) 2G: sistem digital berbasis GSM. 3) 3G: mendukung suara dan data berkecepatan menengah. 4) 4G: berbasis IP penuh, mendukung VoIP dan broadband. 5) 5G: mendukung komunikasi ultra-reliable low- latency (URLLC) dan IoT. d. Era VoIP dan Konvergensi Teknologi Voice over IP memungkinkan layanan suara dengan biaya murah dan fleksibilitas tinggi. Saat ini, banyak pengguna telepon rumah beralih ke layanan berbasis internet. Dengan perkembangan tersebut, telepon kini bukan hanya media komunikasi suara, melainkan juga bagian
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 53 integral dari ekosistem komunikasi global yang mencakup data, video, dan layanan digital lainnya.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 54 DAFTAR PUSTAKA 3GPP. (2021) 3rd Generation Partnership Project Specifications. Valbonne: 3GPP. Bell Labs. (2018) Foundations of the Public Switched Telephone Network. Murray Hill: Bell Laboratories Press. ETSI. (2020) ETSI Annual Report 2020. Sophia Antipolis: European Telecommunications Standards Institute. Goyal, S. (2022) ‘Evolution of telecommunication networks from PSTN to 5G’, Journal of Communication Systems, 35(7), pp. 1234–1248. IEEE. (2019) IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks. IEEE Std 802.3-2018. Piscataway: IEEE. ISO/IEC. (2017) Information technology — Open Systems Interconnection — Basic Reference Model: The Basic Model. ISO/IEC 7498-1:2017. Geneva: International Organization for Standardization. ITU. (2021) Measuring digital development: Facts and figures 2021. Geneva: International Telecommunication Union. Rappaport, T. S. (2015) Wireless Communications: Principles and Practice. 2nd edn. New Jersey: Prentice Hall. Stallings, W. (2021) Data and Computer Communications. 11th edn. Harlow: Pearson. Tanenbaum, A. S. and Wetherall, D. (2011) Computer Networks. 5th edn. Upper Saddle River: Pearson Education.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 55 BAB 4 UKURAN KINERJA DALAM SISTEM TELEKOMUNIKASI Oleh Ir. Tanridio Silviati Delfina Abdurrahman, S.T., M.Eng. A. Pendahuluan Perkembangan sistem telekomunikasi dari 1G hingga era Beyond 5G (B5G) memperlihatkan rekam jejak inovasi yang berfokus pada peningkatan kapasitas, kecepatan, dan kualitas layanan. Dimulai dari 1G dengan layanan suara analog, dilanjutkan 2G yang memperkenalkan digitalisasi dan layanan SMS, kemudian 3G yang menghadirkan akses data dan multimedia, hingga 4G dengan broadband bergerak berkecepatan tinggi. Teknologi 5G saat ini diposisikan sebagai standar global yang dibangun atas tiga pilar mendasar, yakni enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-reliable low latency communication (URLLC), serta massive machine type communication (mMTC) (Dahlman, Parkvall & Skold, 2020). Sementara itu, B5G dan 6G diproyeksikan mendukung layanan imersif seperti extended reality (XR), holographic communication, digital twin, serta integrasi kecerdasan buatan pada level jaringan (Dang et al., 2020). Selain jaringan seluler, fiber optik memainkan peran penting sebagai backbone utama. Fiber optik mampu menyediakan kapasitas terabit per detik dengan latensi sangat rendah, menjadikannya infrastruktur kunci dalam mendukung aplikasi-aplikasi mutakhir seperti video 8K,
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 56 telemedicine, kendaraan otonom, dan smart city (Senior and Jamro, 2009; Liu, 2019). Namun demikian, tidak semua wilayah memiliki akses ke fiber atau infrastruktur seluler yang memadai. Di sinilah teknologi satelit berperan penting. Komunikasi satelit melalui orbit GEO, MEO, dan LEO berperan strategis dalam memperluas jangkauan layanan ke wilayah rural dan terpencil yang tidak dapat dijangkau oleh infrastruktur kabel optik maupun jaringan seluler terestrial. Integrasi satelit dalam kerangka jaringan non-terestrial (NTN) kini menjadi visi kunci pengembangan 5G dan 6G, dengan tujuan menghadirkan konektivitas global yang menyeluruh, khususnya pada sektor maritim, penerbangan, serta layanan darurat (Chen, Sun & Kang, 2020). Evolusi telekomunikasi modern tidak dapat dilepaskan dari sinergi tiga elemen utama: seluler (1G– B5G/6G), fiber optik, dan satelit. Integrasi beragam sistem komunikasi tersebut memungkinkan stabilitas Quality of Service (QoS) tetap terjaga, sekaligus memastikan pengguna memperoleh Quality of Experience (QoE) yang lebih memuaskan. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan layanan komunikasi yang stabil dan responsif secara real-time, muncul pertanyaan mendasar: bagaimana memastikan agar sistem komunikasi dapat secara konsisten memenuhi tuntutan tersebut? Untuk menjawabnya, penting dipahami bahwa kinerja sistem telekomunikasi dipengaruhi oleh kombinasi faktor yang saling berkaitan. Faktor teknis meliputi kemampuan perangkat keras, efisiensi protokol komunikasi, serta kondisi kanal transmisi. Kinerja sistem tidak hanya ditentukan oleh komponen teknis, melainkan juga dipengaruhi secara signifikan oleh faktor eksternal, antara
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 57 lain jumlah pengguna yang padat, karakteristik wilayah geografis, dan adanya interferensi elektromagnetik (Okoh et al., 2023). Dengan kata lain, kinerja jaringan merupakan hasil dari interaksi dinamis antara teknologi dan konteks operasionalnya. Oleh karena itu, pengukuran kinerja menjadi pondasi penting yang memungkinkan sistem komunikasi terus dievaluasi, disesuaikan, dan dioptimalkan sesuai kebutuhan zaman (ITU-T, 2003; Stallings, 2007). B. Konsep Dasar Metrik QoS dan QoE Kinerja sistem telekomunikasi dapat dilihat dari dua perspektif utama, yaitu QoS dan QoE. QoS menitikberatkan pada indikator teknis yang dapat diukur secara kuantitatif, seperti kapasitas kanal, waktu tunda transmisi, tingkat keandalan sistem dan lain-lain. Sementara itu, QoE menggarisbawahi aspek pengalaman pengguna yang tidak semata-mata terukur secara angka, melainkan lebih bersifat kualitatif dan subjektif. Kedua aspek ini sesungguhnya saling melengkapi, karena tingginya nilai QoS tidak serta-merta menjamin tercapainya QoE yang optimal apabila pengguna masih merasakan ketidaknyamanan dalam mengakses layanan (Blouin et al., 2024). Seiring evolusi dari 1G hingga B5G, serta integrasi dengan fiber optik dan satelit, metrik QoS dan QoE menjadi semakin kompleks dan saling berkaitan. Dalam perkembangannya, parameter QoS dan QoE juga mengalami transformasi, baik pada jaringan seluler dari 1G hingga B5G atau 6G, pada infrastruktur fiber optik yang berperan sebagai backbone maupun media akses broadband seperti Fiber-to-the-Home (FTTH), maupun pada
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 58 sistem komunikasi satelit yang mencakup orbit GEO, MEO, dan LEO dengan karakteristik kinerja yang berbeda. 1 Metrik QoS Parameter Quality of Service (QoS) pada sistem telekomunikasi mencakup beragam aspek teknis yang berfungsi sebagai cerminan mutu, keandalan, serta efisiensi layanan. Jika ditinjau melalui kerangka model referensi OSI, setiap parameter tersebut dapat diklasifikasikan dan dipetakan sesuai dengan lapisan yang memiliki keterkaitan fungsional. Tabel 4.1 Parameter Kualitas Pelayanan Lapisan OSI Parameter QoS Physical Bandwidth, kapasitas kanal, efisiensi spektrum, SNR, BER, efisiensi energi Data Link PLR, throughput Network Latency, jitter, PDD, reliability Transport Throughput, goodput, reliability Session Connection density Prensentation - Application Goodput, PDD (user-perceived), mobility, echo cancellation (Sumber: Chowdhury et al., 2008; Sharafat and Kulambayev, 2024) a. Bandwidth Bandwidth merupakan salah satu metrik kinerja utama dalam sistem telekomunikasi yang menggambarkan rentang frekuensi yang dapat digunakan untuk transmisi sinyal dalam suatu kanal komunikasi. Dalam konteks telekomunikasi modern, pemanfaatan bandwidth secara efisien menjadi isu krusial mengingat
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 59 spektrum frekuensi merupakan sumber daya yang terbatas. Oleh karena itu, teknologi seperti orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), massive multiple input multiple output (MIMO), serta dynamic spectrum sharing dikembangkan untuk mengoptimalkan penggunaan bandwidth pada jaringan 4G, 5G, dan B5G (Larsson et al., 2014; Biswas et al., 2021; Saad et al., 2020). Secara matematis, bandwidth dapat dirumuskan: 𝑅 = 2𝐵 log2 𝑀 … … … … … … … (4.1) dengan melibatkan laju data maksimum (R, dalam bps), lebar pita frekuensi (B, dalam Hz), serta jumlah simbol atau tingkat modulasi (M)(Stallings, 2007) b. Kapasitas Kanal Kapasitas kanal merupakan ukuran maksimum laju data yang dapat dikirimkan melalui suatu kanal komunikasi tanpa menimbulkan kesalahan, dengan mempertimbangkan keterbatasan bandwidth dan tingkat noise (Shannon, 1948; Goldsmith, 2005). Konsep dasar ini pertama kali diperkenalkan oleh Claude Shannon melalui teori informasi, yang kemudian menjadi landasan penting bagi perkembangan sistem telekomunikasi modern. Persamaan Shannon untuk kapasitas kanal dinyatakan: 𝐶 = 𝐵 log2(1 + (𝑆 𝑁⁄ )) … … … … … … (4.2) dengan C, S dan N berturut-turut adalah kapasitas kanal (bps), daya sinyal (W) dan daya noise (W). Konsep kapasitas kanal memiliki peran sentral dalam menentukan batas kinerja teoretis suatu jaringan,
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 60 khususnya pada teknologi komunikasi nirkabel generasi baru seperti 5G dan B5G. Pada konteks ini, aspek yang paling ditekankan meliputi peningkatan kapasitas transmisi, pencapaian latensi yang sangat rendah, dan efisiensi pemanfaatan spektrum (Saad, Bennis and Chen, 2020). c. Efisiensi Spektrum Efisiensi spektrum adalah ukuran seberapa efektif suatu sistem komunikasi memanfaatkan spektrum frekuensi yang tersedia untuk mentransmisikan data. Efisiensi spektrum (, bps/Hz) menunjukkan laju bit yang berhasil ditransmisikan (Throughput) per satuan bandwidth (B, Hz). Efisiensi spektrum diperoleh melalui persamaan berikut (Rappaport et al., 2019; Dahlman et al., 2020): 𝜂 = (𝑇ℎ𝑟𝑜𝑢ℎ𝑝𝑢𝑡 𝐵⁄ ) … … … … … … (4.3) Konsep ini sangat penting karena spektrum merupakan sumber daya terbatas dan mahal, sementara kebutuhan akan kapasitas data terus meningkat seiring berkembangnya aplikasi berbasis internet, IoT, dan layanan multimedia. Pada jaringan generasi mutakhir, seperti 5G dan B5G, efisiensi spektrum ditingkatkan melalui pemanfaatan teknologi massive MIMO, beamforming, serta non- orthogonal multiple access (NOMA), yang memungkinkan peningkatan kapasitas kanal secara signifikan tanpa memerlukan pengalokasian spektrum lagi (Goldsmith, 2005; Xiaohu et al., 2021).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 61 d. Signal-to-Noise-Ratio (SNR) Signal-to-Noise Ratio (SNR) adalah rasio antara daya sinyal (Psinyal) dengan daya noise (Pnoise) pada kanal komunikasi. Nilai SNR diperoleh dari persamaan di bawah ini (Freeman, 2005): 𝑆𝑁𝑅 = (𝑃𝑠𝑖𝑛𝑦𝑎𝑙 𝑃𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒⁄ ) … … … … … … . (4.4) atau jika dinyatakan dalam dB 𝑆𝑁𝑅𝑑𝐵 = 10 log10(𝑃𝑠𝑖𝑛𝑦𝑎𝑙 𝑃𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒⁄ ) SNR merupakan parameter fundamental untuk menentukan kualitas penerimaan sinyal dan sangat berpengaruh terhadap kapasitas kanal, reliabilitas komunikasi, serta tingkat kesalahan bit (BER). Proses demodulasi dan decoding di sisi penerima dapat berlangsung dengan akurasi yang tinggi jika sinyal lebih dominan dari noise dengan kata lain tingkat SNR tinggi. Di sisi lain, SNR yang rendah sering kali menyebabkan peningkatan kesalahan transmisi, yang secara langsung menurunkan kualitas layanan. Dalam jaringan generasi terbaru seperti 5G dan B5G, SNR menjadi indikator krusial untuk penerapan adaptive modulation and coding (AMC), sebuah mekanisme yang dirancang untuk mempertahankan efisiensi spektrum sekaligus memastikan mutu komunikasi tetap tinggi (Goldsmith, 2005; Gupta and Jha, 2015). e. Bit Error Rate (BER) Bit Error Rate (BER) mengindikasikan nilai perbandingan jumlah bit error yang diterima (Nerror) terhadap total bit yang dikirimkan (Ntotal) dalam sistem
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 62 telekomunikasi yang dipresentasikan dalam persamaan berikut (Sklar, 2014): 𝐵𝐸𝑅 = (𝑁𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙⁄ ) … … … … … … (4.5) Parameter tersebut menjadi cerminan kualitas kanal transmisi, di mana pengaruhnya erat kaitannya dengan keberadaan derau, interferensi, distorsi sinyal, maupun efektivitas perangkat keras komunikasi. Dalam praktiknya, BER memiliki peranan krusial pada teknologi yang menuntut tingkat presisi tinggi, seperti sistem komunikasi satelit, radar, maupun jaringan broadband berkecepatan tinggi. Pada jaringan 5G dan B5G, target BER yang rendah sangat diperlukan untuk menjamin reliabilitas layanan kritis seperti URLLC (Proakis and Salehi, 2008; Zhang et al., 2019). f. Efisiensi Energi Efisiensi energi pada sistem telekomunikasi mengacu pada tingkat efektivitas pemanfaatan energi dalam menunjang proses pengiriman data melalui jaringan. Untuk mengetahui efisiensi energi (ηE, bit/Joule) dapat diperoleh dengan menerapkan persamaan (Dahlman, Parkvall and Skold, 2020): 𝜂𝐸 = (𝑇ℎ𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ𝑝𝑢𝑡 𝑃⁄ ) … … … … … … (4.6) dimana P adalah daya total yang dikonsumsi (W). Efisiensi energi menjadi isu strategis karena peningkatan jumlah perangkat yang terhubung (misalnya dalam IoT dan 5G) menyebabkan konsumsi daya jaringan meningkat secara signifikan. Tanpa penerapan strategi efisiensi energi, beban biaya operasional dan dampak terhadap lingkungan cenderung meningkat. Oleh karena itu, desain jaringan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 63 modern berfokus pada pengurangan konsumsi daya sambil tetap mempertahankan kualitas layanan (QoS) dan pengalaman pengguna (QoE). Penerapan teknologi seperti sleep mode pada base station, strategi energy- aware routing, serta integrasi sumber energi terbarukan merupakan langkah strategis yang berperan penting dalam mewujudkan jaringan telekomunikasi yang berkelanjutan (Buzzi et al., 2016; Wu et al., 2021). g. Throughput Throughput merupakan salah satu variabel penting dalam bidang telekomunikasi yang mengukur besarnya volume data yang berhasil ditransmisikan (N, bit) melalui kanal komunikasi dalam kurun waktu tertentu (T, detik). Tidak sama dengan kapasitas kanal yang bersifat teoretis, throughput mencerminkan kecepatan data aktual yang dapat dinikmati oleh pengguna akhir, setelah memperhitungkan aspek-aspek nyata seperti gangguan interferensi, overhead protokol, maupun karakteristik kanal transmisi. Atas dasar itu, throughput kerap dipandang sebagai ukuran penting dalam menilai mutu layanan jaringan, khususnya pada aplikasi yang membutuhkan kinerja tinggi, misalnya layanan video streaming, konferensi daring, dan komputasi berbasis cloud. Persamaan untuk mencari besar nilai throughput dapat dilihat di bawah ini (Michael and Richard, 2003; Kurose and Ross, 2021) 𝑇ℎ𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ𝑝𝑢𝑡 = (𝑁 𝑇⁄ ) … … … … … … (4.7) Dalam konteks evolusi teknologi 4G dan 5G, peningkatan throughput menjadi salah satu sasaran utama guna menunjang kebutuhan eMBB serta memastikan ketersediaan konektivitas berkecepatan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 64 tinggi pada wilayah dengan traffik yang padat (Minovski et al., 2023). h. Latency (Delay) Latency adalah waktu tunda yang dialami data ketika berpindah dari pengirim ke penerima dalam suatu sistem telekomunikasi. Model perhitungan latency sebagai berikut (Tanenbaum and Wetherall, 2011): 𝐿 = 𝐿𝑝𝑟𝑜𝑝 + 𝐿𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝐿𝑝𝑟𝑜𝑐 + 𝐿𝑞𝑢𝑒𝑢 … … (4.8) Parameter ini menjadi krusial karena berpengaruh langsung pada responsivitas aplikasi, terutama untuk layanan real-time seperti online gaming, augmented reality (AR), virtual reality (VR), dan telemedicine. Dalam jaringan tradisional, latency dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain waktu propagasi sinyal, waktu transmisi paket, waktu pemrosesan perangkat jaringan, serta waktu antrean akibat congestion. Pada jaringan 5G dan B5G, konsep URLLC menargetkan latency hanya dalam hitungan milidetik untuk mendukung aplikasi kritis seperti kendaraan otonom dan operasi jarak jauh (Parkvall et al., 2020). i. Jitter Variasi waktu kedatangan paket data, yang dikenal sebagai jitter, merupakan indikator stabilitas transmisi jaringan dan berdampak langsung pada performa layanan komunikasi. Jitter (J) dapat dihitung dengan mengukur variasi waktu kedatangan: 𝐽 = (1/(𝑁 − 1)) ∑⌊(𝐷𝑖+1 − 𝐷𝑖) − 𝐷̅⌋ 𝑁−1 𝑖=1 … … … … (4.9)
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 65 dengan 𝐷𝑖 merupakan waktu kedatangan paket ke-i, 𝐷̅ menunjukkan rata-rata interval kedatangan paket dan N melambangkan jumlah total paket yang diamati. Meskipun rata-rata latency mungkin rendah, adanya variasi kedatangan paket dapat menurunkan kualitas layanan, khususnya pada aplikasi real-time seperti voice over IP (VoIP), video conferencing, serta layanan streaming berbasis waktu. Jitter biasanya terjadi akibat kemacetan jaringan (congestion), perubahan jalur transmisi (routing dynamics), maupun variasi dalam penjadwalan paket oleh perangkat jaringan. Dalam konteks QoE, jitter dianggap lebih mengganggu daripada latency tetap, karena variasi kedatangan paket dapat menimbulkan suara terputus-putus atau gambar video yang tidak sinkron (Kurose and Ross, 2021; 3GPP, 2025). j. Packet Loss Ratio (PLR) Packet loss adalah kondisi ketika satu atau lebih paket data gagal mencapai tujuan dalam suatu jaringan. Secara matematis, PLR dinyatakan sebagai: 𝑃𝐿𝑅 = ((𝑃𝑠𝑒𝑛𝑡 − 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑒𝑖𝑣𝑒𝑑) 𝑃𝑠𝑒𝑛𝑡⁄ ) x 100% … … (4.10) dimana jumlah paket yang dikirim dan berhasil diterima adalah Psent dan Preceived. Fenomena ini dapat terjadi akibat berbagai faktor, seperti gangguan sinyal, kapasitas buffer yang penuh, kesalahan transmisi, atau masalah pada perangkat keras jaringan. Packet loss adalah salah satu parameter QoS tetapi juga secara tidak langsung akan mempengaruhi QoE, terutama pada aplikasi real-time seperti VoIP dan video conferencing, di mana hilangnya
