Encoding adalah proses untuk mengubah sinyal ke dalam bentuk yang dioptimasi untuk keperluan komunikasi data dan penyimpanan data. Kedua hal inilah yang saling mendukung untuk mengubah bentuk sinyal sehingga bisa disalurkan dari pengirim ke penerima. Dalam hal modulasi, komunikasi data ada yang menggunakan sinyal digital. Tetapi komunikasi ini memiliki kelemahan yaitu jarak tempuh yang tidak terlalu besar akibat pengaruh noise berupa redaman yang terjadi pada media transmisi. Sedangkan komunikasi data menggunakan sinyal analog jarak tempuhnya akan menjadi lebih besar.
Sinyal digital adalah sinyal diskrit dengan pulsa tegangan diskontinyu. Tiap pulsa adalah elemen sinyal data biner diubah menjadi elemen – elemen sinyal.
Spektrum sinyal : disain sinyal yang bagus harus mengkonsentrasikan kekuatan transmisinya pada daerah tengah dari bandwidth transmisi; untuk mengatasi distorsi dalam penerimaan sinyal digunakan disain kode yang sesuai dengan bentuk dari spektrum sinyal transmisi.
Elemen sinyal adalah tiap pulsa dari sinyal digital. Data binary ditransmisikan dengan meng-encoder-kan tiap bit data menjadi elemen-elemen sinyal.
Ketentuan :
- Unipolar: Semua elemen-elemen sinyal dalam bentuk yang sama yaitu positif semua atau negatif semua.
- Polar :adalah elemen-elemen sinyal dimana salah satu state logic dinyatakan oleh level tegangan positif dan sebaliknya oleh tegangan negatif
- Rating Data : Rating data transmisi data dalam bit per secon
- Durasi atau panjang suatu bit: Waktu yang dibutuhkan pemancar untuk memancarkan bit
- Rating modulasi
- Rating dimana level sinyal berubah
- Diukur dalam bentuk baud=elemen-elemen sinyal per detik
- Tanda dan ruang
- Biner 1 dan biner 0 berturut-turut
- Modulation rate adalah kecepatan dimana level sinyal berubah, dinyatakan dalam bauds atau elemen sinyal per detik.
- Istilah mark dan space menyatakan digit binary ’1′ dan ’0′.
Tugas-tugas receiver dalam mengartikan sinyal-sinyal digital :
- receiver harus mengetahui timing dari tiap bit
- receiver harus menentukan apakah level sinyal dalam posisi bit high(1) atau low(0).
Tugas-tugas ini dilaksanakan dengan men-sampling tiap posisi bit pada tengah-tengah interval dan membandingkan nilainya dengan threshold.
Faktor yang menentukan sukses dari receiver dalam mengartikan sinyal yang datang :
- Data rate (kecepatan data) : peningkatan data rate akan meningkatkan bit error
rate (kecepatan error dari bit).
- S/N : peningkatan S/N akan menurunkan bit error rate.
- Bandwidth : peningkatan bandwidth dapat meningkatkan data rate.
Lima faktor yang perlu dinilai atau dibandingkan dari berbagai teknik komunikasi :
- Spektrum sinyal : disain sinyal yang bagus harus mengkonsentrasikan kekuatan transmisinya pada daerah tengah dari bandwidth transmisi; untuk mengatasi distorsi dalam penerimaan sinyal digunakan disain kode yang sesuai dengan bentuk dari spektrum sinyal transmisi.
- Clocking : menentukan awal dan akhir dari tiap posisi bit dengan mekanisme synchronisasi yang berdasarkan pada sinyal transmisi.
- Deteksi error : dibentuk dalam skema fisik encoding sinyal.
- Interferensi sinyal dan Kekebalan terhadap noise
- Biaya dan kesulitan : semakin tinggi kecepatan pensinyalan untuk memenuhi data rate yang ada, semakin besar biayanya.
Perlu diketahui
- Waktu bit saat mulai dan berakhirnya
- Level sinyal
Faktor-faktor penerjemahan sinyal yang sukses :
- Perbandingan sinyal dengan noise(gangguan)
- Rating data
- Bandwidth
- Perbandingan Pola-Pola Encoding
- Spektrum sinyal : Kekurangan pada frekuensi tinggi mengurangi bandwidth yang dibutuhkan. Kekurangan pada komponen dc menyebabkan kopling ac melalui trafo menimbulkan isolasi Pusatkan kekuatan sinyal di tengah bandwidth
- Clocking
- Sinkronisasi transmiter dan receiver
- Clock eksternal
- Mekanisme sinkronisasi berdasarkan sinyal
- Pendeteksian error
- Dapat dibangun untuk encoding sinyal
- Interferensi sinyal dan kekebalan terhadap noise
- Beberapa code lebih baik daripada yang lain
- Harga dan Kerumitan
- Rating sinyal yang lebih tinggi(seperti kecepatan data) menyebabkan harga semakin tinggi
- Beberapa code membutuhkan rating sinyal lebih tinggi
Pola –Pola encoding :
- Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
- Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)
- Bipolar-AMI
- Pseudoternary
- Manchester
- Differential Manchester
- B8ZS
- HDB3
Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) : yaitu suatu kode dimana suatu transisi (low ke high atau high ke low) pada awal suatu bit time akan dikenal sebagai binary ’1′ untuk bit time tersebut; tidak ada transisi berarti binary ’0′. Sehingga NRZI merupakan salah satu contoh dari differensial encoding.
- Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) dalam kesatuan
- Pulsa tegangan konstan untuk durasi bit
- Data dikodekan / diterjemahkan sebagai kehadiran(ada) atau ketiadaan sinyal transisi saat permulaan bit time
- Transisi (dari rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) merupakan biner 1
- Tidak ada transisi untuk biner 0
- Sebagai contoh encoding differential
Keuntungan differensial encoding :
- lebih kebal noise
- tidak dipengaruhi oleh level tegangan.
Kelemahan dari NRZ-L maupun NRZI :
- keterbatasan dalam komponen dc dan kemampuan synchronisasi yang buruk
NRZ
Bipolar with 8-Zeros Substitution (B8ZS) yaitu suatu kode dimana :
- jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah positif, maka 8 nol dari oktaf tersebut di-encode sebagai 000+ -0-
- jika terjadi oktaf dari semua nol dan pulsa tegangan terakhir yang mendahului oktaf ini adalah negatif, maka 8 nol dari oktaf tersebut di-encode sebagai 000-+0+ -.
High-density bipolar-3 zeros (HDB3) : yaitu suatu kode dimana menggantikan string-string dari 4 nol dengan rangkaian yang mengandung satu atau dua pulsa atau disebut kode violation, jika violation terakhir positive maka violation ini pasti negative dan sebaliknya.
Pendeteksi Error
Masalah yang harus dihadapi dalam sistem komunikasi apapun adalah terjadinya/adanya error/kesalahan yang menyebabkan sistem tersebut tidak sesuai dengan yang diinginkan. Hal ini terjadi juga pada sistem komunikasi data. Masalah utama dalam komunikasi data adalah realibility. Sinyal yang dikirim melalui medium tertentu dapat mengalami pelemahan, distorsi, dan adanya keterbatasan bandwidth. Hal tersebut dapat membuat data yang dikirim menjadi rusak, hilang, berubah, atau terduplikasi. Kesalahan/error yang terjadi tersebut dapat diakibatkan oleh berbagai hal seperti kesalahan dalam transmisi (hardware), network interface, interferensi elektrik, noise (misal thermal noise), koneksi, dll.
Berikut ini akan dijelaskan beberapa jenis Metode Error Checking :
1. Parity Bit
Metode parity bit adalah untuk mendeteksi bit error dengan asynchronous dan transmisi synchronous yang berorientasi karakter. Pada suatu skema bahwa transmitter memberikan bit tambahan (parity bit) untuk setiap karakter pokok yang ditransmisi. Parity bit adalah suatu fungsi dari bit untuk melapisi karakter yang sedang ditransmisi, menerima masing-masing karakter kemudian melakukan fungsi yang sama untuk karakter lain, membandingkan hasil dengan parity bit yang diterima.
2. CYCLIC REDUNDANCY CHECK (CRC)
CRC (Cyclic Redundancy Check) adalah algoritma untuk memastikan integritas data dan mengecek kesalahan pada suatu data yang akan ditransmisikan atau disimpan. Data yang hendak ditransmisikan atau disimpan ke sebuah media penyimpanan rentan sekali mengalami kesalahan, seperti halnya noise yang terjadi selama proses transmisi atau memang ada kerusakan perangkat keras. Untuk memastikan integritas data yang hendak ditransmisikan atau disimpan, CRC dapat digunakan. CRC bekerja secara sederhana, yakni dengan menggunakan perhitungan matematika terhadap sebuah bilangan yang disebut sebagai Checksum, yang dibuat berdasarkan total bit yang hendak ditransmisikan atau yang hendak disimpan.
Dalam transmisi jaringan, khususnya dalam jaringan berbasis teknologi Ethernet, checksum akan dihitung terhadap setiap frame yang hendak ditransmisikan dan ditambahkan ke dalam frame tersebut sebagai informasi dalam header atau trailer. Penerima frame tersebut akan menghitung kembali apakah frame yang ia terima benar-benar tanpa kerusakan, dengan membandingkan nilai frame yang dihitung dengan nilai frame yang terdapat dalam header frame. Jika dua nilai tersebut berbeda, maka frame tersebut telah berubah dan harus dikirimkan ulang.
