Pada jejak kali ini akan membahas sistem komunikasi data untuk memenuhi kompetensi dalam struktur kurikulum 2013. Sistem Komunikasi data merupakan salah satu dari kompetensi inti dan kompetensi dasar (KIKD) di mata pelajaran Sistem Pengendali Elektronik kelas XII.
Perlu diingat bahwa dalam melakukan komunikasi dibutuhkan 4 komponen, yaitu :
- pengirim pesan sebagai sumber,
- pesan sebagai data atau informasi yang dikirimkan,
- penerima pesan sebagai tujuan, dan
- media yang digunakan untuk menyampaikan pesan tersebut.
Berikut merupakan gambaran dari blok diagram komunikasi :
Saat penerima menerima pesan maka yang dilakukan adalah memberi respon berupa feedback, sehingga komunikasi terjadi dua arah yaitu antara pengirim dan penerima saling berkomunikasi.
Aplikasi Komunikasi
Komunikasi pada kenyataannya tidak hanya digunakan oleh tiap orang, tetapi juga untuk antar lembaga, sehingga komunikasi dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang mendukung terjadinya proses saling tukar menukar pesan melalui suatu media tertentu yang dilakukan oleh orang, instansi atau lembaga.
Pesan yang disampaikan dalam komunikasi dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu pesan berupa data dan pesan berupa informasi. Sedangkan pengertian data dan informasi dapat dijelaskan sebagai berikut :
a. Pesan dikatakan data apabila berupa suatu fakta dari suatu kejadian, data dapat berupa audio, gambar, karakter, video. Data belum dapat digunakan sebagai informasi, dan data setelah mengalami suatu proses tertentu baru disebut sebagai informasi. Sebagai contoh data yang dibaca dari sebuah sensor suhu adalah fakta pengukuran yang dilakukan berdasarkan kondisi suhu di suatu ruang pada saat tertentu.
b. Pesan yang merupakan hasil olahan data disebut sebagai Informasi, dan sebuah informasi terbentuk dari struktur data yang dapat memberi keterangan lebih umum dan lebih lengkap.
Sistem komunikasi berdasarkan cara pengiriman pesan dibedakan menjadi 2, yaitu :
a. Sistem satu arah (Simplex) merupakan suatu sistem komunikasi dimana pengirim pesan hanya melakukan pengiriman pesan tanpa harus menerima respon dari penerima pesan, artinya pengirim terus menerus mengirimkan pesan tanpa perduli apakah pesan diterima atau tidak dengan tujuan kemanapun. Sebagai contoh penerapan sistem komunikasi ini pada sistem siaran stasiun radio, stasiun televisi, WEB statis.
b. Sistem dua arah (Duplex) merupakan sistem komunikasi dua arah yaitu disamping mengirimkan pesan juga menerima pesan dan respon dari lawan komunikasi, secara teknis dilakukan dengan metode Full Duplex dan Half Duplex. Sebagai contoh penerapan sistem ini adalah pada sistem komunikasi telepon, penggunaan SMS, konferensi jarak jauh, WEB interaktif, e-mail, transaksi elektronika (ATM) juga untuk sistem otomasi dan sistem kontrol industri dsb.
– HALF DUPLEX
Half duplex adalah salah satu bentuk komunikasi yang pengiriman sinyalnya secara bergantian dengan waktu yang berbeda. Bersifat one to one atau one to many. Kedua stasiun dapat melakukan transmisi tetapi hanya sekali dalam suatu waktu atau secara bergantian. Seorang pengguna tidak dapat bebicara dan mendengar (mengirim atau menerima informasi percakapan apabila lawan bicaranya sedang mengirim informasi atau berbicara. Contohnya: HT (Handytalky).
– FULL DUPLEX
Sinyal dikirim secara bersamaan dalam satu waktu. Contohnya: Telephone atau Handphone. Suatu sistem komunikasi dikatakan full duplex jika pada sistem komunikasi ini dapat mengirimkan data dalam dua arah pada waktu yang sama. Biasanya pada sistem ini memiliki dua kanal yang terpisah untuk setiap arahnya. Jaringan-jaringan komputer banyak memanfaatkan metode pengiriman ini karena biayanya yang lebih murah. Contoh : Saat kita komunikasi dengan telepon atau handphone, kita bisa komunikasi secara bersamaan.