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 66 paket dapat mengakibatkan suara terputus-putus atau video menjadi buram. Dalam sistem telekomunikasi modern, tingkat packet loss dipandang sebagai parameter signifikan untuk menilai reliabilitas jaringan serta menakar efektivitas mekanisme retransmisi yang diterapkan (Esaulov et al., 2025). k. Reliability Dalam sistem telekomunikasi, reliabilitas diartikan sebagai kemampuan sistem untuk tetap beroperasi secara benar selama periode waktu tertentu tanpa terjadinya kegagalan. Aspek ini menjadi fundamental bagi aplikasi yang menuntut keandalan tinggi, seperti komunikasi darurat, jaringan transportasi cerdas, industri 4.0, serta telemedicine di jaringan 5G dan B5G. Peningkatan reliabilitas secara signifikan meningkatkan jaminan QoS yang diterima pengguna. Dalam konteks jaringan modern, reliabilitas merupakan aspek fundamental dari URLLC, yang menetapkan target tingkat keandalan hingga 99,9999% untuk mendukung aplikasi berlatensi sangat rendah serta layanan dengan ketersediaan tingg. Secara matematis, reliabilitas (R(t)) dapat dihitung dengan mengetahui tingkat kegagalan per unit waktu (), perioda waktu pengamatan (t) dan Mean Time Between Failure (MTBF) yaitu: (Eckert and Bryant, 2021). 𝑅(𝑡) = 𝑒(−𝜆𝑡) = 𝑒(−(𝑡 𝑀𝑇𝐵𝐹⁄ )) … … … … … … (4.11) Dari persamaan tersebut dapat dipahami bahwa semakin lama sistem beroperasi, reliabilitasnya semakin menurun.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 67 l. Connection Density Connection density adalah metrik yang menggambarkan jumlah perangkat yang dapat terhubung dalam suatu area tertentu dengan tetap menjaga kualitas layanan. Metrik ini memiliki peranan krusial pada era Internet of Things (IoT), 5G, dan B5G, ketika miliaran perangkat mulai dari sensor industri, kendaraan otonom, hingga perangkat wearable dituntut untuk berkomunikasi secara bersamaan. Tingkat kerapatan koneksi yang tinggi memungkinkan terwujudnya konsep massive Machine Type Communications (mMTC), yang merupakan salah satu fondasi utama teknologi 5G. Standar 5G yang ditetapkan oleh 3GPP menargetkan connection density hingga 1 juta perangkat per kilometer persegi, sedangkan B5G diproyeksikan melampaui angka ini untuk mendukung ekosistem digital yang semakin kompleks (Atarashi et al., 2024; Holma and Lunttila, 2024). Secara matematis, connection density (Dc, perangkat/km2) dapat dinyatakan dengan rasio antara jumlah perangkat yang terkoneksi (N) terhadap luas area operasi (A, km2): 𝐷𝑐 = (𝑁 𝐴⁄ ) … … … … … … . (4.12) Semakin tinggi nilai connection density, semakin besar kemampuan jaringan dalam mendukung ekosistem perangkat terhubung. Namun, hal ini juga menimbulkan tantangan baru, seperti manajemen interferensi, efisiensi spektrum, dan kebutuhan infrastruktur backhaul yang lebih kuat.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 68 2. Metrik QoE a. Mean Opinion Score (MOS) MOS secara tradisional digunakan sebagai pendekatan evaluatif untuk mengukur tingkat kepuasan pengguna terhadap mutu layanan, seperti komunikasi suara dan layanan streaming video. Pendekatan ini melibatkan perolehan nilai rata-rata dari persepsi subjektif pengguna sebagai indikator kualitas pengalaman yang dirasakan. Pengguna diminta memberikan nilai pada skala 1 hingga 5, di mana angka 5 mewakili pengalaman sempurna tanpa gangguan (Holma et al., 2024). Dalam konteks jaringan 5G, MOS cenderung lebih tinggi karena dukungan latensi rendah yang memungkinkan interaksi real-time, sementara pada fiber optik, stabilitas koneksi sering menghasilkan skor mendekati ideal. Namun, di generasi awal seperti 1G atau 2G, nilai MOS biasanya lebih rendah akibat keterbatasan teknis. b. Perceptual Bit Rate (PBR) PBR mengukur seberapa efisien laju bit data dirasakan oleh pengguna dalam mencapai kualitas yang memuaskan, khususnya pada konten multimedia. Metrik ini tidak hanya berfokus pada perhitungan bitrate teknis, tetapi juga memasukkan aspek persepsi manusia terhadap proses kompresi data, sehingga menjadi lebih relevan untuk aplikasi seperti video streaming pada jaringan B5G. Misalnya, pada fiber optik dengan kapasitas tinggi, PBR membantu memastikan bahwa pengguna merasakan kualitas tinggi tanpa pemborosan bandwidth yang tidak perlu. Contoh pada serat optik berkapasitas tinggi, PBR membantu
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 69 memastikan bahwa pengguna merasakan kualitas tinggi tanpa pemborosan bandwidth yang tidak perlu. Pendekatan ini semakin penting di era di mana efisiensi menjadi kunci keberlanjutan (Barman and Martini, 2019; Telecom Infra Project, 2024). c. Freeze Ratio dan Freeze Length Freeze ratio menggambarkan persentase waktu terhentinya aliran data seperti video selama pemutaran, sedangkan freeze length menunjukkan rata-rata durasi setiap gangguan. Meskipun durasi jeda relatif singkat, keberadaannya dapat berdampak signifikan terhadap penurunan kenyamanan pengguna, sehingga kedua parameter ini berperan sebagai indikator utama dalam evaluasi kualitas pengalaman menonton (Bovik et al., 2000). Dalam jaringan 5G yang didukung oleh eMBB, freeze ratio umumnya tercatat di bawah 0,5%. Sementara itu, pada B5G, pemanfaatan teknologi berbasis AI diharapkan mampu menekan gangguan tersebut hingga hampir tidak lagi terdeteksi. Pada fiber optik, metrik ini jarang menjadi masalah berkat latensi yang konsisten, meskipun tetap berguna untuk evaluasi layanan (Barman and Martini, 2019; Holma & Lunttila, 2024). d. User Satisfaction Index (USI) Indeks kepuasan pengguna merefleksikan sejauh mana individu menilai kualitas layanan secara menyeluruh, yang diperoleh melalui pendekatan survei langsung maupun analisis perilaku pengguna. Penilaian ini umumnya disajikan dalam bentuk persentase untuk menggambarkan tingkat kepuasan secara kuantitatif. Berbeda dari metrik lain yang lebih spesifik, indeks ini
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 70 mencakup elemen emosional seperti kemudahan akses dan keandalan. Pada konteks peralihan menuju era Beyond 5G (B5G), pemanfaatan aplikasi berbasis imersi, misalnya virtual reality, menunjukkan perkembangan yang semakin pesat di berbagai bidang (Keiser, 2021; Sun, Hu and Qian, 2024; Cheiran, Bandeira and Pimenta, 2025). Situasi ini memberikan peluang bagi peningkatan signifikan pada indeks kepuasan pengguna, sejalan dengan membaiknya kualitas pengalaman yang disajikan oleh layanan berbasis teknologi tersebut Sedangkan pada serat optik, tingkat kepuasan tinggi sering kali mencerminkan konsistensi layanan sehari-hari (Agrawal, 2021). e. Engagement Metrics Metrik keterlibatan berfungsi untuk mengukur intensitas interaksi pengguna terhadap suatu layanan, biasanya direpresentasikan melalui parameter seperti lamanya penggunaan per sesi atau jumlah kunjungan dalam periode tertentu. Di era media sosial dan gaming mobile, metrik ini menjadi indikator penting keberhasilan jaringan; contohnya, di 5G, throughput tinggi mendorong pengguna menghabiskan lebih banyak waktu pada konten interaktif. Pada B5G, dengan integrasi metaverse, metrik ini bisa melibatkan pengukuran interaksi sosial virtual (Agrawal, 2021). Fiber optik mendukung hal tersebut melalui koneksi yang stabil, sehingga mencegah terjadinya putusnya jaringan yang dapat menimbulkan frustrasi pada pengguna (Rappaport, 2002; Telecom Infra Project, 2024).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 71 f. Perceptual Metrics Metrik perseptual berfokus pada bagaimana pengguna memaknai kualitas sensorik dari suatu layanan, misalnya melalui persepsi terhadap kejernihan visual atau kejernihan audio. Evaluasi kualitas perseptual kerap menggunakan pendekatan berbasis model, salah satunya adalah Structural Similarity Index Measure (SSIM), yang menilai kesesuaian struktur visual antara konten asli dan yang diterima (Wang et al., 2004). Pendekatan semacam ini menjadi sangat relevan dalam menilai performa aplikasi multimedia pada jaringan seluler masa kini, mengingat persepsi manusia terhadap distorsi atau gangguan memiliki peran penting dalam membentuk keseluruhan pengalaman pengguna (Molisch, 2023). Pendekatan ini menjembatani antara aspek teknis dan humanistik dalam desain jaringan. g. Streaming Quality Kualitas streaming mencakup evaluasi keseluruhan terhadap aliran konten, termasuk waktu mulai, konsistensi resolusi, dan kehalusan pemutaran. Penerapan metrik ini menjadi elemen penting dalam optimalisasi layanan video on demand pada jaringan 5G, mengingat harapan pengguna terhadap kualitas tayangan yang stabil, responsif, serta bebas gangguan teknis semakin meningkat seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi komunikas (Li et al., 2023). Pada B5G, dengan dukungan untuk konten 8K atau lebih, kualitas ini diharapkan mencapai tingkat imersif yang baru. Fiber optik terbaik di sini karena mampu mengelola data dalam jumlah besar dengan gangguan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 72 yang sangat sedikit, sehingga meningkatkan kepuasan pengguna. 3. Metrik Lintas Dimensi: a. Goodput Goodput adalah metrik kinerja yang mengukur jumlah data aplikasi (application-level data) yang berhasil diterima pengguna akhir (D, bit) dalam periode waktu tertentu, (T, detik) dengan mengecualikan overhead protocol, retransmisi, dan data kontrol. Persamaan untuk goodput (Eckert and Bryant, 2021) adalah 𝐺𝑜𝑜𝑑𝑝𝑢𝑡 = (𝐷 𝑇⁄ ) … … … … … … (4.13) Dengan kata lain, goodput lebih representatif terhadap kualitas pengalaman pengguna daripada throughput, karena mengukur jumlah data relevan yang berhasil dikirimkan ke aplikasi. Contohnya, pada video conferencing atau online gaming, meskipun jaringan menunjukkan throughput tinggi, goodput dapat berkurang jika banyak paket harus dikirim ulang akibat error atau kepadatan jaringan. Oleh karena itu, goodput menjadi indikator penting dalam mengevaluasi efisiensi protokol dan kualitas layanan, khususnya pada aplikasi real-time (Kurose & Ross, 2021; Tanenbaum and Wetherall, 2011). b. Post-Dial Delay (PDD) PDD adalah metrik kinerja yang mengukur waktu yang dibutuhkan sejak pengguna menyelesaikan proses pemanggilan (last digit dialed) hingga terdengarnya nada dering pertama atau respon dari jaringan. PDD menjadi indikator penting dalam menilai kualitas layanan suara, baik pada jaringan telepon tradisional
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 73 (PSTN) maupun pada sistem komunikasi berbasis IP seperti VoIP dan layanan berbasis 4G/5G. Nilai PDD yang tinggi menunjukkan adanya keterlambatan pada proses pensinyalan, yang dapat menurunkan kepuasan pengguna dan berdampak pada QoE. Oleh karena itu, standar internasional seperti ITU-T merekomendasikan batas maksimum PDD untuk menjaga kualitas layanan tetap optimal (Stallings, 2014; ITU-T, 2003). Secara matematis, PDD dapat dinyatakan sebagai (Petit-Huguenin et al., 2021): 𝑃𝐷𝐷 = (𝑡𝑎𝑙𝑒𝑟𝑡𝑖𝑛𝑔 − 𝑡𝑙𝑎𝑠𝑡𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡 ) … … … … (4.14) dimana 𝑡𝑎𝑙𝑒𝑟𝑡𝑖𝑛𝑔 dan 𝑡𝑙𝑎𝑠𝑡_𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡 secara berturut-turut sebagai waktu sistem mengirim sinyal alert (nada panggil) dan user menekan digit terakhir pada proses pemanggilan. Penurunan nilai PDD pada jaringan modern dapat diwujudkan melalui optimalisasi protokol pensinyalan, misalnya SIP, peningkatan performa call server, dan pemanfaatan edge computing guna mempercepat mekanisme perutean panggilan (Freeman, 2005). Implementasi teknologi VoLTE dan VoNR di jaringan 5G menempatkan PDD sebagai parameter fundamental untuk memastikan kualitas serta keandalan transmisi suara (Eichen et al., 2018). c. Mobility Mobility dalam sistem telekomunikasi merujuk pada kemampuan jaringan untuk mempertahankan layanannya ketika pengguna atau perangkat bergerak dengan kecepatan tertentu. Mobilitas menjadi salah
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 74 satu metrik kinerja penting, terutama dalam jaringan seluler generasi lanjut yang mendukung berbagai skenario mulai dari pengguna berjalan kaki, berkendara, hingga kereta berkecepatan tinggi. Pada jaringan 4G, mobilitas optimal umumnya dijaga hingga 350 km/jam, sementara 5G menargetkan dukungan mobilitas hingga 500 km/jam untuk mendukung transportasi masa depan seperti kereta cepat dan kendaraan otonom (Holma & Lunttila, 2024). Mobilitas yang baik menuntut efisiensi mekanisme handover, manajemen interferensi, serta optimasi kanal radio (Holma et al., 2024). Secara matematis, mobilitas (M) direpresentasikan melalui kecepatan maksimum (𝑣𝑚𝑎𝑥) yang dapat dipertahankan tanpa mengakibatkan hilangnya konektivitas: 𝑀 = 𝑣𝑚𝑎𝑥 … … … … … … (4.15) Kebutuhan akan mobilitas tinggi menjadi syarat utama dalam mengimplementasikan aplikasi URLLC pada kendaraan otonom maupun sistem transportasi cerdas. d. Echo Cancellation Teknik echo cancellation bertujuan untuk mengurangi hingga menghilangkan kemunculan gema sepanjang proses pengiriman suara. Echo biasanya disebabkan oleh pantulan sinyal audio dari speaker ke mikrofon pada perangkat komunikasi, atau akibat keterlambatan propagasi pada jaringan dengan jalur transmisi panjang. Kehadiran echo dapat menurunkan kualitas percakapan, meningkatkan kelelahan kognitif pengguna, dan menurunkan skor MOS (Cutler et al., 2024). Oleh karena itu, echo cancellation merupakan fitur krusial dalam layanan komunikasi suara modern,
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 75 termasuk VoIP, video conferencing, dan sistem komunikasi berbasis 5G serta B5G. Algoritma seperti Least Mean Square (LMS) atau Normalized LMS (NLMS) sering digunakan untuk memperbarui koefisien filter agar echo dapat diminimalisasi secara real-time. Dengan implementasi echo cancellation yang efektif, kualitas percakapan dapat ditingkatkan signifikan, sehingga komunikasi tetap nyaman dan jelas meskipun dalam kondisi jaringan dengan latensi tinggi (Ivry, Cohen and Berdugo, 2022).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 76 DAFTAR PUSTAKA 3GPP (2025) TS 22.261: Service Requirements for the 5G System. France. Agrawal, G.P. (2021) Fiber Optic Communication Systems. 5th ed. Hoboken, NJ: Wiley. Atarashi, H. et al. (2024) “5G Targets and Standardization,” 5G Technology: 3GPP Evolution to 5G-Advanced, Second Edition, pp. 13–26. Available at: https://doi.org/10.1002/9781119816058.ch2. Barman, N. and Martini, M.G. (2019) “QoE Modeling for HTTP Adaptive Video Streaming-A Survey and Open Challenges,” IEEE Access, 7, pp. 30831–30859. Available at: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2901778. Biswas, S. et al. (2021) “In-Band Full-Duplex Dynamic Spectrum Sharing in beyond 5G Networks,” IEEE Communications Magazine, 59(7), pp. 54–60. Available at: https://doi.org/10.1109/MCOM.001.2000929. Blouin, F. et al. (2024) MRN PG Report: QoE/QoS Measurement Framework Approach to QoE Engineering V1.1 Telecom Infra Project. Available at: https://cdn.mediavalet.com/usva/telecominfraprojec t/PxAlI5vt0Uibow5163LJiA/Rkfo9pMd3kGA3UPd- w_aVQ/Original/TIP MRN PG Report---QoE_QoS Measurement Framework Approach to QoE Engineering.pdf. Bovik, A.C. et al. (2000) Handbook of Image and Video Processing. Edited by J.D. Gibson and A.C. Bovik. San Diego: Academic Press. Buzzi, S. et al. (2016) “A survey of energy-efficient
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 77 techniques for 5G networks and challenges ahead,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 34(4), pp. 697–709. Available at: https://doi.org/10.1109/JSAC.2016.2550338. Cheiran, J.F.P., Bandeira, D.R. and Pimenta, M.S. (2025) “Measuring the key components of the user experience in immersive virtual reality environments,” Frontiers in Virtual Reality, 6(June), pp. 1–15. Available at: https://doi.org/10.3389/frvir.2025.1585614. Chen, S., Sun, S. and Kang, S. (2020) “System integration of terrestrial mobile communication and satellite communication-The trends, challenges and key technologies in B5G and 6G,” China Communications, 17(12), pp. 156–171. Available at: https://doi.org/10.23919/JCC.2020.12.011. Chowdhury, M.Z. et al. (2008) “Characterizing QoS parameters and application of soft-QoS scheme for 3G wireless networks,” International Conference on Advanced Communication Technology, ICACT, 1, pp. 760–764. Available at: https://doi.org/10.1109/ICACT.2008.4493867. Cutler, R. et al. (2024) “ICASSP 2023 Acoustic Echo Cancellation Challenge,” IEEE Open Journal of Signal Processing [Preprint]. Dahlman, E., Parkvall, S. and Skold, J. (2020) 5G NR The Next Generation Wireless Access Technologu. 2nd ed. Academic Press. Dang, S. et al. (2020) “What should 6G be?,” Nature Electronics, 3(1), pp. 20–29. Available at: https://doi.org/10.1038/s41928-019-0355-6. Eckert, T. and Bryant, S. (2021) “Quality of Service,” in M. Toy (ed.) Future Networks, Services and Management
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 78 Underlay and Overlay, Edge, Applications, Slicing, Cloud, Space, AI/ML, and Quantum Computing. Springer. Available at: https://doi.org/10.1002/9781119000334. Eichen, E. et al. (2018) “Implementing multiple identities in IMS/VoLTE networks using implicit registration,” IEEE Wireless Communications and Networking Conference, WCNC [Preprint]. Available at: https://doi.org/10.1109/WCNC.2018.8377019. Esaulov, V. et al. (2025) “JANUS: Resilient and Adaptive Data Transmission for Enabling Timely and Efficient Cross-Facility Scientific Workflows,” 1(1). Available at: http://arxiv.org/abs/2506.17084. Freeman, R.L. (2005) Fundamentals of Telecommunications. 2nd ed, Management. 2nd ed. New Jersey: John Wiley & Sons. Goldsmith, A. (2005) Wireless Communications, Encyclopedia of Optical and Photonic Engineering Second Edition. Cambridge: Cambridge University Press. Gupta, A. and Jha, R.K. (2015) “A Survey of 5G Network: Architecture and Emerging Technologies AKHIL,” IEEE Access, 3, pp. 1206–1232. Holma, H. et al. (2024) 5G Technology 3GPP Evolution to 5G- Advanced. 2nd ed. Edited by H. Holma, A. Toskala, and T. Nakamura. Japan: WILEY. Holma, H. and Lunttila, T. (2024) “LTE-Advanced Evolution,” in H. Holma, A. Toskala, and T. Nakamura (eds.) 5G Technology 3GPP Evolution to 5G-Advanced. 2ND ed, pp. 461–483. ITU-T (2003) Recommendation G.114: One-Way Transmission Time. Ivry, A., Cohen, I. and Berdugo, B. (2022) “Deep Adaptation
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 79 Control for Acoustic Echo Cancellation,” in IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing. IEEE, pp. 746–750. Keiser, G. (2021) Fiber Optic Communications Systems, The Communications Handbook. Springer. Kurose, J.F. and Ross, K.W. (2021) Computer Networking: A Top-Down Approach. 8th ed. Perason. Larsson, E.G. et al. (2014) “Massive MIMO for next generation wireless systems,” IEEE Communications Magazine, 52(2), pp. 186–195. Available at: https://doi.org/10.1109/MCOM.2014.6736761. Li, Q. et al. (2023) “A Super-Resolution Flexible Video Coding Solution for Improving Live Streaming Quality,” IEEE Transactions on Multimedia, 25, pp. 6341–6355. Available at: https://doi.org/10.1109/TMM.2022.3207580. Liu, X. (2019) “Evolution of Fiber-Optic Transmission and Networking toward the 5G Era,” iScience, 22, pp. 489– 506. Available at: https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.11.026. Michael, D. and Richard, R. (2003) Communications and computer networks. 2nd ed. Pearson Education. Available at: https://doi.org/10.1201/9781420037241.ch17. Minovski, D. et al. (2023) “Throughput Prediction Using Machine Learning in LTE and 5G Networks,” IEEE Transactions on Mobile Computing, 22(3), pp. 1825– 1840. Available at: https://doi.org/10.1109/TMC.2021.3099397. Molisch, A.F. (2023) Wireless Communications from Fundamental to Beyond 5G. 3rd ed. John Wiley & Sons. Okoh, S.A. et al. (2023) “Performance Analysis of IoT Cloud- based Platforms using Quality of Service Metrics,”
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 80 International Journal of Wireless and Microwave Technologies, 13(1), pp. 45–58. Available at: https://doi.org/10.5815/ijwmt.2023.01.05. Parkvall, S. et al. (2020) “5G NR Release 16: Start of the 5G Evolution,” IEEE Communications Standards Magazine, 4(4), pp. 56–63. Available at: https://doi.org/10.1109/MCOMSTD.011.1900018. Petit-Huguenin, M. et al. (2021) RFC 8839 Session Description Protocol (SDP) Offer/Answer Procedures for Interactive Connectivity Establishment (ICE). Proakis, J.G. and Salehi, M. (2008) Digital Communications. 5th ed. New York: McGraw-Hill. Rappaport, T.S. (2002) Wireless Communications Principles and Practice. 2nd ed. Upper Saddle River: Prentice Hall. Rappaport, T.S. et al. (2019) “Wireless communications and applications above 100 GHz: Opportunities and challenges for 6g and beyond,” IEEE Access, 7, pp. 78729–78757. Available at: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2921522. Saad, W., Bennis, M. and Chen, M. (2020) “A Vision of 6G Wireless Systems: Applications, Trends, Technologies, and Open Research Problems,” IEEE Network, 34(3), pp. 134–142. Available at: https://doi.org/10.1109/MNET.001.1900287. Senior, H.M. and Jamro, M.Y. (2009) Optical Fiber Communications Principles and Practice. 3th ed. Pearson Education. Available at: https://doi.org/10.1108/14684520710747257. Shannon, C.E. (1948) “A Mathematical Theory of Communication,” Bell System Technical Journal, 27(3), pp. 379–423. Available at: https://doi.org/10.1002/j.1538-
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 81 7305.1948.tb01338.x. Sharafat, M. and Kulambayev, B. (2024) “The Role of QoS at the OSI Model Layers,” in Quality of Service (QoS) - Challenges and Solutions. IntechOpen. Available at: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.1007182. Sklar, B. (2014) Fundamentals and Applications Pearson New International Edition. 2nd ed. Pearson Education. Stallings, W. (2007) Data and computer communications. 8th ed, Data and Computer Communications: Networking and Internetworking. 8th ed. Upper Saddle River: Pearson Prentice Hall. Available at: https://doi.org/10.1201/9781420041316. Stallings, W. (2014) Data and computer communications. 10th ed. Pearson. Sun, H., Hu, R.Q. and Qian, Y. (2024) 5G and Beyond Wireless Communication Networks. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. Tanenbaum, A.S. and Wetherall, D.J. (2011) COMPUTER NETWORKS. 5th ed. Boston: PRENTICE HALL. Telecom Infra Project (2024) QoE Framework Application to Telepresence and Volumetric Video. Wang, Z. et al. (2004) “Image Quality Assessment: From Error Visibility to Structural Similarity,” IEEE Transaction on Image Processing, 13(4), pp. 600–612. Available at: https://doi.org/10.1109/TIP.2003.819861. Wu, Q. et al. (2021) “Intelligent Reflecting Surface-Aided Wireless Communications: A Tutorial,” IEEE Transactions on Communications, 69(5), pp. 3313– 3351. Available at: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2021.3051897. Xiaohu, Y. et al. (2021) “Towards 6G wireless communication networks: Vision, enabling
