Sinyal RF, INFRARED, BLUETOOTH, Wi-Fi, ENCODING.

1.SINYAL RF

    Sinyal RF merupakan gelombang elektromagnetik yang digunakan oleh sistem komunikasi untuk mengirim informasi melalui udara dari satu titik ke titik lain. Sinyal RF telah digunakan selama beberapa tahun.  Sinyal RF juga merupakan sarana umum untuk mengirim data melalui jaringan wireless.

Sifat-sifat SINYAL RF 

    Amplitudo mengindikasikan kekuatan sinyal. Ukuran untuk amplitudo biasanya berupa energi yang dianalogikan dengan jumlah usaha yang digunakan seseorang pada waktu mengendarai sepeda untuk mencapai jarak tertentu. Energi, dalam konteks sinyal elektromagnetik, menggambarkan jumlah energi yang diperlukan untuk mendorong sinyal pada jarak tertentu. Saat energi meningkat, jaraknya pun juga bertambah.

    Saat sinyal radio merambat melalui udara, sinyal tersebut kehilangan amplitudo. Jika jarak antara pengirim dan penerima bertambah, amplitudo sinyal menurun secara eksponensial. Pada lingkungan yang terbuka, di mana tidak ada rintangan, sinyal RF mengalamai apa yang disebut para engineer sebagai free-space loss yang merupakan bentuk dari pelemahan. Kondisi tersebut menyebabkan sinyal yang telah dimodulasi melemah secara eksponensial saat sinyal merambat semakin jauh dari antena. Oleh karena itu, sinyal harus memiliki cukup energi untuk mencapai jarak di mana tingkat sinyal bisa diterima sesuai yang dibutuhkan receiver. Frekuensi menyatakan beberapa kali sinyal berulang setiap detiknya. Satuan frekuensi adalah Hertz (Hz) yang merupakan jumlah siklus yang muncul setiap detik. Sebagai contoh, LAN nirkabel 802.11 beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz yang berarti mencakup 2.400.000.000 siklus per detik. Interval berkaitan dengan seberapa jauh suatu sinyal tetap konstan pada titik acuan.

2. INFRARED

    Infrared (IR) cahaya adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang daripada cahaya tampak, membentang dari tepi merah nominal dari spektrum yang terlihat pada 0,74 mikrometer (pM) menjadi 300 pM. Rentang panjang gelombang sesuai dengan rentang frekuensi sekitar 1-400 THz, dan termasuk sebagian besar radiasi termal yang dipancarkan oleh benda-benda di dekat suhu kamar. Cahaya inframerah yang dipancarkan atau diserap oleh molekul ketika mereka mengubah rotasi-getaran gerakan mereka. Adanya radiasi inframerah pertama kali ditemukan pada 1800 oleh astronom William Herschel.

Kelebihan Infrared :

-Bebas Pulsa.

-Bisa dilakukan kapan saja karena tak menggunakan sinyal.

-Penggunaannya sangat mudah karena termasuk alat yang sederhana.

Kekurangan Infrared :

-Kedua lubang Inframerah harus berhadapan satu sama lain, sehingga agak menyulitkan kita dalam mentransfer data.

-Bahaya bagi mata, Jadi JANGAN sekali-kali menyorotkan Inframerah ke mata anda.

    Seperti dikatakan di atas, banyak ponsel keluaran terbaru yang tidak dilengkapi Inframerah. Sehingga apabila ponsel kita adalah ponsel keluaran lama yang hanya dilengkapi Inframerah tanpa dilengkapi Bluetooth, kita tidak dapat meminta data dari ponsel terbaru tersebut.

3. BLUETOOTH

    Bluetooth adalah spesifikasi industri untuk jaringan kawasan pribadi (personal area networks atau PAN) tanpa kabel. Bluetooth menghubungkan dan dapat dipakai untuk melakukan tukar-menukar informasi di antara peralatan-peralatan. Spesifiksi dari peralatan Bluetooth ini dikembangkan dan didistribusikan oleh kelompok Bluetooth Special Interest Group. Bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 Ghz dengan menggunakan sebuah frequency hopping traceiver yang mampu menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real time antara host-host bluetooth dengan jarak terbatas.Kelemahan teknologi ini adalah jangkauannya yang pendek dan kemampuan transfer data yang rendah.

Kelebihan Bluetooth :

-Bluetooth dapat menembus dinding, kotak, dan berbagai rintangan lain walaupun jarak transmisinya hanya sekitar 30 kaki atau 10 meter

-Bluetooth tidak memerlukan kabel ataupun kawat

-Bluetooth dapat mensinkronisasi basis data dari telepon genggam ke komputer

-Dapat digunakan sebagai perantara modem

Kekurangan Bluetooth : 

-Penyaluran Gelombang dan keterbatasan operasional yang tidak konsisten di seluruh dunia.  