CRC didesain sedemikian rupa untuk memastikan integritas data terhadap degradasi yang bersifat acak dikarenakan noise atau sumber lainnya (kerusakan media dan lain-lain). CRC tidak menjamin integritas data dari ancaman modifikasi terhadap perlakukan yang mencurigakan oleh para hacker, karena memang para penyerang dapat menghitung ulang checksum dan mengganti nilai checksum yang lama dengan yang baru untuk membodohi penerima.
3. AUTOMATIC REPEAT REQUEST (ARQ)
Automatic Repeat reQuest (ARQ), juga dikenal sebagai Ulangi otomatis Query, adalah metode error-kontrol untuk transmisi data yang menggunakan acknowledgment (pesan yang dikirim oleh penerima menunjukkan bahwa ini benar menerima data frame atau paket) dan timeout (ditentukan periode waktu diperbolehkan untuk berlalu sebelum pengakuan harus diterima) untuk mencapai transmisi yang handal data melalui layanan tidak bisa diandalkan. Jika pengirim tidak menerima pemberitahuan sebelum timeout, biasanya kembali mentransmisikan frame / paket sampai pengirim menerima pengakuan atau melebihi jumlah yang telah ditentukan re-transmisi.
Jenis protokol ARQ termasuk
a) Stop-dan-wait ARQ
b) Go-Back-N ARQ
c) Ulangi ARQ Selektif
Protokol ini berada di Lapisan data Link atau Transport dari model OSI.
a) stop and wait
Informasi tentang Stop-dan-tunggu permintaan repreat otomatis (Stop-dan-tunggu ARQ)
Stop-dan-tunggu permintaan repreat otomatis (berhenti-dan-tunggu ARQ) merupakan koreksi kesalahan teknik di mana pengirim mengirimkan suatu blok data dan kemudian menunggu acknowledgment sebelum transmisi
b) Go Back N ARQ
Go-Back-N ARQ adalah contoh khusus dari permintaan ulang otomatis (ARQ) protokol, di mana proses pengiriman terus mengirimkan sejumlah frame ditentukan oleh ukuran jendela bahkan tanpa menerima pengakuan (ACK) paket dari penerima. Ini adalah kasus khusus dari protokol sliding window umum dengan mengirimkan ukuran jendela N dan menerima ukuran jendela 1. Proses penerima melacak nomor urutan frame berikutnya mengharapkan untuk menerima, dan mengirimkan nomor yang dengan setiap ACK yang dikirimkan. Penerima akan mengabaikan setiap frame yang tidak memiliki nomor urut yang tepat itu mengharapkan - apakah frame yang merupakan "masa lalu" duplikat dari bingkai itu sudah ACK'ed [1] atau apakah frame yang merupakan "masa depan" bingkai masa lalu paket terakhir itu sedang menunggu. Setelah pengirim telah mengirimkan semua frame di jendela, itu akan mendeteksi bahwa seluruh frame frame yang hilang sejak pertama beredar, dan akan kembali ke nomor urutan ACK terakhir yang diterima dari proses penerima dan isi jendela dimulai dengan bingkai tersebut dan melanjutkan proses lagi.
Go-Back-N ARQ adalah penggunaan yang lebih efisien sambungan dari Stop-dan-tunggu ARQ, karena tidak seperti menunggu suatu pengakuan untuk setiap paket, koneksi masih digunakan sebagai paket yang sedang dikirim. Dengan kata lain, selama waktu yang seharusnya dapat dihabiskan menunggu, lebih banyak paket yang sedang dikirim. Namun, metode ini juga mengakibatkan frame mengirimkan beberapa kali - jika frame apapun telah hilang atau rusak, atau ACK yang mengakui mereka adalah hilang atau rusak, maka frame dan semua frame berikut di jendela (bahkan jika mereka telah diterima tanpa kesalahan) akan akan kembali dikirim. Untuk menghindari hal ini, ARQ Ulangi Selektif dapat digunakan
c) Selective Reject
Informasi tentang Selektif-menolak permintaan ulang secara otomatis (Selective-reject ARQ)
Selektif-menolak permintaan ulang otomatis (selektif-menolak ARQ) adalah teknik error kontrol yang dalam pengiriman hanya memancarkan kembali blok yang salah
Topik lain sumber daya pada Sistem Komunikasi yang terkait dengan Selective-menolak permintaan ulang otomatis meliputi:
- Pengakuan (Ack)
- Go-back-N otomatis mengulangi permintaan (Go-back-N ARQ)
- Stop-dan-tunggu permintaan repreat otomatis (Stop-dan-tunggu ARQ)
- Negatif pengakuan (NACK)