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 82 technologies, and new paradigm shifts,” SCIENCE CHINA Information Sciences, 020300(2016), pp. 1–76. Available at: https://doi.org/doi.org/10.1007/s11432-020-2955- 6. Zhang, Z. et al. (2019) “6G Wireless Networks: Vision, Requirements, Architecture, and Key Technologies,” IEEE Vehicular Technology Magazine, pp. 28–41. Available at: https://doi.org/10.1109/MVT.2019.2921208.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 83 BAB 5 REPRESENTASI SINYAL DALAM WAKTU DAN FREKUENSI Oleh Muhammad Natsir Rahman, S.T., M.T. A. Pendahuluan Proses komunikasi melalui panggilan video pada perangkat telepon pintar merupakan sebuah fenomena transformasi yang kompleks. Suara manusia, yang pada hakikatnya merupakan vibrasi mekanis dalam medium udara, pertama-tama ditangkap oleh sensor mikrofon dan dialihruapkan menjadi besaran listrik. Sinyal analog ini kemudian dikonversi ke dalam bentuk diskrit melalui pengkodean digital sebelum akhirnya ditransmisikan melintasi jejaring komunikasi. Gambar 5.1 Proses Komunikasi Suara Digital
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 84 Selanjutnya, piranti penerima menginterpretasikan rangkaian bit data yang masuk dengan membalikkan skema encoding yang sebelumnya diterapkan. Proses fundamental ini pada hakikatnya adalah suatu translasi, mengubah kembali bahasa biner yang merupakan esensi dari sinyal digital menjadi fenomena fisik berupa gelombang suara yang bersifat kontinu dan audibel. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 5.1. Dalam ranah teknik telekomunikasi, pemahaman terhadap representasi sinyal berperan sebagai landasan konseptual yang krusial. Representasi dalam domain waktu memetakan perilaku sinyal terhadap perubahan temporal, termasuk variasi amplitudo, fasa, dan rentang durasinya. Sementara itu, representasi dalam domain frekuensi berfungsi mengurai komponen spektral penyusun suatu sinyal, yang menjadi dasar penentuan lebar pita frekuensi, analisis interferensi, serta perancangan sistem modulasi. Konvergensi kedua perspektif analitis ini tidak hanya memungkinkan manipulasi sinyal yang canggih tetapi juga menjadi pilar penyangga bagi perkembangan teknologi komunikasi modern (Oppenheim et al., 1997; Chaparro & Akan, 2018). B. Representasi Sinyal dalam Domain Waktu Representasi domain waktu, dalam kajian sinyal, menjadi titik awal yang esensial untuk memahami dinamika informasi yang dibawa oleh suatu sistem. Melalui perspektif domain waktu, sinyal dapat dipahami sebagai rangkaian nilai yang menyusun sebuah alur peristiwa dari satu momen ke momen berikutnya. Representasi ini membantu kita mengenali keteraturan, perubahan mendadak, ataupun adanya gangguan yang tertanam di
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 85 dalam sinyal. Sebagai ilustrasi, ketika suara manusia ditangkap oleh mikrofon, hasilnya tampil sebagai gelombang amplitudo yang naik turun mengikuti tekanan suara dan intonasi pembicara. Sebaliknya, dalam sistem komunikasi digital, informasi tampak sebagai deretan pulsa diskrit yang berganti secara teratur antara dua keadaan biner. Dengan demikian, domain waktu bukan hanya menghadirkan kerangka matematis yang formal, melainkan juga menyediakan sarana intuitif untuk menjembatani pengalaman sehari-hari dengan representasi teknis. Atas dasar inilah, pemahaman yang kuat mengenai analisis waktu menjadi landasan penting sebelum melangkah ke analisis yang lebih abstrak dalam domain frekuensi (Chaparro and Akan, 2018; Oppenheim et al., 1997; Stankovic et al., 2013). Gambar 5.2 Bentuk-Bentuk Sinyal dalam Domain Waktu
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 86 1. Sinyal Periodik vs Aperiodik Klasifikasi fundamental dalam kajian representasi domain waktu adalah pembagian antara sinyal periodik dan sinyal aperiodik. Sinyal periodik merupakan sinyal yang mengulang dirinya dalam interval tertentu. Secara matematis, sebuah sinyal x(t) disebut periodik apabila memenuhi syarat x(t+T) = x(t) untuk setiap nilai t, dengan T adalah periode sinyal. Fenomena ini dapat dianalogikan dengan detak jam dinding yang berdetak secara konsisten, membentuk pola keteraturan temporal yang mudah dikenali. Dalam ranah telekomunikasi, sifat periodisitas menjadi landasan bagi analisis harmonik, modulasi berbasis gelombang sinus, serta efisiensi spektrum pada sistem komunikasi nirkabel (Oppenheim et al., 1997). Gambar 5.3 Sinyal Periodik dan Sinyal Aperiodik Sebaliknya, sinyal aperiodik tidak memiliki pola keteraturan yang berulang secara konsisten. Sinyal jenis ini muncul pada fenomena alamiah maupun sistem teknis, misalnya sinyal pulsa tunggal, data burst pada jaringan komputer, atau noise acak yang menyertai transmisi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 87 Ketidakteraturan temporal ini membuat analisisnya lebih kompleks, sebab spektrum frekuensinya bersifat kontinu dan tersebar pada rentang yang luas (Chaparro & Akan, 2018). Walaupun demikian, sinyal aperiodik memiliki signifikansi penting, karena komunikasi digital modern banyak bergantung pada transmisi sinyal diskrit dan paket data yang secara inheren tidak periodik. Perbedaan antara sinyal periodik dan aperiodik memiliki implikasi yang luas dalam perancangan sistem komunikasi. Sinyal periodik umumnya diproses dengan Fourier Series untuk mendapatkan representasi spektral diskrit, sementara sinyal aperiodik memerlukan Fourier Transform untuk menghasilkan representasi spektral kontinu. Dengan memahami perbedaan ini, engineer dapat mengaitkan representasi matematis dengan fenomena nyata seperti transmisi gelombang radio berulang versus pengiriman paket data internet yang bersifat tidak beraturan (Stankovic et al., 2013). 2. Karakteristik Utama Sinyal: Amplitudo, Periode, Fase, dan Durasi Setiap sinyal, baik dalam bentuk analog maupun digital, memiliki karakteristik yang melekat dan menentukan bagaimana informasi di dalamnya direpresentasikan serta ditafsirkan. Karakteristik ini tidak hanya berfungsi sebagai parameter matematis, tetapi juga sebagai jendela untuk memahami dinamika komunikasi dalam dunia nyata. Empat aspek utama yang sering digunakan dalam analisis sinyal adalah amplitudo, periode, fase, dan durasi. a. Amplitudo Amplitudo menggambarkan besarnya perubahan atau kekuatan sinyal pada titik tertentu. Dalam konteks
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 88 komunikasi suara, amplitudo berkaitan dengan keras- lembutnya bunyi yang didengar, sedangkan pada komunikasi nirkabel, amplitudo dapat dikaitkan dengan daya pancar suatu pemancar. Amplitudo yang terlalu rendah berpotensi tenggelam dalam noise, sedangkan amplitudo yang terlalu tinggi dapat menyebabkan distorsi atau interferensi (Oppenheim et al., 1997). b. Periode Periode adalah waktu yang dibutuhkan oleh sinyal periodik untuk mengulangi satu siklus lengkap. Konsep ini sangat relevan dalam analisis sinyal harmonik, di mana periode menentukan frekuensi dasar sinyal. Misalnya, sinyal audio dengan frekuensi 440 Hz (nada “A” dalam musik) memiliki periode sekitar 2,27 milidetik. Pemahaman terhadap periode mempermudah rekayasa sistem modulasi dan multiplexing, sebab pengaturan frekuensi yang tepat menjadi kunci untuk menghindari tumpang tindih antar kanal komunikasi (Chaparro & Akan, 2018). c. Fase Fase adalah parameter yang menjelaskan posisi relatif suatu sinyal dalam satu siklus periodik. Dua sinyal dengan amplitudo dan frekuensi yang sama dapat memiliki perbedaan fase, sehingga menghasilkan pola interferensi konstruktif maupun destruktif. Fenomena ini penting dalam sistem komunikasi berbasis gelombang pembawa (carrier), misalnya pada modulasi fase (Phase Shift Keying/PSK), yang digunakan secara luas dalam standar telekomunikasi digital modern (Stankovic et al., 2013).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 89 d. Durasi Durasi menjelaskan rentang waktu keberadaan suatu sinyal. Pada sinyal aperiodik seperti pulsa, durasi menjadi penentu utama dalam penentuan lebar spektrum frekuensi: semakin singkat durasi pulsa, semakin lebar spektrum frekuensinya. Karakteristik ini erat kaitannya dengan teorema Fourier, yang menyatakan bahwa keterbatasan temporal selalu berhubungan dengan pelebaran spektral. Dalam praktiknya, pemahaman durasi sangat penting pada teknologi transmisi data berkecepatan tinggi, di mana pulsa pendek digunakan untuk meningkatkan kecepatan transfer, tetapi menuntut perancangan filter dan bandwidth yang sesuai (Theodoridis et al., 2015). Gambar 5.4 Amplitudo, Frekuensi, Fasa dan Durasi Sinyal Sinus Pada gambar 5.4 di atas; Amplitudo (A): tinggi maksimum gelombang (garis merah putus-putus).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 90 Frekuensi (f): berhubungan dengan banyaknya gelombang per detik (T, Perioda), dimana f = 1/T (garis biru). Fasa (φ): pergeseran posisi gelombang pada t=0 (ditunjukkan dengan tulisan ungu). Durasi: lamanya sinyal diamati (garis hijau). 3. Operasi Dasar pada Sinyal Waktu: Penjumlahan, Pengalihan, Shifting, dan Scaling Sinyal dalam domain waktu tidak hanya dipahami melalui bentuknya, tetapi juga melalui bagaimana ia dapat dimodifikasi untuk tujuan tertentu. Dalam teknik telekomunikasi, manipulasi sinyal sering dilakukan untuk menyesuaikan, menggabungkan, atau mengubah karakteristik sinyal sesuai kebutuhan sistem. Empat operasi dasar yang umum digunakan adalah penjumlahan, pengalihan, shifting, dan scaling. a. Penjumlahan Penjumlahan sinyal adalah proses menggabungkan dua atau lebih sinyal dalam domain waktu. Operasi ini sering ditemui dalam sistem komunikasi ketika beberapa sumber informasi dikirimkan melalui medium yang sama. Misalnya, pada transmisi radio, sinyal informasi dijumlahkan dengan sinyal pembawa (carrier) untuk menghasilkan sinyal termodulasi. Hasil superposisi ini kemudian dipancarkan dan dipisahkan kembali pada sisi penerima. Konsep superposisi juga menjadi inti dari prinsip linearitas sistem, yang memungkinkan analisis sinyal kompleks melalui kombinasi sinyal-sinyal sederhana (Oppenheim et al., 1997).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 91 b. Pengalihan (Multiplikasi) Operasi pengalihan sinyal dalam domain waktu memiliki implikasi langsung di domain frekuensi. Misalnya, pengalihan antara sinyal informasi dengan sinyal pembawa sinusoidal merupakan dasar modulasi amplitudo. Secara matematis, operasi ini menyebabkan spektrum sinyal bergeser ke sekitar frekuensi pembawa, memungkinkan transmisi informasi pada pita frekuensi yang lebih tinggi. Prinsip ini memungkinkan komunikasi jarak jauh karena sinyal dapat “duduk” pada frekuensi radio yang sesuai dengan kanal transmisi (Chaparro and Akan, 2018). c. Shifting (Pergeseran Waktu) Shifting atau pergeseran waktu berarti menggeser sinyal ke depan atau ke belakang pada sumbu waktu. Operasi ini tampak sederhana, namun aplikasinya luas. Sebagai contoh, pada sistem radar, pergeseran waktu antara sinyal yang dipancarkan dan sinyal yang diterima dapat digunakan untuk menghitung jarak objek. Dalam telekomunikasi digital, shifting dapat dipakai untuk menyelaraskan waktu kedatangan paket data agar sesuai dengan clock sistem penerima (Stankovic et al., 2013). d. Scaling (Perubahan Skala Waktu atau Amplitudo) Scaling dapat diterapkan pada waktu maupun amplitudo. Scaling amplitudo berarti memperbesar atau memperkecil kekuatan sinyal, yang relevan dalam pengaturan daya pancar atau kontrol volume audio. Scaling waktu, sebaliknya, mengubah kecepatan sinyal: kompresi waktu mempercepat sinyal, sedangkan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 92 dilatasi memperlambatnya. Dalam komunikasi digital, time scaling sering berhubungan dengan perubahan laju sampling atau kecepatan bit (Theodoridis et al., 2015). Keempat operasi ini bukan sekadar manipulasi matematis, tetapi memiliki makna praktis yang nyata. Penjumlahan menggambarkan interaksi sinyal, pengalihan membuka jalan bagi modulasi, shifting terkait erat dengan sinkronisasi, dan scaling menghubungkan sinyal dengan keterbatasan daya serta bandwidth. Dengan menguasai operasi dasar ini, engineer dapat memahami bagaimana sistem komunikasi merekayasa sinyal agar dapat dikirim, diterima, dan diolah secara efisien. 4. Contoh Aplikasi Representasi Domain Waktu Representasi sinyal dalam domain waktu memiliki relevansi yang luas dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam praktik rekayasa telekomunikasi. Pendekatan ini memberikan cara pandang intuitif untuk memahami bagaimana sinyal terbentuk, berubah, dan dimanfaatkan dalam berbagai sistem komunikasi. a. Sinyal Suara dalam Rekaman Audio Ketika seseorang berbicara di depan mikrofon, getaran udara akibat pita suara ditangkap oleh sensor dan dikonversi menjadi sinyal listrik. Dalam domain waktu, hasil rekaman ini tampak sebagai gelombang amplitudo yang berfluktuasi sesuai dengan intensitas suara dan intonasi pembicara. Analisis domain waktu memungkinkan kita mengenali pola dasar seperti jeda, tekanan nada, dan panjang durasi ucapan. Misalnya, dalam teknologi pengenalan suara (speech recognition), representasi waktu digunakan sebagai tahap awal
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 93 sebelum diubah ke domain frekuensi untuk mengekstraksi ciri khas suara (Chaparro & Akan, 2018). b. Pulsa dalam Transmisi Data Digital Pada sistem komunikasi digital, informasi direpresentasikan dalam bentuk pulsa diskrit yang secara bergantian menunjukkan keadaan logika biner 0 dan 1. Dalam domain waktu, pulsa ini tampak sebagai deretan gelombang persegi (square wave) dengan amplitudo tetap dan durasi tertentu. Representasi ini sangat penting karena kualitas transmisi dapat langsung dipantau: distorsi bentuk pulsa atau pergeseran waktu (timing jitter) dapat terdeteksi dengan mudah dalam domain waktu. Analisis seperti ini digunakan secara rutin dalam pengujian kualitas jaringan data, misalnya pada teknologi Ethernet atau sistem seluler 5G (Babu et al., 2024). c. Gelombang Elektrokardiogram (ECG) sebagai Analogi Di luar bidang telekomunikasi, domain waktu juga menjadi kunci pada bidang biomedis. Gelombang ECG yang menampilkan aktivitas listrik jantung divisualisasikan sebagai fungsi waktu. Analisis pola P- QRS-T pada grafik waktu dapat membantu dokter mendiagnosis irama jantung normal maupun abnormal. Analogi ini memperlihatkan betapa representasi domain waktu bersifat universal baik dalam komunikasi manusia maupun sistem biologis karena memberikan gambaran langsung mengenai fenomena yang sedang terjadi (Stankovic et al., 2013). Dari rekaman suara hingga pulsa digital, representasi domain waktu memfasilitasi penghubung antara fenomena
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 94 fisik dengan interpretasi matematis. Domain ini memungkinkan kita melihat “alur cerita” dari sinyal secara natural, sehingga memberikan dasar pemahaman yang kuat sebelum melakukan analisis lanjutan di domain frekuensi. Dengan kata lain, domain waktu adalah pintu masuk konseptual yang mempertemukan intuisi sehari-hari dengan kerangka ilmiah telekomunikasi modern. C. Representasi Sinyal dalam Domain Frekuensi Jika representasi domain waktu menekankan bagaimana sinyal berubah terhadap waktu, maka representasi domain frekuensi memberikan perspektif lain: bagaimana energi atau informasi sinyal tersebar pada spektrum frekuensi. Analisis ini penting karena banyak fenomena komunikasi modern lebih mudah dipahami dalam domain frekuensi dibandingkan domain waktu. Misalnya, interferensi antar kanal, keterbatasan bandwidth, maupun noise latar lebih jelas tampak dalam spektrum frekuensi daripada pada grafik waktu (Chaparro & Akan, 2018).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 95 Gambar 5.5 Tampilan Sinyal Domain Frekuensi Dalam kajian telekomunikasi, representasi domain frekuensi memungkinkan sinyal dipandang sebagai komposisi harmonik yakni gabungan gelombang sinus dan cosinus dengan frekuensi berbeda yang menyusun sinyal kompleks. Perspektif ini tidak hanya memperluas pemahaman matematis, tetapi juga mendasari rekayasa sistem komunikasi seperti radio, Wi-Fi, dan 5G yang beroperasi berdasarkan pembagian pita frekuensi (Babu et al., 2024). 1. Konsep Dasar: Spektrum Frekuensi, Harmonik, dan Bandwidth Representasi sinyal dalam domain frekuensi dimulai dari pemahaman mengenai spektrum frekuensi. Spektrum ini pada dasarnya adalah peta yang menunjukkan bagaimana energi atau amplitudo sinyal terdistribusi terhadap frekuensi. Dengan melihat spektrum, seorang insinyur dapat segera mengetahui frekuensi dominan yang
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 96 membentuk suatu sinyal serta rentang pita yang dibutuhkan untuk mengirimkannya. Sebuah sinyal sederhana, seperti gelombang sinus murni, hanya memiliki satu komponen frekuensi sehingga spektrumnya muncul sebagai satu garis tajam pada frekuensi tertentu. Namun, sinyal yang lebih kompleks misalnya gelombang persegi tersusun atas kombinasi dari frekuensi dasar dan harmonik, yaitu kelipatan bulat dari frekuensi fundamental. Harmonik inilah yang memberi “warna” atau bentuk khas pada sinyal ketika dilihat kembali dalam domain waktu (Chaparro & Akan, 2018). Konsep berikutnya yang tidak kalah penting adalah bandwidth atau lebar pita. Bandwidth didefinisikan sebagai selisih antara frekuensi tertinggi dan terendah yang signifikan dalam spektrum sinyal. Ukuran bandwidth ini memiliki implikasi langsung dalam sistem komunikasi: semakin besar bandwidth, semakin banyak informasi yang dapat dikirimkan dalam satuan waktu. Akan tetapi, spektrum frekuensi adalah sumber daya terbatas, sehingga penggunaannya harus efisien dan tunduk pada aturan regulasi internasional. Sebagai contoh, jaringan Wi-Fi menggunakan pita 2,4 GHz dan 5 GHz dengan lebar pita tertentu untuk meminimalkan gangguan antar perangkat yang beroperasi pada spektrum yang sama (Trabelsi et al., 2024). Dengan demikian, tiga konsep utama spektrum frekuensi, harmonik, dan bandwidth membentuk fondasi dalam analisis domain frekuensi. Melalui ketiganya, kita dapat memahami bukan hanya apa yang terkandung dalam suatu sinyal, tetapi juga bagaimana sinyal tersebut
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 97 berinteraksi dengan kanal transmisi dan perangkat komunikasi modern (Oppenheim et al., 1997). 2. Perbedaan Perspektif dengan Domain Waktu Representasi sinyal dalam domain waktu dan domain frekuensi menawarkan dua sudut pandang yang saling melengkapi. Dalam domain waktu, sinyal divisualisasikan sebagai fungsi amplitudo terhadap waktu. Pandangan ini memudahkan kita menelusuri dinamika temporal seperti durasi pulsa, jeda antar sinyal, maupun pola perubahan amplitudo. Pendekatan ini intuitif karena sesuai dengan pengalaman sehari-hari, misalnya mendengar suara yang naik-turun atau melihat getaran yang berulang (Oppenheim et al., 1997). Namun, perspektif waktu memiliki keterbatasan, terutama ketika sinyal bersifat kompleks atau tercemar noise. Pada grafik waktu, sinyal dan gangguan sering kali sulit dipisahkan karena keduanya hadir bersamaan dalam amplitudo. Di sinilah domain frekuensi menjadi lebih unggul. Dengan menganalisis spektrum, kita dapat mengidentifikasi komponen frekuensi yang relevan dan membedakannya dari noise yang biasanya muncul pada pita tertentu. Misalnya, interferensi dari perangkat elektronik dapat dideteksi sebagai puncak tambahan pada frekuensi tertentu, yang tidak selalu tampak jelas pada representasi waktu (Theodoridis et al., 2015). Selain itu, domain frekuensi memungkinkan analisis yang lebih sistematis terhadap kapasitas sistem komunikasi. Konsep bandwidth, yang tidak tampak langsung pada domain waktu, menjadi jelas dalam domain frekuensi. Bandwidth menentukan berapa banyak informasi yang dapat ditransmisikan serta seberapa besar potensi