-Konsumsi Power yang cukup tinggi jika dibandingkan dengan beberapa standar lainnya, membuat masa pakai baterai berkurang dan panas.

4. WI-FI  

     Wi-Fi adalah sebuah teknologi terkenal yang memanfaatkan peralatan elektronik untuk bertukar data secara nirkabel (menggunakan gelombang radio) melalui sebuah jaringan komputer, termasuk koneksi Internet berkecepatan tinggi. Wi-Fi Alliance mendefinisikan Wi-Fi sebagai "produk jaringan wilayah lokal nirkabel (WLAN) apapun yang didasarkan pada standar Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11". Meski begitu, karena kebanyakan WLAN zaman sekarang didasarkan pada standar tersebut, istilah "Wi-Fi" dipakai dalam bahasa Inggris umum sebagai sinonim "WLAN".

    Sebuah alat yang dapat memakai Wi-Fi (seperti komputer pribadi, konsol permainan video, telepon pintar, tablet, atau pemutar audio digital) dapat terhubung dengan sumber jaringan seperti Internet melalui sebuah titik akses jaringan nirkabel. Titik akses (atau hotspot) seperti itu mempunyai jangkauan sekitar 20 meter (65 kaki) di dalam ruangan dan lebih luas lagi di luar ruangan. Cakupan hotspot dapat mencakup wilayah seluas kamar dengan dinding yang memblokir gelombang radio atau beberapa mil persegi — ini bisa dilakukan dengan memakai beberapa titik akses yang saling tumpang tindih.

Kelebihan Wi-fi :

    Memungkinkan LAN untuk digunakan tanpa kabel, biasanya mengurangi biaya penyebaran jaringan dan ekspansi. Ruang di mana kabel tidak dapat dijalankan, seperti area outdoor dan bangunan bersejarah, dapat menggunakan LAN Wireless.

    Harga Wi-Fi terus turun, membuat Wi-Fi merupakan pilihan yang sangat ekonomis mengenai jaringan

Produk Wi-Fi tersedia di pasar secara luas.

    Wi-Fi jaringan dukungan roaming, di mana sebuah stasiun klien mobile seperti komputer laptop dapat berpindah dari satu jalur akses ke jalur akses yang lainnya

    Wi-Fi adalah perangkat standar global. Tidak seperti operator selular, klien Wi-Fi yang sama bekerja di berbagai negara di seluruh dunia.

    Tersebar Luas di lebih dari 250.000 tempat umum, jutaan rumah, perusahaan dan universitas di seluruh dunia.

    Protokol baru untuk Kualitas Layanan (WMM) dan mekanisme power saving (WMM Power Save) membuat Wi-Fi lebih sesuai untuk aplikasi yang latency-sensitif (seperti suara dan video) dan perangkat kecil berbentuk-faktor.

Kekurangan Wi-fi :

Penyaluran Gelombang dan keterbatasan operasional yang tidak konsisten di seluruh dunia.

    Konsumsi Power yang cukup tinggi jika dibandingkan dengan beberapa standar lainnya, membuat masa pakai baterai berkurang dan panas.

    Jaringan WiFi memiliki rentang yang terbatas. Sebuah router WiFi rumah mungkin memiliki kisaran 45m (150ft) indoor dan 90 juta (300ft) di luar rumah.

    WiFi menggunakan spektrum 2.4GHz tanpa izin, dimana yang sering bertabrakan dengan perangkat lain seperti Bluetooth, oven microwave, telepon tanpa kabel, atau perangkat pengirim video, banyak lainnya. Hal ini dapat menyebabkan penurunan kinerja.

    Jalur akses dapat digunakan untuk mencuri informasi pribadi dan rahasia ditransmisikan dari konsumen WiFi.

    Intervensi pada jalur akses tertutup atau dienkripsi dengan jalur akses terbuka yang lainnya pada saluran yang sama atau dekat dapat mencegah akses ke jalur akses yang terbuka oleh orang lain di daerah tersebut. Ini menimbulkan masalah tinggi di daerah kepadatan tinggi seperti blok apartemen besar di mana banyak penduduk beroperasi poin akses WiFi.

    Jalur akses gratis dapat digunakan oleh orang tak dikenal dan berbahaya untuk melakukan serangan yang akan sangat sulit untuk melacak di luar jalur akses pemilik.

5. ENCODING

        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)