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 98 interferensi antar kanal. Hal ini sangat penting pada teknologi modern seperti 4G, 5G, maupun Wi-Fi, yang mengandalkan efisiensi penggunaan spektrum sebagai sumber daya terbatas (Trabelsi et al., 2024). Dengan demikian, kedua perspektif ini tidak saling meniadakan, tetapi justru saling melengkapi. Domain waktu memberikan gambaran intuitif tentang perilaku sinyal, sedangkan domain frekuensi menyediakan kerangka analisis yang tajam untuk memahami struktur spektral dan mendesain sistem komunikasi yang andal. 3. Jenis Spektrum: Amplitudo, Fase, dan Daya Ketika suatu sinyal direpresentasikan dalam domain frekuensi, informasi yang terkandung di dalamnya tidak hanya terbatas pada besarnya amplitudo, tetapi juga mencakup fasa dan distribusi energi. Oleh karena itu, dalam praktik analisis sinyal dikenal tiga jenis spektrum utama, yaitu spektrum amplitudo, spektrum fasa, dan spektrum daya. Masing-masing spektrum memberikan sudut pandang yang berbeda, namun bersama-sama menyusun gambaran utuh tentang sifat sinyal. a. Spektrum Amplitudo Spektrum amplitudo menggambarkan seberapa besar komponen frekuensi yang menyusun suatu sinyal. Misalnya, sebuah gelombang sinus murni hanya menampilkan satu puncak tajam pada frekuensi fundamentalnya, sedangkan gelombang persegi menampilkan deret puncak pada frekuensi dasar dan harmonik. Spektrum amplitudo sangat bermanfaat untuk mengidentifikasi frekuensi dominan dalam sinyal, yang menjadi dasar dalam perancangan sistem modulasi dan demodulasi
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 99 b. Spektrum Fasa Spektrum fasa menjelaskan hubungan pergeseran sudut (fase) antar komponen frekuensi. Meskipun amplitudo menentukan “kekuatan” suatu frekuensi, fase berperan penting dalam menjaga bentuk asli sinyal ketika direkonstruksi kembali ke domain waktu. Perubahan fase yang kecil saja dapat mengubah bentuk gelombang secara signifikan, terutama pada sinyal kompleks seperti citra digital atau sinyal multicarrier pada komunikasi OFDM (Theodoridis et al., 2015). Oleh karena itu, analisis spektrum fasa menjadi kunci dalam aplikasi yang menuntut presisi tinggi, misalnya sistem navigasi GPS. c. Spektrum Daya Spektrum daya, atau lebih dikenal dengan power spectral density (PSD), menunjukkan bagaimana daya sinyal tersebar terhadap frekuensi. Analisis ini lazim digunakan dalam sistem komunikasi radio untuk memastikan bahwa sinyal yang dipancarkan tetap berada dalam batas regulasi spektrum. Misalnya, standar komunikasi 5G mengatur batasan daya maksimum per kanal untuk mencegah interferensi dengan sistem lain (Trabelsi et al., 2024). Spektrum daya juga penting dalam menganalisis noise putih (white noise), yang memiliki distribusi daya merata pada semua frekuensi. Ketiga jenis spektrum tersebut saling melengkapi. Spektrum amplitudo memperlihatkan berapa besar*kontribusi setiap frekuensi, spektrum fasa menunjukkan bagaimana komponen tersebut saling berinteraksi untuk membentuk sinyal asli, sementara
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 100 spektrum daya memberikan wawasan tentang energi yang terkandung pada pita frekuensi tertentu. Kombinasi ketiganya membuat representasi domain frekuensi menjadi alat analisis yang lebih kaya dibandingkan sekadar melihat sinyal dalam domain waktu. 4. Contoh Aplikasi dalam Sistem Telekomunikasi Representasi domain frekuensi memiliki peranan fundamental dalam hampir semua teknologi komunikasi modern. Dengan memahami bagaimana sinyal tersebar pada spektrum frekuensi, insinyur dapat merancang, memelihara, dan mengoptimalkan sistem agar bekerja secara efisien dan andal. Berikut adalah beberapa contoh aplikasinya. a. Radio AM dan FM Dalam sistem radio analog, representasi frekuensi menjadi dasar dari modulasi. Pada radio AM (Amplitude Modulation), informasi suara ditumpangkan pada amplitudo gelombang pembawa dengan frekuensi tertentu, sehingga menghasilkan spektrum yang mencakup frekuensi pembawa dan sideband. Sebaliknya, pada radio FM (Frequency Modulation), informasi ditransmisikan melalui perubahan frekuensi pembawa, menghasilkan spektrum yang lebih lebar tetapi lebih tahan terhadap noise. Analisis domain frekuensi memungkinkan penempatan kanal siaran yang tidak saling mengganggu dalam spektrum radio (Oppenheim et al., 1997). b. Wi-Fi dan Jaringan Seluler Pada jaringan nirkabel seperti Wi-Fi dan 5G, alokasi spektrum menjadi isu strategis. Representasi frekuensi
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 101 digunakan untuk menentukan kanal operasi, lebar pita, serta mekanisme penghindaran interferensi. Sebagai contoh, standar Wi-Fi 6 menggunakan kanal 20 MHz hingga 160 MHz pada pita 2,4 GHz dan 5 GHz. Analisis spektrum memastikan bahwa perangkat yang beroperasi pada kanal berbeda tidak saling menimpa, sehingga efisiensi transmisi tetap terjaga (Trabelsi et al., 2024). c. Sistem Satelit Komunikasi satelit melibatkan ribuan pengguna yang berbagi spektrum terbatas. Analisis spektrum daya digunakan untuk memastikan bahwa daya pancar tiap transponder berada dalam batas tertentu agar tidak menimbulkan interferensi lintas kanal. Representasi domain frekuensi juga membantu dalam merancang sistem multiplexing, sehingga banyak saluran komunikasi dapat ditumpangkan pada spektrum yang sama secara efisien (Zhang et al., 2025). d. Filtering dan Noise Control Dalam praktik sehari-hari, filtering sering dilakukan di domain frekuensi. Misalnya, filter low-pass dapat digunakan untuk menghapus komponen frekuensi tinggi (noise), sedangkan filter band-pass digunakan untuk memilih pita frekuensi tertentu. Representasi spektrum memudahkan insinyur memvisualisasikan apakah filter telah bekerja sesuai rancangan. Hal ini sangat penting dalam sistem audio, komunikasi radio, hingga perangkat medis seperti EEG dan ECG (Theodoridis et al., 2015). Contoh-contoh di atas memperlihatkan bahwa representasi frekuensi bukan sekadar abstraksi matematis,
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 102 tetapi merupakan alat praktis yang mendukung seluruh infrastruktur komunikasi modern. Mulai dari siaran radio hingga jaringan 5G, dari sistem satelit hingga perangkat kesehatan, analisis spektrum menjadi landasan teknis yang menghubungkan teori dengan kebutuhan nyata.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 103 DAFTAR PUSTAKA Babu, B., Daha, M.Y., Hadi, M.U., (2024). Proc. 35th Irish Syst. Signals Conf. ISSC 2024. Chaparro, L.F., Akan, A., (2018). Signals and systems using MATLAB, Signals and Systems using MATLAB. Oppenheim, A. V, Willsky, A.S., Nawab, S.H., (1997). Signals and Systems, 2nd ed. PRENTICE HALL, New Jersey. Stankovic, L., Dakovic, M., Thayaparan, T., (2013). Time- frequency signal analysis with applications, Industrial Robot An International Journal. Artech House, Boston. Theodoridis, S., Duhamel, Kieffer, Thiran, Marqués, Bourlard, Boashash, B., (2015). Time-Frequency Signal Analysis and Processing: A Comprehensive Reference, Time-Frequency Signal Analysis and Processing: A Comprehensive Reference. Trabelsi, N., Chaari Fourati, L., Chen, C.S., (2024). Comput. Networks 239. Zhang, L., Li, Z., Yang, S., (2025). 5th Int. Conf. Sensors Inf. Technol. ICSI 2025 834–839.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 104 BAB 6 MODULASI DAN DEMODULASI AMPLITUDO MODULASI DOUBLE SIDEBAND SUPPRESSED CARRIER (AMDSBSC) DAN AMPLITUDO MODULASI SINGLE SIDE BAND (AMSSB) DENGAN TINGKAT KEBENARAN MINIMAL 100% Oleh Ir. Sriwijanaka Yudi Hartono, S.T., M.T. A. Pendahuluan Sistem komunikasi moderen saat ini yang menjadi pilar utamanya adalah sistem modulasi. Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi (sinyal pemodulasi) ke dalam frekunsi pembawa (carrier) agar dapat ditransmisikan melalui media saluran telekomunikasi, seperti kabel, serat optik dan udara. Sedangkan demodulasinya adalah merupakan kebalikan dari modulasi yaitu memperoleh kembali sinyal informasi yang diterima dari sinyal termodulasi yang diterima. Sistem modulasi dalam transmisi ini dibagi atas sistem modulasi analog dan sistem modulasi digital. Pada bab ini akan diuraikan secara sederhana tentang modulasi analog amplitudo modulasi (AM) adalah teknik dasar dalam sistem telekomunikasi secara analog yang
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 105 memodifikasi amplitudo gelombang pembawa (carrier) sesuai dengan sinyal informasi (sinyal pemodulasi) agar sinyal dapat ditransmisikan lebih efektif melalui media saluran telekomunikasi. Diantara variasi AM yang umum digunakan, AM Double Side Band Suppressed Carrier (AM- DSBSC) dan AM Single Side Band (AM-SSB) adalah dua teknik yang sangat penting karena efisiensi daya dan spektrumnya. Penekanan tingkat kebenaran minimal 100 % adalah penekanan pada carrier harus mencapai minimal 90% (≥ 20 dB) agar efisiensi daya optimal dan interferensi diminimalisasi. Pada modulasinya dan pada demodulasi adalah Penekanan pada sideband yang dihilangkan harus minimal 90% agar tidak mengganggu sinyal yang dikirim. Sistem AM-DSBSC dan AM-SSB adalah dua jenis modulasi AM yang lebih efisien dibandingkan AM konvensional karena menekan komponen pembawa pada bagian salah satu sideband. B. Modulasi dan Demodulasi AM DSBSC 1. Modulasi Amplitudo Double SideBand Suppressed Carrier (AM DSBSC) Amplitudo Modulasi (AM) yang bekerja dengan cara mengubah-ubah amplitudo dari sinyal pembawa (Carrier) sesuai dengan variasi sinyal informasi (pemodulasi). Meskipun dinyatakan sederhana, akan tetapi modulasi ini memiliki kelemahan, antara lain konsumsi daya yang tidak efisien karena sinyal pembawa selalu ikut dipancarkan, serta kebutuhan bandwidth yang relatif besar karena kedua sideband (atas dan bawah) ikut ditransmisikan. Untuk mengatasi kelemahan tersebut, dikembangkanlah variasi AM yang lebih efisien, yaitu Double Sideband Suppressed Carrier (DSB-SC) dan Single Sideband (SSB). AM DSB-SC
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 106 adalah merupakan bentuk modulasi amplitudo di mana sinyal pembawa (carrier) akan ditekan atau dihilangkan, sehingga daya yang terbuang akibat dari pancaran carrier dapat diminimalisasi. Dalam metode ini, sinyal hasil modulasi hanya terdiri dari sideband atas dan bawah, yang masing-masing membawa informasi identik dari sinyal pesan. Selanjutnya, pengembangan lebih lanjut menghasilkan modulasi SSB, di mana hanya satu sideband saja yang ditransmisikan, baik sisi atas (Upper Sideband, USB) maupun sisi bawah (Lower Sideband, LSB). Sehingga, bandwidth yang digunakan akan menjadi lebih kecil, yaitu hanya sebesar bandwidth sinyal pesan (informasi) itu sendiri. Jika sinyal pesan (informasi) m(t) tersebut dimodulasikan dengan sinyal pembawa (Carrier) dinyatakan dengan cos(2πfct), maka sinyal termodulasi dapat dinyatakan dengan persamaan matematis: SDSBSC(t) = m(t) cos ωct = m (t) cos (2πfct) (6.1) pada bagian Spektrum frekuensi dari sinyal ini menunjukkan dua sideband simetris terhadap fc. Dibangkitkan dengan mengalikan sinyal informasi m(t) dengan sinyal carrier yang dihasilkan oleh oscillator seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.1 berikut ini ;
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 107 Gambar 6.1 Proses Menghasilkan Sinyal SDSBC (T) Karakteristik dari AM DSBSC adalah “ a. Membutuhkan bandwidth sebesar 2B. b. Lebih hemat daya dibanding AM penuh karena carrier ditekan. c. Informasi pada USB dan LSB identik. d. Membutuhkan sinkronisasi pembawa untuk proses demodulasi. e. Penekanan carrier harus mencapai minimal 90% (≥ 20 dB) agar efisiensi daya optimal dan interferensi diminimalisasi. AM-DSBSC, carrier ditekan (suppressed) untuk meningkatkan efisiensi daya, sehingga sinyal yang ditransmisikan hanya mengandung dua sideband yang simetris di sekitar frekuensi carrier tanpa adanya komponen carrier itu sendiri Pada AM penuh (DSB-AM), dimana gelombang pembawa c(t) sepenuhnya tergantung pada sinyal informasi m(t), hal ini berarti bahwa transmisi gelombang pembawa (carrier) merupakan pemborosan daya. Dalam
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 108 proses ini menunjukkan kekurangan modulasi amplitudo, yaitu hanya sebagian kecil dari total daya pancar yang dipengaruhi oleh sinyal informasi m(t) untuk dapat mengatasi kekurangan ini, maka perlu menekan komponen pembawa (carrier) dari gelombang termodulasi, sehingga menghasilkan modulasi pembawa dengan penekanan dua sisi (DSB-SC). Sinyal AM pembawa dengan penekanan dua sisi diperoleh dengan mengalikan sinyal pesan m(t) dengan sinyal pembawa. Dengan demikian, kita memiliki sinyal termodulasi amplitudo secara matematis dengan persamaan: S(t) = m(t).C(t) = AmCos ωmt . Ac ωct = AmAc Cos ωmt . Cos ωct (6.1) Sehingga , SDSBSC(t)=𝐴𝑚𝐴𝑐 2 𝐶𝑜𝑠 (𝜔𝑚 + 𝜔𝑐)𝑡 + 𝐴𝑚𝐴𝑐 2 𝐶𝑜𝑠 (𝜔𝑚 − 𝜔𝑐)𝑡 (6.2) Proses tersebut dapat dilihat pada gambar 6.2 di bawah ini:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 109 Gambar 6.2 Proses Modulasi AM DSBSC Bentuk spektrum gelombang termodulasi DSB-SC terdiri dari fungsi impuls yang terletak pada 𝜔𝑚 ± 𝜔𝑐 dan −𝜔𝑚 ± 𝜔𝑐 . Penekanan sinyal pembawa juga memiliki dampak yang besar pada bentuk gelombang sinyal termodulasi dan spektrumnya sperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.2 tersebut di atas. Sedangkan Ketika sinyal informasi, m(t) dibatasi pada interval ωm≤ ω ≤−ωm (bukan tone tunggal, melainkan spektrum), proses modulasi DSBSC ini hanya akan mengubah spektrum sinyal informasinya sebesar ± ωc. Lebar pita (bandwidth) transmisi yang dibutuhkan untuk modulasi DSBSC adalah sama dengan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 110 modulasi amplitudo penuh, yaitu 2ωm. Untuk pembangkitan gelombang termodulasi DSBSC tersebut, terdiri dari operasi perkalian antara sinyal informasi,m(t) dengan gelombang pembawa cos(Acωc)t Perangkat yang digunakan untuk mencapai persyaratan ini disebut modulator produk, yang merupakan istilah lain untuk pengali sederhana seperti yang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.3 di bawah ini: Gambar 6.3 Pembangkitan Sinyal Modulasi DSBSC Berdasarkan dari persamaan (6.1) tersebut di atas secara transformasi Fourier sehingga persamaan sinyal s(t) secara matematis adalah : 𝑠(𝑓) = 1 2 𝐴𝑐 (𝑀 (𝑓𝑚+𝑓𝑐) + 𝑀 (𝑓𝑚−𝑓𝑐) (6.3) Dimana m(t) 𝑇𝐹 ⇔ M(f) sedangkan sinyal informasi m(t) terbatas pada interval −𝜔 ≪ 𝑓 ≪ +𝜔. Karakteristik lain dari sinyal termodulasi s(t) adalah tidak terdapat komponen pembawa (carrier). Artinya, semua daya yang ditransmisikan tersebut terkandung dalam sinyal modulasi(informasi), m(t). Hal ini terbukti dari pengamatan terhadap spektrum S(f). Hal ini Perlu
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 111 dicatat bahwa, selama m(t) tidak memiliki komponen DC, maka tidak terdapat impuls didalam S(f) pada f = fc, sehingga yang akan terjadi jika komponen pembawa terkandung dalam sinyal termodulasi s(t). Oleh karena itu, s(t) adalah sinyal AM DSB-SC. a. Perhitungan Daya AM DSBSC Daya dalam AM DSBSC akan didistribusikan di antara dua pita sideband. Jadi, daya total adalah jumlah daya pita sideband atas USB) dan daya pita sideband bawah (LSB) Dinyatakan dalam persamaan: Pt = PUSB + PLSB (6.4) Daya Sideband Atas (Upper Side band, USB) Persamaan daya USB dengan menggunakan persamaan s(t) = Ac/2 cos[2π(fc + fm)t +φc] (6.5) atau dengan penurunan rumus berikut ini: Rumus daya = Kuadrat tegangan RMS/R P = Vrms²/R (6.6) Di mana: Tegangan RMS = Tegangan maksimum / √2 Vrms = Vm / √2 dimana Vm = AC Am/2√2 (6.7) Dengan cara mensubstitusikan nilai tegangan maksimum ke tegangan RMS, maka peroleh: Vrms = AC Am / 2√2 P = (AC Am / 2√2)²/R
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 112 PUSB = AC 2Am²/8R (6.8) Daya Sideband Bawah (Lower side band, LSB) Persamaan daya LSB dinyatakan dalam persamaan: s(t) = Ac/2 cos[2π(fc − fm)t +φc] (6.9) Sama dengan daya sideband atas, sehingga rumus dinyatakan dengan persamaan: PLSB = AC 2Am²/8R Perhitungan Daya Total AM DSBSC Perhitungan daya total adalah: Pt = PUSB + PLSB (6.10) Maka diperoleh dengan persamaan: Daya total = AC 2Am²/8R + AC 2Am²/8R Daya total = 2 AC 2Am²/8R Daya total = AC 2Am²/4R (6.11) Sehingga Daya dari Double Sideband Suppress Carrier adalah dinyatakan dengan persamaan :AC 2Am2/4R. b. Aplikasi Modulasi DSBSC yang paling umum. 1) Siaran Televisi Modulasi ini digunakan dalam penyiaran televisi untuk mentransmisikan dua sinyal. Frekuensi yang dihasilkan oleh modulasi pita sisi ganda bersifat simetris terhadap frekuensi pembawa dan memiliki dua pita sisi. 2) Metode Penguncian Pergeseran Fasa DSBSC digunakan dalam penguncian pergeseran fasa untuk mentransmisikan data biner.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 113 3) DSBSC juga digunakan dalam komunikasi nirkabel dan FM (Frequency Multiplexing) dua arah. c. Efisiensi Amplitudo Modulasi DSBSC Untuk menentukan efisiensi dari modulasi AM DSBSC didasarkan pada persamaan daya berikut: PAM = 0,5Ac² + 0,25m²Ac² (6.12) Dimana pada sideband ini mengandung daya sebesar 0,25m²Ac²(misalkan,Psb) dan pada frekuensi pembawa terdapat daya drbrsar 0,5Ac² (misalkan Pc). Dalam kasus DSB-SC, kita mentransmisikan sideband dan menekan frekuensi pembawa. Sehingga diperolehnilai efisiensi sinyal DSBSC adalah: ղ = [Psb / (Pc + Psb)] = [0,25m²Ac² / (0,5Ac² + 0,25m²Ac²)] < (1/3) (6.13) Untuk AM, kurang dari 33% daya berada di sideband, sedangkan pada DSB, adalah 100% daya berada pada sideband. Contoh Soal 1. Jika sinyal informasi adalah m(t) = cos(2π1kHz⋅t)m(t) = dan sinyal carrier adalah 10 cos (2π100kHz⋅t) maka tentukan persamaan sinyal DSBSC yang dihasilkan ! Solusi: Persamaan sinyal yang dihasilkan adalah: s(t)=10cos(2π1kHz⋅t).cos(2π100kHz⋅t) Dengan menggunakan identitas fungsi trigonometri, hasilnya diperoleh dua komponen frekuensi yaitu pada frekuensi 101 kHz dan dan frekuensi 99 kHz.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 114 Berdasarkan dari Perhitungan spektrum ini menunjukkan bahwa daya sinyal hanya ada di dua pita sideband tersebut. Carrier 100 kHz tidak ditransmisikan, sehingga tidak membuang daya pada frekuensi tengah. 4. Demodulasi AM DSBSC Demodulasi AM DSBSC adalah proses mengembalikan sinyal informasi m(t) dari sinyal termodulasi s(t) yang berbentuk: s(t) = m(t)⋅cos(2πfct) dalam sinyal ini tidak terdapat suatu komponen pembawa (carrier) yang eksplisit, detektor envelope biasa tidak dapat digunakan. Sehingga diperlukan suatu metode khusus untuk merekonstruksi sinyal informasi dengan tepat. Prinsip dasarnya adalah dengan cara mengalikan kembali sinyal termodulasi dengan sinyal pembawa lokal yang sinkron, dan melewatkannya melalui low-pass filter (LPF). Secara matematis dalam persamaan: s(t)⋅cos(2πfct) = m(t)cos2(2πfct) = m(t)/2+m(t)/2 Cos(4πfct) (6.14) Pada Komponen pertama m(t)/2 adalah merupakan sinyal informasi yang diinginkan, sedangkan komponen kedua berada di sekitar 2fc dan dapat dihilangkan dengan menggunakan filter LPF. Setelah proses modulasi, maka keluaran dari modulator produk berisi sinyal informasi dan berbagai komponen frekuensi lainnya. Untuk mengisolasi dan mengambil hanya sinyal informasi, keluaran selanjutnya dilewatkan melalui filter lolos rendah (LPF). Filter LPF menghilangkan semua komponen frekuensi tinggi yang tidak diperlukan, sehingga hanya menyisakan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 115 sinyal pesan asli sebagai keluaran akhir. Diagram blok dari proses tersebut dapat dilihat pada gambar 6.4 berikut ini :d(t)tc cos)(tS SCDSB LPF)(ˆ tm Gambar 6.4 Deteksi Koheren Gelombang Termodulasi DSBSC Pada proses ini, sinyal pembawa yang sama atau yang digunakan dalam menghasilkan sinyal DcSBSC akan digunakan untuk mendeteksi sinyal informasi. Sehingga proses deteksi ini disebut juga deteksi koheren (sinkron). Dalam proses ini juga, sinyal informasi dapat diekstraksi dari gelombang DSBSC dengan cara mengalikannya dengan sinyal pembawa yang memiliki frekuensi dan fase yang sama dengan sinyal pembawa yang digunakan dalam modulasi DSBSC. Sinyal yang dihasilkan kemudian dilewatkan melalui Filter Lolos Rendah. Keluaran dari filter ini adalah sinyal informasi yang diinginkan. Dengan cara menganggap Sinyal DSBSC yang diperoleh adalah: s(t)=Accos(2πfct)m(t) serta Keluaran osilator lokal adalah c(t)=Accos(2πfct+ϕ) dan di mana, ϕ ini merupakan beda fase antara sinyal osilator lokal dan sinyal pembawa, yang digunakan untuk modulasi DSBSC. Dari gambar tersebut, kita dapat menuliskan keluaran modulator produk sebagai
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 116 v(t)=s(t)c(t), selanjutnya dengan cara mengsubstitusikan nilai s(t) dan dan c(t) ke dalam persamaan tersebut maka diperoleh persamaan: v(t) = Accos(2πfct)m(t)Accos(2πfct+ϕ) = Ac2cos(2πfct)cos(2πfct+ϕ)m(t) = Ac2/2[cos(4πfct+ϕ)+cosϕ]m(t) v(t) = Ac2/2cosϕm(t)+Ac2/2cos(4πfct+ϕ)m(t) (6.15) Dalam persamaan di atas, suku pertama adalah versi skala dari sinyal informasi. Suku ini dapat juga diekstraksi dengan cara melewatkan sinyal tersebut di atas melalui filter lolos rendah. Oleh karena itu, keluaran filter lolos rendah adalah v0t = Ac2/2cosϕm(t) dengan Amplitudo sinyal yang didemodulasi akan menjadi maksimum ketika ϕ=00. hal ini karena sinyal osilator lokal dan sinyal pembawa harus sefase, yaitu, tidak boleh terdapat perbedaan fasa antara kedua sinyal ini. Amplitudo sinyal yang didemodulasi akan menjadi nol ketika ϕ=±900 akibatnya Efek ini disebut efek kuadratur nol. Sinyal keluaran dari multiplir adalah: SD(t) = C(t).s(t) = Cos ( ωct + 𝜑).(m(t).Cosωmt . Cos ωct = 1 2 Ac m(t) [ cos (𝜑) + cos 2 ωct + 𝜑] (6.16) Pada persamaan tersebut di atas dimana Suku pertama mengembalikan spektrum pita dasar. Suku kedua menghasilkan replika spektrum pita dasar yang berpusat pada dua kali frekuensi pembawa. Seperti pada Gambar 6.5 yang menunjukkan spektrum yang diperoleh setelah mengalikan sinyal yang diterima dengan frekuensi
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 117 pembawa lokal atau dengan asumsi spektrum sinyal termodulasi. Gambar 6.5 Spektrum Sinyal pada Demodulator Akibat lebar pita sinyal informasi (B) yang jauh lebih rendah dari pada frekuensi pembawa (fc), sehingga dapat menggunakan filter lolos rendah untuk menekan komponen sinyal yang berpusat pada 2fc. Dengan demikian, kita akan mendapatkan spektrum pita dasar pada keluarannya. Intinya dari pada demodulasi DSBSC ini adalah dilakukannya dengan menggunakan deteksi koheren ( Synchronous detection), artinya sinyal termodulasi dikalikan kembali dengan pembawa lokal yang sinkron baik frekuensi maupun fasa dengan pembawa asli. Setelah melewati filter low-pass (LPF) untuk menghilangkan frekuensi tinggi, dihasilkan sinyal m(t) asli.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 118 Kelemahan demodulasi ini adalah kebutuhan sinkronisasi pembawa yang tepat; jika fase tidak sinkron, sinyal pesan bisa terdistorsi atau hilang. C. Modulator dan Demodulator AM SSB Teknik modulasi Single Sideband (SSB) adalah merupakan bentuk efisien dari modulasi AM. SSB hanya memancarkan satu sideband (Upper Sideband atau Lower Sideband) sehingga menghemat bandwidth dan daya. 1. Modulator AM SSB Penekanan pada sinyal pembawa, modulasi DSBSC mengatasi keterbatasan utama AM yang berkaitan dengan pemborosan daya pancar. Untuk mengatasi keterbatasan utama AM lainnya yang berkaitan dengan lebar pita kanal, kita perlu menekan salah satu dari dua pita samping dalam gelombang termodulasi DSBSC. Modifikasi modulasi DSBSC inilah yang dilakukan dalam modulasi pita samping tunggal (SSB). Akibatnya, modulasi SSB hanya bergantung pada pita samping (Sideband) bawah atau pita samping atas untuk mengirimkan sinyal pesan melintasi kanal komunikasi. Bergantung pada pita samping mana yang sebenarnya ditransmisikan, kita menyebutnya modulasi SSB bawah atau SSB atas. Kelebihan dari i SSB adalah sinyal asli secara keseluruhan akan dikodekan dalam salah satu dari sidebands ini. Tidak perlu untuk menyiarkan seluruh sinyal campuran, penerima yang cocok dapat mengambil seluruh sinyal baik dari sideband atas atau bawah. Sehingga amplifier dapat digunakan lebih efisien. Pemancar dapat memilih atau menggunakan untuk mengirim hanya sideband atas atau bawahsaja, dari bagian sinyal yang di
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 119 atas atau di bawah carrier. Dengan demikian, amplifier hanya harus bekerja secara efektif pada satu setengah bandwidth, yang umumnya lebih mudah untuk diatur. a. Prinsif Kerja Modulasi SSB Modulasi AM standar menghasilkan tiga komponen: sinyal pembawa, sideband atas (USB), dan sideband bawah (LSB). Pada AM-SSB, hanya salah satu sideband yang dipertahankan, sedangkan sinyal pembawa dan sideband lain dihilangkan. Hal ini menghemat setengah bandwidth dibandingkan AM-DSBSC. Jadi setiap kali melakukan memodulasi carrier, akan menghasilkan dua frekuensi sekaligus atau disebut Double Side Band (DSB). Namun agar tidak terjadi pemborosan dan tidak efisien dalam proses pemancaran sehingga cukup memancarkan salah satu side band saja. Mode semacam inilah yang dinyatakankan mode SSB. Dengan hanya mengirimkan informasi pada satu sideband, transmisi SSB dapat menghemat spektrum frekuensi dan energi, sekaligus meningkatkan jangkauan komunikasi. Aplikasi SSB tidak hanya terbatas pada komunikasi suara, tetapi juga digunakan dalam berbagai sistem telekomunikasi modern yang membutuhkan transmisi data berkualitas tinggi dengan efisiensi maksimal. Mengapa penekanan ini dilakukan karena kebutuhan bandwidth juga berkurang hingga setengahnya dan ada kemungkinan akomodasi dua kali lipat jumlah saluran menggunakan teknik modulasi SSB. b. Ekspresi secara persamaan matematis Seperti halnya dengan modulasi DSBSC secara matematika adalah:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 120 s(t) = 𝐴𝑚𝐴𝑐 2 𝐶𝑜𝑠 (𝜔𝑚 + 𝜔𝑐)𝑡 + 𝐴𝑚𝐴𝑐 2 𝐶𝑜𝑠 (𝜔𝑚 − 𝜔𝑐)𝑡 Yang terdiri dari sideband USB dan Sideband LSB. Dengan kata lain bahwa hanya da satu frekuensi yaitu gabungan dari carrier dengan frekuensi informasi. Jika menggunakan metode transformasi Hilbert m’(t) terhadap m(t), maka sinyal SSB umumnya dinyatakan dalam bentuk kompleks dengan persamaan sebagai berikut: sSSB(t)=ℜ{[m(t)+jm^(t)]⋅ej2πfct} (6.17) yang terbagi atas: Untuk USB: +m^(t) Untuk LSB: −m^(t) c. Metode yang Umum Digunakan dalam Modulasi SSB Umumnya dalam modulasi SSB mengunakan s buah metode yaitu: 1) Metode Penyaringan (Filtering) Metode ini bekerja dengan cara membuat sinyal AM terlebih dahulu, lalu menggunakan filter pita sempit (bandpass filter) untuk menghapus salah satu sideband (USB atau LSB). Berikut ini pada gambar 6.6 adalah pembangkitan sinyal SSB dengan metode Filtering Salah satu teknik umum untuk menghasilkan sinyal Single Sideband (SSB) adalah dengan menggunakan filter band-pass (BPF) untuk menghilangkan salah satu sideband.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 121 Gambar 6.6 Proses Pembangkitan Sinyal SSB dengan Filter Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembangkitan sinyal SSB adalah: Modulasi AM DSBSC (Double Sideband Suppressed Carrier): Pertama yang dilakukan adalah sinyal informasi m(t)dimodulasikan ke frekuensi pembawa fc melalui proses modulasi DSB-SC dengan persamaan: sDSBSC(t)=m(t)⋅cos(2πfct) dari proses ini maka akan menghasilkan dua sideband (USB dan LSB) tanpa carrier. Proses Transformasi Frekuensi: Dalam domain frekuensi, spektrum dari sinyal DSBSC adalah: SDSB(f)=1/2[M(f−fc)+M(f+fc)] Melakukan proses Filtering (Penyaringan) yaitu: Filtering dengan menggunakan bandpass filter yang hanya dapat melewatkan frekuensi dari satu sideband saja (misalnya USB: fc+fm hingga fc+fH.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 122 Hasil proses tersebut adalah: Sinyal hasil filtering adalah sinyal SSB (USB atau LSB saja). 2) Metode Transformasi Hilbert Metode transformasi Hilbert ini biasa juga dinyatakan metode pergeseran fasa. Metode ini tidak menggunakan filter, tetapi menggunakan pergeseran fasa 90° pada sinyal informasi dan pembawa. Teknik ini memanfaatkan sifat trigonometri untuk menghilangkan salah satu sideband melalui interferensi destruktif. Langkah-langkah yang dilakukan pada metode ini adalah: Proses dengan menggunakan metode Hilbert Transform yaitu dengan cara membuat versi 90° phase-shifted dari sinyal informasi m(t), yaitu m^(t). Ini adalah merupakan sinyal yang sama tetapi tertunda 90° dalam fasa (quadrature component). Pada Carrier Quadrature adalah menyiaiapkan dua sinyal pembawa: o cos(2πfct) o sin(2πfct) → fasa +90° dari cosine Prioses Modulasi Paralel: o Kalikan m(t)⋅cos(2πfct)) o Kalikan m^(t)⋅sin(2πfct) Penggabungan (Penjumlahan/Substraksi): o Untuk USB:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 123 sSSB-USB(t)=m(t)cos(2πfct)−m^(t)sin(2πfct) o Untuk LSB: sSSB-LSB(t)=m(t)cos(2πfct)+m^(t)sin(2πfct) Komponen sideband yang tidak diinginkan akan saling meniadakan (interferensi destruktif), hanya menyisakan satu sideband. Teknik ini secara efektif dapat menghasilkan sinyal SSB melalui pembatalan fase, sehingga dapat menghilangkan kebutuhan akan penyaringan yang kompleks. Gambar 6.7 di bawah ini pembangkitan sinyal SSB . . Gambar 6.7 Metode Pergeseran Fasa Pembangkit Sinyal SSB Kedua metode sama-sama digunakan dalam praktikum akan tetapi tergantung dengan kebutuhan:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 124 Metode Filtering lebih cocok untuk sistem analog frekuensi tinggi. Metode Phasing lebih cocok untuk sistem digital atau baseband. Spektrum SSB hanya berisi satu sideband sehingga lebar spektrum menjadi setengah dari sinyal AM-DSBSC. Hal ini sangat bermanfaat pada sistem komunikasi dengan keterbatasan bandwidth. Daya Modulasi SSB: Daya sinyal termodulasi SSB lebih rendah jika dibandingkan dengan yang diperoleh menggunakan modulasi DSBSC. 𝑆𝑆𝐵-𝑆𝐶 = 𝑃𝑈𝑆𝐵 (618) 𝑆𝑆𝐵−𝐿𝐶 = 𝑃𝑐 + 𝑃𝑈𝑆𝐵 (6.19) Demodulasi pada sinyal SSB dapat dilakukan dengan cara menggunakan detektor sinkron seperti yang digunakan dalam demodulasi DSBSC. Contoh Soal 2. Diberikan Sinyal informasi m(t)=cos(2π⋅1.000t)Hz dimodulasikan menggunakan modulasi SSB-USB dengan frekuensi pembawa fc=10.000Hz. Tentukanlah: a. Frekuensi sinyal hasil modulasi SSB-USB. b. keadaan spektrum frekuensinya. Solusi: a. Frekuensi sinyal informasi (baseband): fm=1.000 Hz Jenis modulasi: SSB-USB
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 125 Maka, frekuensi yang digunakan hanya: fc+fm=10.000+1.000=11.000 Hz frekuensi sinyal SSB-USB: 11.000 Hz b. Spektrum: hanya satu lonjakan (peak) di 11 kHz. Soal Latihan 1. Sebuah sinyal informasi m(t)=10cos(2π1000t) dimodulasikan dengan sinyal pembawa c(t)=cos(2π100000t). Tentukan persamaan sinyal AM-DSBSC yang dihasilkan dan gambarkan spektrum frekuensinya. 2. Hitung efisiensi daya dari sinyal AM-DSBSC jika daya informasi adalah 20 W dan daya pembawa tidak dipancarkan. 3. Diketahui sinyal informasi: m(t)=cos(2π⋅1.000 t)m(t) Gunakanlah dengan metode Hilbert Transform untuk menyatakan ekspresi sinyal SSB-USB jika frejuensi carrier , fc=5,000f_Hz. 4. Diketahui sinyal SSB-USB yang diterima adalah: s(t)=cos (2π⋅11.000 t) Jika sinyal ini didemodulasi menggunakan product detector dengan pembawa lokal cos (2π⋅10.000 t) .tentukan sinyal hasil demodulasi (abaikan faktor skala dan frekuensi tinggi).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 126 DAFTAR PUSTAKA Haykin Simon, Moher M., (2007), Introduction to Analog and Digital Communication, Second edition, John Wiley& Sons Inc, USA. Hsu Hwei, (2003), Analog and Digital Communication, Scaums, Mgraw-Hill, New York. Lathi B.P., Ding Zhi, Modern Digital and Analog Communication Systems, Published by Oxford University Press, Inc, New York. Proakis G. John, Salehi Masoud, (2002), Communication System Engineering, Prentice Hall, New Jersey. Sabbar M.Bayan, Hasson W. Huda, (2024), Amplitudo Modulation Part 2, Lecture of Departement of Medical instrumentation Technique Engineering Al-Mustaqbal University, Irak.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 127 BAB 7 MODULASI DAN DEMODULASI PULSA Oleh Ir. Hj. Salmiah, S.T., M.T. A. Pendahuluan Modulasi dan demodulasi pulsa merupakan konsep penting dalam sistem komunikasi modern. Modulasi adalah proses mengubah sinyal informasi menjadi sinyal yang dapat dikirimkan melalui saluran komunikasi, sedangkan demodulasi adalah proses mengembalikan sinyal yang diterima ke bentuk aslinya. Dalam bab ini, kita akan membahas prinsip dasar modulasi dan demodulasi pulsa. B. Modulasi Pulsa Modulasi pulsa adalah teknik modulasi yang menggunakan pulsa sebagai sinyal pembawa. Ada beberapa jenis modulasi pulsa, antara lain: 1. Pulse Amplitude Modulation (PAM): Modulasi amplitudo pulsa, di mana amplitudo pulsa diubah sesuai dengan sinyal informasi. 2. Pulse Width Modulation (PWM): Modulasi lebar pulsa, di mana lebar pulsa diubah sesuai dengan sinyal informasi. 3. Pulse Position Modulation (PPM): Modulasi posisi pulsa, di mana posisi pulsa diubah sesuai dengan sinyal informasi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 128 Berikut ini pada gambar 7.1 blok diagram modulasi Pulsa. Gambar 7.1 Blok Diagram Modulasi Pulsa 1. Pulse Amplitude Modulation (PAM) Pulsa Amplitudo Modulasi (PAM) adalah suatu teknik modulasi yang digunakan untuk mengubah amplitudo pulsa-pulsa sinyal pembawa sesuai dengan amplitude sinyal informasi. Dalam PAM, amplitudo pulsa-pulsa sinyal pembawa diubah-ubah sesuai dengan nilai amplitudo sinyal informasi pada saat tertentu. Prinsip Kerja PAM a. Sinyal informasi diubah menjadi sinyal digital. b. Sinyal digital tersebut kemudian digunakan untuk mengubah amplitude pulsa-pulsa sinyal pembawa. c. Amplitudo pulsa-pulsa sinyal pembawa diubah-ubah sesuai dengan nilai amplitudo sinyal informasi pada saat tertentu.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 129 d. Sinyal PAM yang dihasilkan kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi. Kelebihan PAM a. PAM dapat digunakan untuk mengirimkan sinyal digital dengan kecepatan tinggi. b. PAM dapat digunakan untuk mengirimkan sinyal informasi dengan amplitude yang berbeda-beda. c. PAM relatif sederhana dan mudah diimplementasikan. Kekurangan PAM a. PAM Rentan terhadap noise dan interferensi. b. PAM Memerlukan bandwidth yang lebih besar dibandingkan dengan Teknik modulasi lainnya. c. PAM dapat mengalami distorsi amplitude jika tidak diimplementasikan dengan benar. Aplikasi PAM PAM digunakan dalam berbagai aplikasi, antara lain: a. Sistem komunikasi digital. b. Sistem transmisi data c. Sistem telekomunikasi d. Sistem radar dan navigasi Jenis-jenis PAM Terdapat beberapa jenis PAM, antara lain: a. PAM Unipolar: PAM unipolar menggunakan amplitude pulsa positif dan negatif untuk mewakili sinyal informasi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 130 b. PAM Bipolar: PAM bipolar menggunakan amplitodu pulsa positif dan negatif untuk mewakili sinyal informasi. c. PAM Multilevel: PAM multilevel menggunakan lebih dari dua level amplitodu untuk mewakili sinyal informasi. Dalam keseluruhan, PAM Adalah suatu Teknik modulasi yang efektif untuk mengirimkan sinyal digital dengan kecepatan tinggi dan amplitude yang berbeda-beda. Namun, PAM juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diatasi dalam implementasinya. Contoh Soal 1 Sebuah sinyal informasi memiliki amplitudo maksimum 5V dan minimum -5V. Jika sinyal ini dimodulasi menggunakan PAM dengan amplitudo pulsa pembawa 10V, tentukan amplitudo pulsa yang dihasilkan! Langkah-langkah penyelesaian Menentukan amplitudo maksimum: 10V + 5V = 15V Menentukan amplitudo minimum: 10V - 5V = 5V Amplitudo pulsa yang dihasilkan adalah 15V untuk amplitudo maksimum dan 5V untuk amplitudo minimum. Contoh Soal 2 Sebuah sistem PAM memiliki amplitudo pulsa pembawa 5V dan amplitudo sinyal informasi 2V. Tentukan amplitudo pulsa yang dihasilkan! Langkah-langkah penyelesaian Menentukan amplitude pulsa pembawa: 5V
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 131 Menentukan amplitodo sinyal informasi: 2V Jadi amplitudo pulsa = 5V + 2V = 7V (untuk sinyal informasi positif) Amplitudo pulsa yang dihasilkan adalah 7V. Soal-soal Pulse Amplitude Modulation (PAM) 1. Apa yang dimaksud dengan Pulse Amplitude Modulation (PAM)? 2. Bagaimana cara kerja PAM dalam mengubah sinyal informasi menjadi sinyal yang dapat dikirimkan? 3. Apa kelebihan dan kekurangan PAM dibandingkan dengan teknik modulasi lainnya? 4. Sebuah sinyal PAM memiliki amplitudo maksimum 5V dan minimum 1V. Tentukan amplitudo rata-rata sinyal tersebut! 5. Bagaimana PAM digunakan dalam sistem komunikasi digital. 2. Pulse Width Modulation (PWM) Pulse Width Modulation (PWM) adalah suatu teknik modulasi yang digunakan untuk mengubah lebar pulsa- pulsa sinyal pembawa sesuai dengan amplitudo sinyal informasi. Dalam PWM, lebar pulsa-pulsa sinyal pembawa diubah-ubah sesuai dengan nilai amplitudo sinyal informasi pada saat tertentu. Prinsip Kerja PWM a. Sinyal informasi diubah menjadi sinyal digital. b. Sinyal digital tersebut kemudian digunakan untuk mengubah lebar pulsa-pulsa sinyal pembawa.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 132 c. Lebar pulsa-pulsa sinyal pembawa diubah-ubah sesuai dengan nilai amplitudo sinyal informasi pada saat tertentu. d. Sinyal PWM yang dihasilkan kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi. Jenis-Jenis PWM Terdapat beberapa jenis PWM, antara lain: a. PWM Analog: PWM analog menggunakan sinyal analog untuk mengontrol lebar pulsa-pulsa sinyal pembawa. b. PWM Digital: PWM digital menggunakan sinyal digital untuk mengontrol lebar pulsa-pulsa sinyal pembawa. c. PWM Frekuensi Tetap: PWM frekuensi tetap menggunakan frekuensi yang tetap untuk sinyal pembawa. Dalam keseluruhan, PWM adalah suatu teknik modulasi yang efektif untuk mengontrol daya listrik dan kecepatan motor DC dengan presisi yang tinggi. Namun, PWM juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diatasi dalam implementasinya. Pulse Width Modulation (PWM) adalah suatu teknik modulasi yang digunakan untuk mengubah lebar pulsa-pulsa sinyal pembawa sesuai dengan amplitudo sinyal informasi. Dalam PWM, lebar pulsa-pulsa sinyal pembawa diubah-ubah sesuai dengan nilai amplitudo sinyal informasi pada saat tertentu. Kelebihan PWM a. PWM memiliki efisiensi yang tinggi dalam penggunaan daya listrik.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 133 b. PWM dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan motor DC dengan presisi yang tinggi. c. PWM dapat digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kontrol daya yang akurat. Kekurangan PWM a. PWM dapat menghasilkan noise elektromagnetik yang tinggi. b. PWM memerlukan filter yang tepat untuk mengurangi noise dan distorsi. c. PWM dapat mengalami distorsi lebar pulsa jika tidak diimplementasikan dengan benar. Aplikasi PWM PWM digunakan dalam berbagai aplikasi, antara lain: a. Kontrol kecepatan motor DC. b. Pengaturan daya listrik. c. Sistem kontrol industri. Contoh Soal 1 Sebuah sinyal informasi memiliki amplitudo maksimum 5V dan minimum 0V. Jika sinyal ini dimodulasi menggunakan PWM dengan frekuensi pulsa 100 Hz dan lebar pulsa minimum 10% dari periode, tentukan lebar pulsa yang dihasilkan untuk amplitudo maksimum dan minimum! Langkah-langkah penyelesaian Menentukan amplitudo maksimum: 5V Menentukan amplitudo minimum: 0V Menentukan Frekuensi pulsa: 100 Hz.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 134 Menentukan Periode pulsa: T = 1/f = 1/100 = 0,01 detik. Menentukan Lebar pulsa minimum: 10% dari periode = 0,1 x 0,01 = 0,001 detik. Menentukan Lebar pulsa maksimum = 90% dari periode = 0,9 x 0,01 = 0,009 detik. Jawaban Lebar pulsa yang dihasilkan adalah 0,009 detik untuk amplitudo maksimum dan 0,001 detik untuk amplitudo minimum. Contoh Soal 2 Sebuah sistem PWM memiliki frekuensi pulsa 500 Hz dan lebar pulsa 20% dari periode untuk amplitudo sinyal informasi 2V. Tentukan lebar pulsa yang dihasilkan! Langkah-langkah penyelesaian Frekuensi pulsa: 500 Hz. Periode pulsa: T = 1/f = 1/500 = 0,002 detik. Lebar pulsa: 20% dari periode = 0,2 x 0,002 = 0,0004 detik. Jawaban Lebar pulsa yang dihasilkan adalah 0,0004 detik. Soal-soal Pulsa Width Modulasi (PWM) 1. Apa yang dimaksud dengan Pulsa width modulation? 2. Bagaimana cara kerja PWM dalam mengubah sinyal informasi menjadi sinyal yang dapat dikirimkan?
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 135 3. Apa kelebihan dan kekurangan PWM dibandingkan dengan Teknik modulasi lainnya? 4. Sebuah sinyal PWM memiliki frekwensi 100 Hz dan lebar pulsa 20 % dari periode. Tentukan lebar pulsa sinyal tersebut! 5. Bagaimana PWM digunakan dalam system control motor dan aplikasi lainnya? 3. Pulse Position Modulation (PPM) Pulse Position Modulation (PPM) adalah suatu teknik modulasi yang digunakan untuk mengubah posisi pulsa- pulsa sinyal pembawa sesuai dengan amplitudo sinyal informasi. Dalam PPM, posisi pulsa-pulsa sinyal pembawa diubah-ubah sesuai dengan nilai amplitudo sinyal informasi pada saat tertentu. Prinsip Kerja PPM a. Sinyal informasi diubah menjadi sinyal digital. b. Sinyal digital tersebut kemudian digunakan untuk mengubah posisi pulsa-pulsa sinyal pembawa. c. Posisi pulsa sinyal pembawa diubah-ubah sesuai dengan nilai amplitudo sinyal informasi pada saat tertentu. d. Sinyal PPM yang dihasilkan kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi. Kelebihan PPM Kelebihan PPM antara lain: a. PPM memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap noise dan interferensi dibandingkan dengan Teknik modulasi lainnya.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 136 b. PPM dapat digunakan untuk mengirimkan sinyal informasi dengan kecepatan tinggi. c. PPM dapat digunakan dalam aplikasi yang memerlukan ketepatan waktu yang tinggi. Kekurangan PPM Kekurangan PPM antara lain: a. PPM memerlukan sinkronisasi yang tepa tantara pengirim dan penerima untuk memastikan bahwa posisi pulsa-pulsa sinyal pembawa dapat dibaca dengan benar. b. PPM dapat mengalami distorsi posisi jika tidak diimplementasikan dengan benar. c. PPM memerlukan bandwidth yang lebih besar dibandingkan dengan beberapa Teknik modulasi lainnya. Aplikasi PPM PPM digunakan dalam berbagai aplikasi, antara lain: a. Sistem komunikasi optik. b. Sistem komunikasi nirkabel. c. Sistem radar dan navigasi. d. Sistem control jarak jauh. Kelebihan PPM dibandingkan dengan Teknik modulasi lainnya PPM memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan Teknik modulasi lainnya, antara lain:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 137 a. PPM memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap noise dan interferensi dibandingkan dengan Pulsa Amplitude Modulasi (PAM). b. PPM dapat digunakan dalam aplikasi yang memerlukan ketepatan waktu yang tinggi, seperti dalam sistem radar dan navigasi. Dalam keseluruhan, PPM Adalah suatu Teknik modulasi yang efektif untuk mengirimkan sinyal informasi dengan kecepatan tinggi dan ketepatan waktu yang tinggi. Namun, PPM juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diatasi dalam implementasinya. Contoh Soal 1 Sebuah sinyal informasi memiliki amplitudo maksimum 5V dan minimum 0V. Jika sinyal ini dimodulasi menggunakan PPM dengan periode pulsa 0,01 detik dan posisi pulsa minimum 0,002 detik, tentukan posisi pulsa yang dihasilkan untuk amplitudo maksimum dan minimum! Langkah-langkah penyelesaian Tentukan amplitudo maksimum: 5V , Tentukan amplitudo minimum sinyal informasi: 0V. Tentukan periode pulsa: 0,01 detik. Tentukan posisi pulsa minimum: 0,002 detik. Tentukan posisi pulsa amplitudo maksimum = 0,002 + (0,008 x 5/5) = 0,01 detik.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 138 Jawaban Posisi pulsa yang dihasilkan adalah 0,01 detik untuk amplitudo maksimum dan 0,002 detik untuk amplitudo minimum. Contoh Soal 2 Sebuah sistem PPM memiliki periode pulsa 0,005 detik dan posisi pulsa 0,0015 detik untuk amplitudo sinyal informasi 3V. Jika amplitudo maksimum sinyal informasi adalah 5V, tentukan posisi pulsa untuk amplitudo maksimum! Periode pulsa: 0,005 detik. Posisi pulsa untuk amplitudo 3V: 0,0015 detik. Posisi pulsa amplitudo maksimum = 0,0015 + (0,0035 x 2/3) = 0,0038 detik tidak tepat, karena soal tidak menjelaskan range posisi pulsa maka asumsikan range posisi 0,0015 - 0,005 untuk 0-5V Posisi pulsa amplitudo maksimum = 0,005 detik. Jawaban Posisi pulsa yang dihasilkan adalah 0,005 detik untuk amplitudo maksimum. Soal-soal tentang Pulsa Position Modulation (PPM) 1. Apa yang dimaksud dengan Pulse Position Modulation (PPM)? 2. Bagaimana cara kerja PPM dalam mengubah sinyal informasi menjadi sinyal yang dapat dikirimkan? 3. Apa kelebihan dan kekurangan PPM dibandingkan dengan teknik modulasi lainnya?
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 139 4. Sebuah sinyal PPM memiliki periode 10 ms dan posisi pulsa 2 ms dari awal periode. Tentukan posisi pulsa sinyal tersebut dalam persen! 5. Bagaimana PPM digunakan dalam sistem komunikasi dan aplikasi lainnya? C. Demodulasi Pulsa Demodulasi pulsa adalah proses mengembalikan sinyal yang diterima ke bentuk aslinya. Ada beberapa teknik demodulasi pulsa, antara lain: a. Detektor Amplop: Mendeteksi amplitudo sinyal yang diterima dan mengembalikan sinyal asli. b. Detektor Sinkron: Mendeteksi sinyal yang diterima dengan menggunakan sinyal sinkronisasi. Kelebihan dan Kekurangan Modulasi Pulsa Modulasi pulsa memiliki beberapa kelebihan, seperti: a. Efisiensi bandwidth yang tinggi. b. Ketahanan terhadap noise yang baik Namun, modulasi pulsa juga memiliki beberapa kekurangan, seperti: a. Kompleksitas sistem yang tinggi. b. Biaya implementasi yang mahal. Modulasi dan demodulasi pulsa merupakan konsep penting dalam sistem komunikasi modern. Dengan memahami prinsip dasar modulasi dan demodulasi pulsa, kita dapat merancang sistem komunikasi yang lebih efisien dan efektif.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 140 Pada gambar 7.2 di bawah ini Adalah blok diagram demodulator pulsa. Gambar 7.2 Blok Diagram Demodulator Pulsa 1. Detektor Amplop Detektor amplop adalah suatu jenis detektor yang digunakan untuk mendeteksi sinyal informasi yang termodulasi dalam bentuk amplop sinyal pembawa. Detektor amplop bekerja dengan cara mendeteksi perubahan amplitudo sinyal pembawa yang sesuai dengan sinyal informasi. Prinsip Kerja Detektor Amplop Prinsip kerja detektor amplop dapat dijelaskan sebagai berikut:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 141 a. Sinyal termodulasi diterima oleh detektor amplop. b. Detektor amplop mendeteksi perubahan amplitudo sinyal pembawa yang sesuai dengan sinyal informasi. c. Sinyal informasi yang dideteksi kemudian diproses untuk menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan sinyal informasi asli. Kelebihan Detektor Amplop Kelebihan detektor amplop antara lain: a. Detektor amplop dapat mendeteksi sinyal informasi dengan akurasi yang tinggi. b. Detektor amplop relatif sederhana dan mudah diimplementasikan. c. Detektor amplop dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk sistem komunikasi radio dan televisi. Kekurangan Detektor Amplop Kekurangan detektor amplop antara lain: a. Detektor amplop dapat mengalami distorsi jika tidak diimplementasikan dengan benar. b. Detektor amplop dapat rentan terhadap noise dan interferensi. c. Detektor amplop memerlukan penyesuaian yang tepat untuk menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan sinyal informasi asli.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 142 Jenis-Jenis Detektor Amplop Terdapat beberapa jenis detektor amplop, antara lain: a. Detektor Amplop Diode: Detektor amplop diode menggunakan diode untuk mendeteksi perubahan amplitudo sinyal pembawa. b. Detektor Amplop Transistor: Detektor amplop transistor menggunakan transistor untuk mendeteksi perubahan amplitudo sinyal pembawa. Aplikasi Detektor Amplop Detektor amplop digunakan dalam berbagai aplikasi, antara lain: a. Sistem komunikasi radio. b. Sistem televisi. c. Sistem radar. d. Sistem pengukuran dan instrumentasi. Dalam keseluruhan, detektor amplop adalah suatu jenis detektor yang efektif untuk mendeteksi sinyal informasi yang termodulasi dalam bentuk amplop sinyal pembawa. Namun, detektor amplop juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diatasi dalam implementasinya Contoh Soal 1 Sebuah sinyal AM (Amplitude Modulation) diterima dengan amplitudo maksimum 5V dan minimum 1V. Jika sinyal ini diumpankan ke detektor amplop, tentukan sinyal output yang dihasilkan!
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 143 Langkah-langkah penyelesaian Menentukan amplitudo maksimum sinyal input: 5V Menentukan amplitudo minimum sinyal input: 1V. Detektor amplop mendeteksi amplitudo sinyal dan menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan amplitudo sinyal input yaitu 5V. Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor amplop adalah sinyal yang memiliki amplitudo yang sama dengan amplitudo sinyal input yaitu 1V. Jawaban Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor amplop adalah sinyal yang memiliki amplitudo maksimum 5V dan minimum 1V, yang sesuai dengan amplitudo sinyal input. Contoh Soal 2 Sebuah detektor amplop digunakan untuk mendeteksi sinyal AM dengan frekuensi 100 kHz. Jika sinyal input memiliki amplitudo 3V, tentukan sinyal output yang dihasilkan! Langkah-langkah penyelesaian Menentukan amplitudo sinyal input: 3V. Detektor amplop mendeteksi amplitudo sinyal dan menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan amplitudo sinyal input. Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor amplop adalah sinyal yang memiliki amplitudo 3V.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 144 Jawaban Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor amplop adalah sinyal yang memiliki amplitudo 3V. Soal-soal Detektor Amplop 1. Apa yang dimaksud dengan Detektor Amplop? 2. Bagaimana cara kerja Detektor Amplop dalam mendeteksi sinyal AM? 3. Apa kelebihan dan kekurangan Detektor Amplop dibandingkan dengan detektor lainnya? 4. Sebuah sinyal AM memiliki amplitudo maksimum 5V dan minimum 1V. Tentukan sinyal output yang dihasilkan oleh Detektor Amplop! 5. Bagaimana Detektor Amplop digunakan dalam sistem komunikasi AM? 2. Detektor Sinkron Detektor sinkron adalah suatu jenis detektor yang digunakan untuk mendeteksi sinyal informasi yang termodulasi dalam bentuk sinyal pembawa dengan menggunakan sinyal referensi yang sinkron dengan sinyal pembawa. Detektor sinkron bekerja dengan cara mengalikan sinyal termodulasi dengan sinyal referensi yang sinkron, sehingga menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan sinyal informasi asli. Prinsip Kerja Detektor Sinkron Prinsip kerja detektor sinkron dapat dijelaskan sebagai berikut:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 145 a. Sinyal termodulasi diterima oleh detektor sinkron. b. Sinyal referensi yang sinkron dengan sinyal pembawa dihasilkan oleh osilator lokal. c. Sinyal termodulasi kemudian dikalikan dengan sinyal referensi yang sinkron. d. Hasil perkalian tersebut kemudian difilter untuk menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan sinyal informasi asli. Kelebihan Detektor Sinkron Kelebihan detektor sinkron antara lain: a. Detektor sinkron dapat mendeteksi sinyal informasi dengan akurasi yang tinggi. b. Detektor sinkron dapat mengurangi efek noise dan interferensi. c. Detektor sinkron dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk sistem komunikasi radio dan televisi. Kekurangan Detektor Sinkron Kekurangan detektor sinkron antara lain: a. Detektor sinkron memerlukan sinyal referensi yang sinkron dengan sinyal pembawa. b. Detektor sinkron dapat mengalami distorsi jika tidak diimplementasikan dengan benar. c. Detektor sinkron memerlukan penyesuaian yang tepat untuk menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan sinyal informasi asli.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 146 Aplikasi Detektor Sinkron Detektor sinkron digunakan dalam berbagai aplikasi, antara lain: a. Sistem komunikasi radio. b. Sistem televisi. c. Sistem radar. Jenis-Jenis Detektor Sinkron Terdapat beberapa jenis detektor sinkron, antara lain: Sinyal referensi yang sinkron dengan sinyal pembawa untuk mendeteksi sinyal informasi. a. Detektor Sinkron Non-Koheren: Detektor sinkron non-koheren menggunakan sinyal referensi yang tidak sinkron dengan sinyal pembawa untuk mendeteksi sinyal informasi. Dalam keseluruhan, detektor sinkron adalah suatu jenis detektor yang efektif untuk mendeteksi sinyal informasi yang termodulasi dalam bentuk sinyal pembawa dengan menggunakan sinyal referensi yang sinkron. Namun, detektor sinkron juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diatasi dalam implementasinya. Contoh Soal 1 Sebuah sinyal AM (Amplitude Modulation) diterima dengan frekuensi 100 kHz dan sinyal sinkronisasi 100 kHz. Jika sinyal ini diumpankan ke detektor sinkron, tentukan sinyal output yang dihasilkan!
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 147 Langkah-langkah penyelesaian Menentukan frekuensi sinyal input dan sinyal sinkronisasi: 100 kHz. Detektor sinkron menggunakan sinyal sinkronisasi untuk mendeteksi sinyal yang diterima. Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor sinkron adalah sinyal yang sesuai dengan sinyal input. Jawaban Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor sinkron adalah sinyal yang memiliki frekuensi 100 kHz dan amplitudo yang sesuai dengan sinyal input. Contoh soal 2 Sebuah detektor sinkron digunakan untuk mendeteksi sinyal AM dengan frekuensi 500 kHz dan sinyal sinkronisasi 500 kHz. Jika sinyal input memiliki amplitudo 2V, tentukan sinyal output yang dihasilkan! Langkah-langkah penyelesaian Menentukan amplitudo sinyal input: 2V. Detektor sinkron menggunakan sinyal sinkronisasi untuk mendeteksi sinyal yang diterima. Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor sinkron adalah sinyal yang memiliki amplitudo 2V. Jawaban Sinyal output yang dihasilkan oleh detektor sinkron adalah sinyal yang memiliki amplitudo 2V dan frekuensi 500 kHz.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 148 Soal-soal Detektor Sinkron 1. Apa yang dimaksud dengan Detektor Sinkron? 2. Bagaimanacara kerja Detektor Sinkron dalam mendeteksi sinyal AM? 3. Apa kelebihan dan kekurangan Detektor Sinkron dibandingkan dengan detektor lainnya? 4. Sebuah sinyal AM memiliki frekuensi 100 kHz dan sinyal sinkronisasi 100 kHz. Tentukan sinyal output yang dihasilkan oleh Detektor Sinkron! 5. Bagaimana Detektor Sinkron digunakan dalam sistem komunikasi AM?
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 149 DAFTAR PUSTAKA Hsu Hwei, (20030, Analog and Digital Communication, Scaums, Mgraw-Hill, New York. Haykin Simon, Moher M. (2007). Introduction to Analog and Digital Communication, Second edition, John Wiley& Sons Inc, USA. Lathi B.P., Ding Zhi, Modern Digital and Analog Communication Systems, Published by Oxford University Press, Inc, New York. Mitra Sanjit K., (2013), Digital Signal Processing, MnGraw- Hill Proakis G. John, Salehi Masoud, (2002), Communication System Engineering, Prentice Hall, New Jersey. Proakis G. John, (2013), Digital Communications, McGraw- Hill. Schhilling, Taub, (1986), Principles Communication Systems, McGraw-Hill. Schwartz Mischa, (1990), Communication Theory, McGraw- Hill. Schilling, Taub, (1986), Pulse Modulations, McGraw-Hill. Ziemer, Rodger E., (2014), Electronic Communications, Prentice Hall.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 150 BAB 8 MULTIPLEKSING DAN DEMULTIPLEKSING FDM Oleh Fitri Farida, S.Pd., M.T. A. Pendahuluan Multipleksing Kemajuan teknologi sistem telekomunikasi modern tidak terlepas dari kebutuhan untuk mengirimkan berbagai jenis informasi secara bersamaan melalui satu media transmisi. Informasi yang dikirimkan dapat berupa suara, data digital, sinyal video, maupun sinyal sensorik. Tanpa adanya mekanisme pengaturan, penggunaan media transmisi secara simultan akan menimbulkan interferensi antar sinyal sehingga komunikasi menjadi tidak efisien dan rawan kesalahan. Upaya dalam mengatasi permasalahan ini maka dikembangkan teknik Multipleksing, yaitu proses penggabungan beberapa sinyal independen ke dalam satu kanal komunikasi dengan tujuan memaksimalkan pemanfaatan bandwidth yang tersedia. Multipleksing memungkinkan berbagai sinyal dikirimkan secara serentak tanpa saling mengganggu. Sebaliknya, pada sisi penerima, sinyal-sinyal tersebut harus dipisahkan kembali dengan teknik deMultipleksing agar informasi yang diterima sama seperti informasi yang dikirimkan. Salah satu teknik Multipleksing yang paling awal digunakan dalam sejarah telekomunikasi adalah Frequency
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 151 Division Multiplexing (FDM). Teknik ini mengatur agar setiap sinyal menempati pita frekuensi yang berbeda sehingga tidak terjadi tumpang tindih (over lapping). FDM telah digunakan sejak lama pada sistem telepon analog, radio, televisi siaran, hingga berbagai aplikasi komunikasi modern. Bab ini akan membahas secara mendalam mengenai prinsip dasar FDM, blok diagram sistem, proses Multipleksing dan deMultipleksing, aplikasi nyata dalam telekomunikasi, kelebihan dan keterbatasannya, serta contoh penerapan yang relevan dengan perkembangan teknologi saat ini. B. Konsep Dasar Multipleksing 1. Definisi Multipleksing Beberapa definisi Multipleksing menurut beberapa ahli, diantaranya: a. Multiplexing is the process of transmitting several separate signals simultaneously over a single data link (William Stallings, 2013). b. Multiplexing is a technique that allows the simultaneous transmission of multiple signals across a single data link or channel (Simon Haykin, 2001). c. Multiplexing adalah cara yang memungkinkan beberapa sinyal dikirimkan sekaligus melalui satu saluran komunikasi. Penerapan multiplexing yang biasa digunakan adalah dalam komunikasi jarak jauh (Hanafi et al., 2023).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 152 Dapat disimpulkan Multiplexing adalah suatu proses penggabungan beberapa sinyal ditransmisikan secara simultan melalui satu media/link transmisi. Gambar 8.1 Konsep Dasar Multipleksing (Sumber: Haykin, 2001) Pada gambar 8.1 menjelaskan konsep dasar multiplexing secara mudah. Ada n input yang masuk ke dalam multiplexer. Multiplexer terhubung ke demultiplexer melalui satu kanal. Dimana kanal tersebut membawa n data dari kanal yang berbeda. 2. Tujuan Multipleksing The purpose of multiplexing is to allow the sharing of a common transmission medium among multiple independent data sources in an efficient and cost-effective manner (William Stallings, 2013). Multiplexing techniques are used to increase the efficiency of bandwidth usage and to reduce the cost of data communication systems (Simon Haykin, 2001). Secara umum Tujuan Multiplexing: a. Mengoptimalkan Penggunaan Saluran Komunikasi Multiplexing memungkinkan banyak sinyal atau data dibagi dan ditransmisikan melalui satu media fisik
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 153 (misalnya kabel atau frekuensi radio), sehingga kapasitas saluran digunakan secara efisien. b. Menekan Biaya Infrastruktur Dengan menggabungkan beberapa aliran data dalam satu media, kebutuhan akan jalur fisik tambahan bisa dikurangi, yang berakibat pada penghematan biaya perangkat keras dan perawatan. c. Meningkatkan Efisiensi Transmisi Proses ini memaksimalkan bandwidth yang tersedia dan meningkatkan kecepatan serta kapasitas sistem komunikasi. d. Mendukung Komunikasi Multi-User Multiplexing memungkinkan banyak pengguna untuk mengakses sistem komunikasi secara bersamaan tanpa saling mengganggu. e. Pengelolaan dan Pengendalian Data yang Lebih Baik Sistem multiplexing dapat memprioritaskan data tertentu dan mengatur jadwal pengiriman, sehingga lalu lintas jaringan dapat dikontrol dengan lebih efektif. 3. Jenis-jenis Multipleksing a. Frequency Division Multiplexing (FDM). b. Time Division Multiplexing (TDM). c. Wavelenght Division Multipleksing (WDM). d. Code Division Multiplexing (CDM) / CDMA.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 154 C. Prinsip Dasar Frequency Division Multiplexing (FDM) FDM bekerja dengan prinsip bahwa setiap sinyal informasi dimodulasi ke dalam carrier (pembawa) yang berbeda. Carrier-carrier ini dipilih pada frekuensi yang terpisah dengan jarak tertentu (guard band) untuk mencegah interferensi. Setelah modulasi, sinyal-sinyal hasil modulasi tersebut digabungkan menjadi satu sinyal gabungan (composite signal) yang ditransmisikan melalui kanal komunikasi. Gambar 8.2 Karakteristik FDM (Sumber: Stalling, 2013) Contoh FDM dijelaskan pada Gambar 8.2, yaitu sejumlah enam sumber sinyal diinputkan ke dalam multiplexer, yang memodulasi setiap sinyal pada frekuensi yang berbeda (f1, . . . , f6). Setiap sinyal termodulasi membutuhkan bandwidth tertentu yang berpusat pada frekuensi pembawanya, yang disebut kanal. Cara agar tidak terjadi interferensi, kanal-kanal tersebut dipisahkan oleh guard bands, yang merupakan bagian spektrum yang tidak terpakai. Pada sisi penerima, proses deMultipleksing
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 155 dilakukan dengan memanfaatkan band-pass filter (BPF) yang dirancang untuk melewatkan frekuensi tertentu sesuai dengan kanal yang diinginkan. Dengan demikian, sinyal asli dapat diperoleh kembali setelah proses demodulasi. Karakteristik penting FDM: 1. Setiap sinyal menempati pita frekuensi tertentu. 2. Guard band diperlukan agar tidak terjadi overlap. 3. Kapasitas sistem bergantung pada lebar spektrum yang tersedia. Penggambaran umum sistem FDM ditunjukkan pada Gambar 8.3. Sejumlah sinyal analog atau digital [mi(t), i = 1, n] akan dimultipleks ke media transmisi yang sama. Setiap sinyal mi(t) dimodulasi ke pembawa fi; karena beberapa pembawa akan digunakan, masing-masing disebut sebagai subcarrier. Semua jenis modulasi dapat digunakan. Sinyal analog termodulasi yang dihasilkan kemudian dijumlahkan untuk menghasilkan sinyal baseband komposit mb(t). Gambar 8.3 (a) Transmiter
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 156 Gambar 8.4 (b) Receiver D. Arsitektur dan Blok Diagram Sistem FDM Multiplexing umumnya disebut sebagai teknik untuk mentransmisikan banyak sinyal pesan melalui kanal yang sama. Dalam multiplexing pembagian frekuensi (FDM), pita frekuensi dibagi menjadi beberapa subpita frekuensi, dan setiap sinyal pesan ditugaskan untuk menempati satu subpita. Pada Gambar 8.4 menunjukkan diagram sistem FDM. Di pemancar, setiap sinyal pesan dimodulasi ke subpita yang ditugaskan oleh frekuensi pembawa yang dipilih dengan tepat. Gambar 8.2 mengilustrasikan spektrum sinyal yang ditransmisikan FDM. Untuk menghindari interferensi antar subpita, lebar subpita harus dipilih sedemikian rupa sehingga sinyal termodulasi tidak tumpang tindih frekuensinya. Di penerima, sinyal termodulasi dari berbagai sinyal pesan harus dipisahkan terlebih dahulu. Hal ini dapat dengan mudah dilakukan dengan menerapkan bandpass filter yang sesuai untuk setiap subpita (setidaknya secara prinsip). Kemudian, demodulator standar dapat diterapkan untuk memulihkan sinyal pesan untuk setiap subpita (Tanenbaum, 2013).
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 157 Gambar 8.5 Blok Diagram Sistem FDM Gambar 8.6 Spektrum Sinyal FDM Konsep yang tekankan di sini adalah i) frekuensi translasi berbagai sinyal pesan ke subband yang tidak tumpang tindih (non overlapping), dan ii) ide membagi kanal menjadi blok sumber daya independen dalam domain frekuensi. Dalam hal ini, skema modulasi spesifik yang digunakan dalam setiap subband tidak terlalu krusial, asalkan skema modulasi tersebut memodulasi sinyal pesan ke subband yang ditetapkan dengan tepat dan lebar pita sinyal termodulasi yang dihasilkan tidak lebih besar dari lebar pita subband. Faktanya, pada prinsipnya terdapat fleksibilitas bagi setiap subband untuk menggunakan skema modulasi yang berbeda.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 158 E. Proses Multipleksing FDM Berdasarkan penjelasan sebelumnya serta penggambaran model FDM maka dapat disimpulkan beberapa tahapan atau proses Multipleksing FDM diantaranya: 1. Input Sinyal a. Sinyal informasi berasal dari berbagai sumber (suara, data, video). b. Setiap sinyal masih berada dalam domain frekuensi rendah (baseband). 2. Modulasi a. Setiap sinyal dimodulasi dengan frekuensi carrier yang berbeda. b. Jenis modulasi yang digunakan bisa AM, FM, atau SSB. 3. Filtering a. Hasil modulasi dilewatkan melalui Band Pass Filter (BPF) agar hanya menempati pita frekuensi tertentu. b. Guard band diberikan untuk mencegah overlap antar kanal. 4. Combining a. Sinyal hasil filter dari tiap kanal digabungkan dengan Combiner. b. Terbentuk sinyal gabungan (composite signal) yang siap ditransmisikan.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 159 F. Proses DeMultipleksing FDM DeMultipleksing adalah kebalikan dari Multipleksing, yaitu proses memisahkan sinyal gabungan menjadi sinyal aslinya. 1. Penerimaan Sinyal Gabungan Receiver menerima composite signal yang berisi banyak kanal. 2. Pemisahan Frekuensi Menggunakan BPF, setiap kanal dipisahkan sesuai pita frekuensinya. 3. Demodulasi Carrier dihilangkan dengan proses demodulasi untuk mendapatkan kembali sinyal baseband. 4. Output Sinyal asli (suara, data, video) didistribusikan ke pengguna. G. Penerapan Multipleksing FDM Aplikasi FDM yang polpuler pada saat ini adalah Jaringan Komunikasi Seluler, seperti GSM ( Global System Mobile) yang dapat menjangkau jarak 100 m s/d 35 km. Selain penerapan pada telekomunikasi seluler juga diterapkan pada aplikasi berikut: 1. Radio Siaran Ketika mendengarkan radio, misalnya Radio A pada frekuensi 92,4 MHz dan Radio B pada frekuensi 103,2 MHz, sebenarnya hal adalah contoh pemaanfaatan prinsip FDM, yaitu:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 160 a. Setiap stasiun radio memiliki pita frekuensi tertentu yang dialokasikan oleh regulator. b. Sinyal suara penyiar dimodulasi dengan carrier pada frekuensi yang berbeda-beda. c. Radio penerima berfungsi sebagai demultiplekser, memilih satu kanal frekuensi tertentu dengan memutar tuner. d. Inilah alasan mengapa siaran radio dapat berpindah-pindah stasiun tanpa saling bercampur. Kesimpulan: Radio siaran adalah contoh nyata FDM, karena banyak stasiun berbagi media udara secara bersamaan dengan pembagian frekuensi. 2. Televisi Analog (UHF/VHF) Di rumah, antena televisi dapat menerima puluhan kanal sekaligus. a. Setiap stasiun televisi diberi frekuensi yang berbeda (misalnya kanal 22 UHF vs kanal 28 UHF). b. Informasi audio dan video dari masing-masing stasiun dipancarkan dalam pita yang berbeda. c. Televisi berperan sebagai demultiplekser, memisahkan frekuensi yang dipilih oleh pengguna melalui remote control. Kesimpulan: FDM memungkinkan banyak stasiun TV disiarkan di udara secara bersamaan. 3. Sistem Telepon Analog (Trunk) Pada masa lalu, sebelum era digital dan VoIP, jaringan telepon jarak jauh menggunakan FDM. Dimana:
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 161 a. Setiap percakapan suara dialokasikan pada pita frekuensi tertentu di atas jaringan trunk. b. Ratusan hingga ribuan panggilan dapat digabungkan pada kabel koaksial atau sistem microwave. c. Pada sisi penerima, demultiplekser memisahkan kembali setiap percakapan. Kesimpulan: FDM memungkinkan komunikasi telepon massal pada era analog, yang menjadi dasar perkembangan telekomunikasi modern. 4. Komunikasi Satelit Satelit komunikasi menggunakan transponder dengan bandwidth tertentu (misalnya 36 MHz). a. Transponder ini dapat membawa banyak kanal komunikasi secara bersamaan dengan teknik FDM. b. Misalnya, beberapa stasiun TV dan sinyal data internet dikirim ke satelit dan ditransmisikan kembali ke bumi. c. Setiap layanan diberi alokasi frekuensi berbeda agar tidak saling mengganggu. Kesimpulan: Tanpa FDM, satelit tidak dapat melayani banyak pengguna sekaligus dalam cakupan luas. 5. Cable TV & Internet Penyedia layanan TV kabel dan internet (misalnya Indihome TV, First Media, atau sejenisnya) menggunakan prinsip FDM pada kabel koaksial. a. Sinyal TV, data internet, dan layanan tambahan (VoIP) dibedakan berdasarkan frekuensi.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 162 b. Modem kabel pada rumah berfungsi sebagai demultiplekser, memisahkan sinyal internet dari sinyal TV. c. Pengguna dapat menonton televisi sekaligus mengakses internet tanpa gangguan. Kesimpulan: FDM memungkinkan berbagai layanan digital disalurkan pada satu kabel yang sama.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 163 DAFTAR PUSTAKA Haykin, S. (2001). Communication Systems. John Wiley & Sons. Stallings, W. (2013). Data and Computer Communications. Pearson Prentice Hall. Tanenbaum, A. S., & Wetherall, D. J. (2011). Computer Networks. Pearson.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 164 BAB 9 MULTIPLEKSING DAN DEMULTIPLEKSING TDM Oleh Ika Puspita, S.T., M.T. A. Konsep Dasar Multipleksing dan DeMultipleksing TDM Multipleksing dan deMultipleksing merupakan dua konsep fundamental yang sangat penting dalam dunia sistem komunikasi. Keduanya memungkinkan pengiriman dan penerimaan berbagai sinyal secara efisien dan terorganisir. Salah satu metode yang populer dalam Multipleksing adalah Time Division Multiplexing (TDM), yang menggunakan prinsip pembagian waktu untuk mengelola beberapa sinyal dalam satu saluran komunikasi. Dalam materi ini, kita akan membahas secara rinci konsep dasar dari Multipleksing dan deMultipleksing TDM, termasuk pengertian, mekanisme kerja, dan aplikasinya di berbagai bidang.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 165 Gambar 9.1 Visualisasi Multipleksing Multipleksing TDM adalah teknik yang memungkinkan beberapa sinyal data untuk dikirimkan secara bersamaan melalui satu saluran fisik dengan cara membagi waktu pengiriman. Dalam metode ini, setiap sinyal dialokasikan dengan interval waktu tertentu, yang dikenal sebagai slot waktu. Dengan demikian, sinyal-sinyal tersebut dapat ditransmisikan tanpa saling bertumpang tindih, sehingga mengoptimalkan penggunaan saluran komunikasi. DeMultipleksing adalah proses yang berfungsi sebagai kebalikan dari Multipleksing. Dalam proses ini, sinyal gabungan yang diterima dipisahkan kembali menjadi sinyal-sinyal individual yang berasal dari sumber yang berbeda. DeMultipleksing memungkinkan penerima untuk mengakses dan menggunakan sinyal yang dikirim oleh masing-masing pengirim secara terpisah. B. Jenis-jenis TDM Time Division Multiplexing (TDM) terbagi menjadi beberapa jenis utama berdasarkan cara alokasi slot waktu dan karakteristik transmisinya. Berikut adalah jenis-jenis TDM: 1. Synchronous Time Division Multiplexing (STDM) Synchronous TDM adalah teknik di mana slot waktu dialokasikan secara tetap dan teratur untuk setiap
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 166 pengguna atau saluran. Dalam metode ini, setiap pengguna diberikan slot waktu yang telah ditentukan sebelumnya dalam siklus pengiriman, terlepas dari apakah pengguna tersebut memiliki data untuk dikirimkan atau tidak. Dengan demikian, Synchronous TDM memungkinkan pengiriman beberapa sinyal dalam waktu yang bersamaan dengan mengatur urutan transmisi berdasarkan slot waktu yang sudah disepakati. Sinyal digital 𝑚𝑐(𝑡) yang telah terbentuk kemudian ditransmisikan dalam format bingkai data. Setiap bingkai berisikan siklus time-slot dengan satu atau lebih time-slot yang ditujukan untuk masing-masing alamat sumber terminal. Masing-masing bingkai berisikan siklus dari time- slot. Rangkaian time-slot yang ditujukan untuk satu sumber dari bingkai ke bingkai dengan time-slot tertentu disebut dengan channel. Oleh karena time-slot ditentukan oleh berapa karakter yang dapat ditahan atau disimpan oleh penyangga, maka time- slot setara dengan panjang dari penyangga, umumnya satu bit atau satu karakter (Stalling, 2000). Proses Synchronous TDM dimulai dengan pembagian waktu menjadi slot-slot yang teratur. Setiap slot memiliki durasi yang sama, dan setiap pengguna atau saluran diberikan slot waktu tertentu dalam siklus pengiriman. Misalnya, dalam sebuah sistem dengan empat pengguna, jika siklus pengiriman adalah 4 ms, maka setiap pengguna akan mendapat slot waktu 1 ms. Setelah slot waktu ditetapkan, sinyal dari masing-masing pengguna digabungkan menjadi satu sinyal gabungan. Penggabungan ini dilakukan secara berurutan, di mana setiap sinyal dipancarkan pada slot waktu yang telah dialokasikan. Proses ini memastikan bahwa tidak ada tumpang tindih
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 167 antar sinyal yang dikirimkan. Sinyal gabungan yang dihasilkan dari proses penggabungan kemudian dikirimkan melalui saluran komunikasi. Dalam setiap siklus waktu, saluran akan mengalirkan sinyal dari satu pengguna sebelum beralih ke pengguna berikutnya. Proses ini diulang secara terus-menerus, sehingga semua pengguna dapat mentransmisikan sinyal mereka secara bergantian. Salah satu ciri utama Synchronous TDM adalah alokasi slot waktu yang tetap. Setiap pengguna selalu mendapatkan slot waktu yang sama dalam siklus pengiriman, meskipun tidak selalu mengirimkan data. Hal ini memastikan bahwa setiap pengguna memiliki kesempatan yang sama untuk mengirimkan informasi. Karena slot waktu tetap, pengaturan dan manajemen sistem menjadi lebih sederhana. Perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan untuk implementasi Synchronous TDM relatif mudah diatur, sehingga mengurangi kompleksitas dalam pengelolaan sistem. Synchronous TDM dapat menghasilkan pemborosan bandwidth jika beberapa pengguna tidak aktif. Misalnya, jika satu pengguna tidak memiliki data untuk dikirimkan, slot waktu yang dialokasikan tetap terbuang. Oleh karena itu, efisiensi penggunaan bandwidth dapat menjadi masalah dalam sistem dengan banyak pengguna yang tidak selalu aktif. Synchronous TDM menjamin bahwa setiap pengguna memiliki kesempatan untuk mengirimkan sinyal pada waktu yang telah ditentukan. Ini sangat penting dalam aplikasi yang memerlukan keandalan dan konsistensi dalam transmisi data. Sistem Synchronous TDM lebih mudah diimplementasikan dibandingkan dengan metode lain yang lebih kompleks, seperti A Synchronous TDM atau Statistical TDM. Hal ini memungkinkan pengembang untuk
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 168 lebih cepat dalam merancang dan menerapkan sistem komunikasi. Karena slot waktu yang tetap, Synchronous TDM dapat memberikan kualitas layanan yang lebih stabil dan terjamin. Ini penting dalam aplikasi yang sensitif terhadap waktu, seperti telepon dan video konferensi. Gambar 9.2 Skema kinerja Synchronous TDM (Sumber: Stalling, 2000)
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 169 Salah satu kekurangan utama Synchronous TDM adalah potensi pemborosan bandwidth. Jika pengguna tidak memiliki data untuk dikirimkan, slot waktu yang dialokasikan tetap terbuang, mengurangi efisiensi sistem secara keseluruhan; Synchronous TDM kurang fleksibel dibandingkan dengan metode lain yang dapat menyesuaikan alokasi slot waktu berdasarkan kebutuhan pengguna. Ini dapat menjadi masalah dalam situasi di mana permintaan data bervariasi secara signifikan; Kinerja Synchronous TDM sangat bergantung pada pengaturan slot waktu yang tepat. Jika terjadi kesalahan dalam alokasi slot waktu, dapat mengakibatkan gangguan dalam transmisi data dan menurunkan kualitas komunikasi. Dalam sistem telekomunikasi tradisional, Synchronous TDM digunakan untuk memungkinkan banyak panggilan telepon berbagi saluran yang sama. Setiap panggilan memiliki slot waktu tetap, yang memungkinkan transmisi data suara secara efisien. Synchronous TDM juga diterapkan dalam jaringan komputer, terutama dalam sistem yang memerlukan pengiriman data secara simultan. Dengan slot waktu yang teratur, jaringan dapat mengelola aliran data dari berbagai pengguna dengan lebih baik. Dalam penyiaran, Synchronous TDM digunakan untuk mengirimkan beberapa saluran radio atau televisi melalui satu frekuensi. Dengan cara ini, penyiar dapat mengoptimalkan penggunaan spektrum frekuensi yang tersedia. 2. A Synchronous Time Division Multiplexing (ATDM) A Synchronous TDM adalah teknik di mana slot waktu tidak dialokasikan secara tetap untuk setiap pengguna. Sebaliknya, pengguna mendapatkan slot waktu
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 170 berdasarkan jumlah data yang akan dikirimkan. Hal ini memungkinkan pengguna yang aktif dalam mengirim data untuk menggunakan slot waktu lebih banyak, sementara pengguna yang tidak aktif tidak akan mendapatkan slot waktu yang terbuang. Dengan demikian, A Synchronous TDM meningkatkan efisiensi penggunaan saluran komunikasi. Proses A Synchronous TDM dimulai dengan sistem yang dapat mengidentifikasi pengguna yang memiliki data untuk dikirim. Slot waktu dialokasikan kepada pengguna yang aktif, sehingga hanya pengguna yang membutuhkan bandwidth yang akan mendapatkan slot waktu. Sinyal dari berbagai pengguna yang mendapatkan slot waktu kemudian digabungkan menjadi satu sinyal gabungan. Proses penggabungan ini dilakukan secara dinamis, di mana pengguna dapat mengirimkan data kapan saja sesuai kebutuhan mereka. Sinyal gabungan yang dihasilkan dari proses penggabungan kemudian dikirimkan melalui saluran komunikasi. Dengan demikian, pengguna yang memiliki data untuk dikirim dapat melakukannya tanpa terikat oleh slot waktu tetap, sehingga meningkatkan efisiensi pengiriman data. Salah satu ciri utama dari A Synchronous TDM adalah alokasi slot waktu yang fleksibel. Slot waktu tidak diberikan secara tetap, tetapi dialokasikan berdasarkan aktivitas pengguna, yang berarti pengguna yang lebih aktif akan mendapatkan lebih banyak slot waktu. A Synchronous TDM lebih efisien dalam penggunaan bandwidth dibandingkan dengan metode Synchronous TDM. Karena slot waktu hanya diberikan kepada pengguna yang memiliki data untuk dikirim, tidak ada slot waktu yang terbuang, sehingga penggunaan sumber daya menjadi lebih optimal. Meskipun
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 171 A Synchronous TDM menawarkan fleksibilitas yang lebih besar, pengelolaan sistem menjadi lebih kompleks. Sistem perlu dilengkapi dengan mekanisme untuk melacak permintaan data dari berbagai pengguna dan mengalokasikan slot waktu secara dinamis. Keuntungan utama dari A Synchronous TDM adalah efisiensi tinggi dalam penggunaan bandwidth. Dengan mengalokasikan slot waktu hanya kepada pengguna yang aktif, sistem dapat memaksimalkan pemanfaatan saluran komunikasi. A Synchronous TDM dapat beradaptasi dengan perubahan lalu lintas dan kebutuhan pengguna. Ketika lebih banyak pengguna aktif, sistem dapat menyesuaikan alokasi slot waktu untuk memenuhi permintaan yang meningkat. Dengan tidak memberikan slot waktu kepada pengguna yang tidak aktif, A Synchronous TDM dapat mengurangi pemborosan bandwidth yang terjadi dalam metode lain, seperti Synchronous TDM. Salah satu kekurangan dari A Synchronous TDM adalah kompleksitas dalam implementasi dan pengelolaan. Sistem harus dirancang dengan mekanisme yang mampu melacak aktivitas pengguna dan mengalokasikan slot waktu secara dinamis. Dalam beberapa situasi, A Synchronous TDM dapat menyebabkan latensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan Synchronous TDM. Ini terjadi karena pengguna yang tidak aktif mungkin harus menunggu hingga slot waktu tersedia sebelum dapat mengirimkan data. Manajemen kualitas layanan (Quality of Service/QoS) menjadi lebih kompleks dalam A Synchronous TDM. Tanpa slot waktu tetap, sulit untuk menjamin bahwa semua pengguna akan mendapatkan tingkat layanan yang sama.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 172 Prinsip dasar yang membedakan sistem STDM dan ASTDM disajikan pada Gambar 9.3. Dengan memberikan empat sumber data akan dihasilkan empat interval waktu (𝑡1, 𝑡2, 𝑡3, 𝑡4) yang dilakukan dengan pembagian time-slot oleh multiplexer untuk setiap interval waktu 𝑡, STDM akan mengumpulkan semua data dari setiap sumber untuk kemudian dikirim secara bersamaan. Misalkan pada interval waktu pertama sumber 𝐶 dan 𝐷 tidak memiliki data untuk dikirim, maka dua dari empat time-slot yang dikirim oleh multiplexer adalah time-slot kosong. Dengan respon yang tinggi terhadap siklus time-slot yang diberikan untuk setiap input, sistem syncrhonous memiliki laju data output efektif sebesar empat kali laju data dari masing- masing input (Ray, 2007). Gambar 9.3 Prinsip Kerja A Synchronous TDM (Sumber: Mir, 2006) A Synchronous TDM banyak digunakan dalam jaringan komputer dan internet, di mana pengguna dapat mengirimkan data kapan saja sesuai kebutuhan mereka. Dengan slot waktu yang fleksibel, sistem dapat mengelola aliran data dari berbagai pengguna dengan lebih efisien. Sistem telepon modern juga memanfaatkan A
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 173 Synchronous TDM untuk mengelola panggilan yang masuk dan keluar. Dengan demikian, sistem dapat mengalokasikan sumber daya komunikasi secara optimal sesuai dengan kebutuhan pengguna. Dalam aplikasi penyiaran dan streaming, A Synchronous TDM memungkinkan pengiriman konten multimedia dengan efisiensi tinggi. Pengguna dapat mengakses konten sesuai permintaan tanpa terikat oleh jadwal tetap. C. Cara Kerja TDM Teknik TDM memaksimalkan pemanfaatan saluran penuh untuk transmisi data, sehingga kadang-kadang disebut sebagai PAM/TDM karena sistem TDM menggunakan modulasi pulsa amplitudo. Dalam modulasi ini, jeda pengiriman antar sinyal berlangsung singkat, memungkinkan penggunaan saluran secara optimal. Pada tahap awal, sistem menggunakan beberapa Low-Pass Filters (LPF), sesuai dengan jumlah input data. LPF ini berfungsi sebagai filter anti-aliasing yang menghilangkan aliasing pada sinyal input. Keluaran dari LPF kemudian masuk ke komutator. Berdasarkan putaran komutator, sampel data input dikumpulkan. Frekuensi rotasi komutator, yang disebut 𝑓𝑠 menentukan frekuensi pengambilan sampel sistem. Jika terdapat n input data, maka data ini sesuai dengan urutan rotasi dikirimkan melalui saluran bersama setelah proses multiplexing. Pada sisi penerima, terdapat de-komutator yang tersinkronisasi dengan komutator di sisi pengirim. De-komutator ini berfungsi memisahkan sinyal multiplex TDM pada sisi penerima. Agar sinyal dapat didemultipleks dengan akurat, kecepatan rotasi komutator dan de- komutator harus sama. Berdasarkan rotasi de-komutator,
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 174 sampel-sampel ini dikumpulkan oleh LPF, sehingga data asli berhasil dipulihkan di sisi penerima. Berikut adalah hubungan antara frekuensi sampel 𝑓𝑠 dengan frekuensi maksimal 𝑓𝑚: 𝑓𝑠≥2𝑓𝑚 𝑓𝑠=1/𝑇𝑠 𝑇𝑠≤1/(2𝑓𝑚) Dimana: 𝑓𝑠 adalah frekuensi sampel (Hz) 𝑓𝑚 adalah frekuensi maksimal (Hz) 𝑇𝑠 adalah periode sampel (s) Jadi, cara kerja TDM terdiri dari beberapa langkah berikut: 1. Pembagian Slot Waktu: TDM membagi waktu transmisi ke dalam sejumlah slot waktu yang tetap dan teratur. Setiap slot waktu ini akan dialokasikan untuk transmisi data dari satu sumber tertentu. Misalnya, jika ada tiga sumber data (A, B, dan C), maka setiap slot waktu akan secara berurutan dialokasikan untuk data dari A, B, dan C. 2. Pengambilan Sampel (Sampling): Setiap sinyal dari sumber data diambil sampelnya pada interval waktu yang tetap, sesuai dengan teorema pengambilan sampel (sampling theorem). Pengambilan sampel ini dilakukan oleh komutator di sisi pemancar, yang secara bergantian mengumpulkan data dari masing-masing sumber untuk ditempatkan pada slot waktu yang telah dialokasikan.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 175 3. Penggabungan Data dalam Frame: Data yang diambil dari setiap sumber kemudian digabungkan dalam sebuah frame. Sebuah frame berisi data dari semua sumber, di mana setiap sumber menempati slot waktu masing-masing di dalam frame tersebut. Frame ini akan dikirimkan melalui saluran komunikasi. 4. Transmisi Frame: Frame yang telah terbentuk kemudian ditransmisikan melalui saluran komunikasi bersama. Frame akan berisi data dari berbagai sumber dalam slot waktu yang berbeda sehingga memerlukan sinkronisasi yang tepat antara pemancar dan penerima untuk memastikan data diterima pada slot waktu yang benar. 5. Pemulihan Data di Penerima: Pada sisi penerima, sebuah komutator lain yang disinkronisasikan dengan komutator di sisi pemancar akan mengambil sampel data dari setiap slot waktu dalam frame yang diterima. Data kemudian dipisahkan kembali sesuai slot waktu yang dialokasikan, memungkinkan pemisahan data untuk setiap sumber. 6. Penggunaan Filter Low-Pass: Setelah data dipisahkan kembali, filter low-pass (LPF) digunakan untuk memulihkan sinyal asli dari masing-masing sumber berdasarkan sampel yang telah dikumpulkan. Dengan demikian, sinyal dari setiap sumber dapat dipulihkan dengan tepat di sisi penerima. 7. Sinkronisasi yang Presisi: Agar data dapat diterima dan dipisahkan secara akurat, TDM membutuhkan sinkronisasi antara pemancar dan penerima. Sinkronisasi ini memastikan bahwa komutator di sisi penerima dan pengirim bekerja pada frekuensi yang
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 176 sama sehingga setiap sinyal dikembalikan ke sumber yang benar. Prinsip utama TDM adalah efisiensi dalam pemanfaatan satu jalur komunikasi untuk mentransmisikan data dari beberapa sumber secara bergantian berdasarkan waktu. Sistem ini sangat cocok untuk komunikasi yang membutuhkan transmisi data secara simultan tanpa perlu menambah jalur fisik tambahan, seperti jaringan telepon dan sistem komunikasi digital lainnya. D. Kinerja TDM Kinerja Time Division Multiplexing (TDM) merupakan aspek krusial dalam mengevaluasi efektivitas dan efisiensi sistem komunikasi yang mengimplementasikan teknik ini. Kinerja TDM mencakup berbagai parameter, termasuk kapasitas saluran, latency, penggunaan bandwidth, dan kualitas layanan. Berikut ini adalah parameter-parameter yang digunakan: 𝐼 = Jumlah sumber input 𝑅 = Laju data setiap sumber (bps) 𝑀 = Kapasitas efektif dari saluran yang di-multiplexing (bps) 𝛼 = Pecahan rata-rata dari waktu, saat setiap sumber melakukan transmisi 𝐾 = Rasio kapasitas saluran yang di-multiplexing terhadap total input maksimum Parameter 𝐾 adalah ukuran pemadatan yang dapat dicapai oleh multiplexer. Misalkan, untuk suatu kapasitas kanal tertentu, apabila nilai K = 0.25, multiplexer dapat
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 177 menangani perangkat empat kali lebih banyak dari STDM pada kapasitas saluran yang sama. Nilai 𝐾 dapat dibatasi menjadi: 𝛼 < 𝐾 < 1 Nilai 𝐾 = 1 berkaitan dengan ASTDM, dimana sistem memiliki kapasitas untuk melayani semua input pada saat bersamaan. Sedangkan bila 𝛼 > 𝐾, berarti input akan melebihi kapasitas multiplexer (Stalling, 2000). Kapasitas saluran dalam konteks TDM merujuk pada jumlah maksimum sinyal yang dapat ditransmisikan melalui satu saluran dalam periode waktu tertentu. Kapasitas ini sangat dipengaruhi oleh jumlah slot waktu yang tersedia dan durasi setiap slot. Misalnya, dalam sistem yang menggunakan TDM, jika total waktu siklus adalah 100 ms dan terdapat 10 slot waktu, maka setiap slot waktu akan berdurasi 10 ms. Dengan demikian, kapasitas saluran dapat dihitung berdasarkan jumlah slot waktu dan pengaturan durasi. Latency adalah waktu yang dibutuhkan untuk mentransmisikan data dari sumber ke tujuan. Dalam TDM, latency dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk jumlah pengguna yang berbagi saluran dan durasi slot waktu. Semakin banyak pengguna yang terlibat, semakin besar kemungkinan mengalami latency yang lebih tinggi, terutama jika slot waktu dialokasikan secara tetap. Penggunaan bandwidth adalah ukuran seberapa efektif saluran komunikasi dimanfaatkan. Dalam TDM, penggunaan bandwidth tergantung pada alokasi slot waktu dan aktivitas pengguna. Penggunaan bandwidth yang efisien dicapai ketika slot waktu digunakan secara optimal tanpa adanya pemborosan. Dalam Synchronous
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 178 TDM, kemungkinan terjadinya pemborosan bandwidth lebih tinggi dibandingkan dengan A Synchronous TDM, di mana slot waktu hanya dialokasikan sesuai kebutuhan. Kualitas layanan merujuk pada sejauh mana layanan memenuhi kebutuhan pengguna, termasuk keandalan, kecepatan, dan konsistensi transmisi. Dalam TDM, kualitas layanan sangat dipengaruhi oleh pengaturan slot waktu dan manajemen data. Untuk aplikasi yang sensitif terhadap waktu, seperti telekonferensi dan streaming video, menjaga kualitas layanan yang tinggi sangat penting. Faktor yang mempengaruhi kinerja TDM antara lain: Jumlah pengguna yang berbagi saluran komunikasi secara langsung mempengaruhi kinerja TDM. Dengan semakin banyaknya pengguna, kemungkinan terjadinya konflik dalam alokasi slot waktu meningkat, yang berpotensi menurunkan efisiensi dan meningkatkan latency; Durasi slot waktu yang ditetapkan dalam sistem TDM juga berpengaruh signifikan terhadap kinerja. Slot waktu yang terlalu pendek dapat menyebabkan latency yang tinggi karena pengguna mungkin tidak memiliki cukup waktu untuk mengirimkan data dengan efisien. Sebaliknya, slot waktu yang terlalu panjang dapat mengakibatkan pemborosan bandwidth jika tidak semua pengguna memanfaatkan slot tersebut; Protokol yang digunakan dalam pengiriman data melalui TDM dapat mempengaruhi kinerja. Protokol yang efisien dapat membantu mengurangi latency dan meningkatkan kualitas layanan. Sebaliknya, protokol yang kurang efisien dapat menambah overhead dan memperlambat proses pengiriman; Manajemen slot waktu yang efektif adalah kunci untuk mencapai kinerja optimal dalam TDM. Dalam
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 179 A Synchronous TDM, kemampuan untuk mengalokasikan slot waktu secara dinamis berdasarkan kebutuhan pengguna dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bandwidth dan mengurangi latency. Sistem yang tidak mampu mengelola slot waktu dengan baik dapat mengalami penurunan kinerja yang signifikan. E. Implementasi TDM Langkah pertama dalam implementasi TDM adalah melakukan analisis kebutuhan sistem. Ini melibatkan pemahaman terhadap jumlah pengguna, jenis data yang akan dikirim, dan standar kualitas layanan yang diharapkan. Analisis ini akan menjadi dasar untuk menentukan struktur sistem TDM yang optimal. Setelah analisis kebutuhan selesai, tahap berikutnya adalah merancang arsitektur sistem TDM. Desain ini mencakup pengaturan slot waktu, metode penggabungan sinyal, serta pemilihan perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan. Dalam desain, perlu dipertimbangkan jenis TDM yang akan digunakan, baik Synchronous TDM maupun A Synchronous TDM. Pemilihan perangkat keras yang tepat sangat penting untuk mendukung implementasi TDM. Ini meliputi pemilihan multiplexer (MUX) dan demultiplexer (DEMUX), yang bertanggung jawab untuk menggabungkan dan memisahkan sinyal. Selain itu, perangkat keras tambahan seperti router dan switch juga harus dipertimbangkan untuk memastikan kelancaran transmisi data. Pengembangan perangkat lunak juga merupakan bagian integral dari implementasi TDM. Perangkat lunak diperlukan untuk mengelola alokasi slot waktu, mengatur penggabungan sinyal, serta memastikan bahwa data
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 180 dikirim dan diterima dengan benar. Algoritma untuk memprioritaskan pengguna dan mengelola bandwidth juga harus dikembangkan. Setelah perangkat keras dan perangkat lunak siap, tahap berikutnya adalah melakukan pengujian sistem. Pengujian ini bertujuan untuk memastikan bahwa semua komponen berfungsi dengan baik dan sistem dapat menangani aliran data sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan. Berbagai skenario pengujian harus dilakukan untuk mengevaluasi kinerja sistem dalam kondisi normal dan ekstrem. Setelah pengujian selesai dan sistem dinyatakan siap, implementasi dapat dilakukan. Setelah sistem beroperasi, pemeliharaan rutin diperlukan untuk memastikan bahwa sistem tetap berfungsi dengan baik. Pemantauan kinerja dan penanganan masalah yang muncul juga menjadi bagian penting dari pemeliharaan sistem TDM. Salah satu tantangan utama dalam implementasi TDM adalah potensi pemborosan bandwidth. Pada Synchronous TDM, jika beberapa pengguna tidak aktif, slot waktu yang dialokasikan tetap terbuang. Solusi untuk mengatasi masalah ini melibatkan penggunaan A Synchronous TDM yang lebih efisien dalam alokasi slot waktu. Latensi dapat menjadi masalah dalam sistem TDM, terutama jika jumlah pengguna meningkat. Latensi tinggi dapat memengaruhi pengalaman pengguna, terutama dalam aplikasi real-time. Oleh karena itu, penting untuk merancang sistem dengan slot waktu yang optimal untuk meminimalkan latensi. Implementasi TDM memerlukan manajemen yang kompleks, terutama dalam hal pengelolaan slot waktu
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 181 secara dinamis. Sistem harus mampu melacak aktivitas pengguna dan mengalokasikan slot waktu berdasarkan kebutuhan, yang memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak yang canggih. F. Keuntungan dan Kerugian TDM Keuntungan Time Division Multiplexing (TDM) antara lain: 1. Salah satu keuntungan utama TDM adalah efisiensi dalam penggunaan saluran komunikasi. Dengan membagi waktu menjadi slot, TDM memungkinkan beberapa sinyal untuk berbagi satu saluran secara bersamaan. Hal ini meningkatkan kapasitas saluran dan mengurangi kebutuhan akan infrastruktur tambahan. 2. TDM dapat memberikan kualitas layanan yang stabil, terutama dalam aplikasi yang memerlukan transmisi data yang konsisten, seperti telepon dan video konferensi. Dengan pengaturan slot waktu yang teratur, TDM memastikan bahwa setiap pengguna memiliki kesempatan yang sama untuk mengirimkan data, yang mengurangi kemungkinan gangguan. 3. TDM memiliki pengaturan yang lebih sederhana dibandingkan dengan teknik multiplexing lainnya, seperti Frequency Division Multiplexing (FDM) atau Code Division Multiplexing (CDM). Sistem TDM membutuhkan perangkat keras yang lebih sedikit dan lebih mudah untuk diimplementasikan, sehingga mengurangi kompleksitas. 4. Dalam TDM, setiap pengguna dijamin mendapatkan slot waktu untuk mengirim data. Ini penting dalam aplikasi yang sensitif terhadap waktu, di mana keberlangsungan transmisi sangat diperlukan. Pengguna tidak perlu
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 182 khawatir tentang kehilangan kesempatan untuk mengirimkan data mereka. 5. TDM memungkinkan manajemen sumber daya yang lebih baik karena alokasi slot waktu dapat dilakukan secara terencana. Ini membantu dalam merencanakan kapasitas sistem dan mengoptimalkan penggunaan bandwidth. Kerugian Time Division Multiplexing (TDM) diantaranya: 1. Potensi pemborosan bandwidth. Jika beberapa pengguna tidak aktif atau tidak memiliki data untuk dikirimkan, slot waktu yang dialokasikan tetap terbuang. Hal ini dapat mengurangi efisiensi keseluruhan sistem komunikasi. 2. Latensi adalah waktu yang diperlukan untuk mentransmisikan data dari sumber ke tujuan. Dalam sistem TDM, terutama yang menggunakan slot waktu tetap, latensi dapat meningkat jika banyak pengguna berpartisipasi. Pengguna mungkin harus menunggu giliran mereka untuk mendapatkan slot waktu, yang dapat memengaruhi pengalaman pengguna, terutama dalam aplikasi real-time. 3. Memiliki fleksibilitas terbatas dalam penyesuaian alokasi sumber daya. Dalam situasi di mana permintaan data bervariasi secara signifikan, sistem mungkin tidak dapat menyesuaikan slot waktu dengan cepat untuk memenuhi kebutuhan pengguna yang berubah-ubah. 4. Meskipun TDM memiliki pengaturan yang lebih sederhana, manajemen sistem yang baik tetap diperlukan. Dalam A Synchronous TDM, sistem harus mampu melacak aktivitas pengguna dan
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 183 mengalokasikan slot waktu secara dinamis, yang memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak yang lebih kompleks. 5. Kinerja TDM sangat tergantung pada pengaturan slot waktu yang tepat. Jika terjadi kesalahan dalam alokasi slot waktu, dapat mengakibatkan gangguan dalam transmisi data dan menurunkan kualitas komunikasi. Kesalahan dalam penjadwalan dapat berdampak negatif pada pengalaman pengguna.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 184 DAFTAR PUSTAKA Ali, R., dan H. Farhad. (2003). Time Constraint M/M/1 Queue. Teheran: Faculty of Electrical and Computer Departemen of School of Engineering University of Tehran. Mir, N. F. (2006). Computer and Communication Network. 6th ed. New Jersey: Prentice Hall Ray, H. (2007). Telecommunication and Data Communication Handbook. New York: McGraw-Hill. Savira R., Andrijani S. (2024). Implementasi dan Pengaruh Time Division Multiplexing (TDM) terhadap Kualitas Transmisi Sinyal. Uranus: Jurnal Ilmiah Teknik Elektro, Sains dan Informatika. Vol 2(4) :92-101. Stalling, W. (2000). Data and Computer Communication. 6th ed. New Jersey: Prentice Hall
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 185 BAB 10 DEFINISI JARINGAN, PERBEDAAN JARINGAN CIRCUIT SWITCH, JARINGAN PACKET SWITCH DAN JARINGAN VIRTUAL PACKET SWITCH Oleh Norma Ningsih, S.ST., M.T. A. Definisi Jaringan Apa yang dimaksud Jaringan? Mengapa jaringan itu penting? Pada sub bab ini akan membahas hal mendasar yang cukup penting terkait jaringan dalam komunkasi modern. 1. Definisi Umum Jaringan Telekomunikasi Infrastruktur yang dikenal sebagai jaringan komputer memungkinkan berbagai perangkat elektronik, termasuk komputer, tablet, smartphone, dan perangkat lainnya, untuk terhubung satu sama lain dan berkomunikasi satu sama lain. Secara umum, jaringan komputer memungkinkan berbagai perangkat yang terhubung bertukar data dan sumber daya. Hal ini dapat dilakukan baik secara lokal di dalam satu gedung atau area terbatas maupun secara global melalui internet. Berbagai aspek kehidupan modern memerlukan jaringan komputer, seperti dalam komunikasi, kesehatan, pendidikan dan sebagainya.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 186 Tujuan utama pembuatan jaringan komputer adalah untuk mentranfer informasi dan saling berbagi sumber daya (resource sharing), anatara lain sebagai berikut: a. Berbagi koneksi internet. b. Berbagi Printer dan perangkat lain. c. Berbagi file. d. Bemain game di banyak computer. Jaringan komputer merupakan kumpulan dari beberapa host dan konektivitasnya. Host yang dimaksud adalah sebuah pc komputer, laptop, mini pc, tablet dan perangkat sejenis lainnya. sedangkan konektivitas adalah media penghubung yang dapat berupa wire (kabel) atau wireless (tanpa kabel). 2. Model Jaringan Ada model atau cara pembagian sumber daya yang mungkin terjadi saat perangkat atau komputer dihubungkan untuk membentuk jaringan. Siapa yang melakukan pengaturan dan bagaimana pengaturan dilakukan diatur oleh model ini. Model pertama adalah model yang dikenal dengan client server. Pada model ini terdapat device yang berfungsi sebagai server untuk menyediakan layanan dan client yang merupakan device pengguna layanan. Komputer server memiliki berbagai macam tugas diantaranya adalah membuat user bisa login dari semua komputer dijaringan, menyediakan service pengalamatan IP, service file sharing dan sebagainya.
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 187 Model jaringan client server merupakan model yang umum digunakan saat ini karena memberikan pengontrolan dari tempat terpusat. Dengan model sentralisasi ini, menjadikan pengaturan menjadi lebih mudah seperti mengatur siapa saja yang boleh login ke dalam sistem, pembatasan penggunaan resource dan sebagainya. Model kedua adalah jaringan peer to peer dimana semua komputer memiliki kedudukan yang sama, tidak ada yang namanya server dan tidak ada yang namanya client. Komputer-komputer saling terhubung dan memiliki hak untuk menentukan kebijakan pada komputernya masing- masing. Peer to peer umumnya cocok digunakan pada jaringan kecil karena cara kerjanya yang menghabiskan banyak bandwith jaringan lokal. contoh layanan yang menerapkan konsep peer to peer adalah napster dan bitTorent. 3. Media Transmisi Media transmisi berfungsi sebagai jalur yang menghubungkan pengirim ke penerima. Secara umum, media transmisi terbagi menjadi dua kategori: guided media dan unguided media. Media yang dipandu termasuk kabel twisted pair, kabel koaksial, dan serat optik (fiber optic). Gelombang radio, gelombang mikro, dan infra merah termasuk dalam kategori unguided media. Setiap media transmisi memiliki kemampuan untuk mengirimkan data dengan kecepatan yang berbeda, tergantung pada kecepatan pengiriman, bandwith, dan jarak transmisi. Kapasitas kanal masing-masing media transmisi dipengaruhi oleh besarnya bandwith yang dimiliki oleh media transmisi. Dalam kebanyakan kasus,
DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI 188 media transmisi yang digabungkan dengan guided media memiliki ketahanan. Setiap media transmisi memiliki kemampuan untuk mengirimkan data dengan kecepatan yang berbeda, tergantung pada kecepatan pengiriman, bandwith, dan jarak transmisi. Kapasitas kanal setiap media transmisi bergantung pada besarnya bandwith yang dimilikinya. Secara umum, media transmisi yang termasuk dalam guided media lebih tahan terhadap gangguan transmisi dibandingkan dengan unguided media. 4. Switching dalam Telekomunikasi Perangkat jaringan yang disebut switch menghubungkan berbagai perangkat dalam jaringan dan memungkinkan pertukaran data di antara mereka. Fungsi utama switch adalah untuk menerima paket data dari satu perangkat, memeriksa alamat tujuan paket, dan kemudian mengirimkannya ke perangkat yang sesuai. Switch bekerja pada lapisan data link (Layer 2) dalam model Open Systems Interconnection (OSI). Dengan membuat domain collision terpisah untuk setiap port, switch dapat mengurangi kemacetan jaringan dan memungkinkan setiap perangkat yang terhubung ke switch untuk berkomunikasi dengan perangkat lain tanpa mengganggu lalu lintas jaringan lainnya. Selain itu, switch mendukung fitur canggih seperti link aggregation, Quality of Service (QoS), dan VLAN (Virtual Local Area Network), yang meningkatkan kinerja dan keamanan. Kemampuan switch, yaitu mentransmisikan paket data ke perangkat yang tepat, menghemat bandwith jaringan. Switch dapat menangani lebih dari dua port sekaligus, memungkinkan komunikasi simultan. Selain itu,