Perkembangan sistem komunikasi bisnis juga berimbas pada kehidupan produksi di pabrik atau industri penghasil barang, yaitu dengan berkembangnya teknologi sistem kontrol dan otomasi mesin produksi yang membutuhkan sistem komunikasi data.
Sebuah industri manufaktur Ing. Witke mengembangkan sistem komunikasi data dengan kecepatan tinggi guna mendukung kebutuhan komunikasi data baik dalam kota maupun antar kota, jaringan meliputi rumah sakit, pabrik, industri, perpustakaan, internet, sekolah, rumah tinggal. Adapun konsep sistem jaringan digambarkan sebagai berikut:
Untuk pengembangan komunikasi data di industri telah banyak dikembangkan seperti CAN BUS, MOD BUS, FIELD BUS dsb, yang kesemua itu merupakan komunikasi data digital yang digunakan untuk pengendalian dan otomasi di industri atau pabrik. Berikut merupakan model komunikasi data pada industri (versi ADAM.NET) yang diaplikasikan dalam sebuah industri:
OSI ( Open System Interconnection )
Open System Interconnection ( OSI ) diperkenalkan oleh International Standart Organitation (ISO). OSI mendefinisikan sistem sebagai himpunan dari satu atau lebih komputer beserta perangkat lunaknya, terminal, operator, proses, serta alat penyalur informasi lainnya yang dapat melaksanakan pengolahan dan penyaluran operasi sistem.
OSI menggunakan tujuh lapisan/layer dimana tiap layer berdiri sendiri tetapi fungsi dari masing-masing layer bergantung dari keberhasilan operasi layer sebelumnya.
Fungsi setiap Layer pada model OSI :
Kode dalam Sistem Komunikasi Data
a) Unipolar Line Coding
Kode ini menggunakan hanya satu non-zero dan satu zero level tegangan, yaitu untuk logika 1 memiliki level non-zero.
b) Polar Line Coding
Kode ini menggunakan dua buah level tegangan untuk non-zero guna merepresentasikan kedua level data, yaitu satu positif dan satu negatif.
Terdapat 4 jenis polar :
1. Non Return to Zero ( NRZ )
Terdapat dua jenis kode NRZ:
- Level-NRZ
- Invers-NRZ
2. Return to Zero ( RZ )
3. Manchester
4. Diferensial Manchester
=> Pengkodean Bit Biner ( line-code )
Pengkodean biner ke unpolar NRZ ( Non Return Zero ) , biner ke format polar NRZ, dari biner ke unipolar RZ ( Return Zero ), dari biner dikodekan ke bipolar RZ ( Return Zero ) dan dari biner ke kode manchester.
c) Bipolar Line Coding
Kode bipolar menggunakan dua level tegangan yaitu non-zero dan zero guna menunjukan level dua jenis data, yaitu untuk logika 0 ditunjukkan dengan level nol, untuk logika 1 ditunjukkan dengan pergantian level tegangan positif dan negatif, jika bit pertama berlogika 1 maka akan ditunjukkan dengan amplitudo positif, bit kedua akan ditunjukkan dengan amplitudo negatif, bit ketiga akan ditunjukkan dengan amplitudo positif dan seterusnya.
d) Pengkodean 2B1Q
Pengkodean dengan cara ini adalah dengan melakukan pengkodean 2 (dua) biner untuk dijadikan 1 (satu) kuarter, pola data yang terdiri dari 2 bit dikodekan menjadi sebuah elemen sinyal yang merupakan bagian dari sinyal berlevel empat. Sedangkan data dikirim dengan kecepatan 2 (dua) kali lebih cepat dibanding dengan pengkodean NRZ-L, dan pada bagian penerima memiliki empat threshold untuk melayani penerimaan data terkirim.
Konversi positif dan negatif dapat digambarkan diagram pulsanya sebagai berikut:
e) Kode Blok ( Block Coding )
- Bit redundan ditambahkan ke setiap blok informasi, hal ini dilakukan untuk memberikan kepastian sinkronisasi dan pendeteksian kesalahan (error).
- Setiap 4 bit data dikodekan menjadi kode 5-bit.
- Kode 5-bit normalnya digunakan untuk penggunaan kode invers NRZ.
- Pemilihan kode 5-bit seperti halnya setiap kode berisi tidak lebih satu bit 0 sebagai bit awal dan tidak ada lagi lebih dari dua buah logika 0.
=> Tabel Konversi Data 4B/5B
f) Kode ASCII
Sebuah standar Amerika untuk menunjuk sebuah karakter diberi nama American Standard Code for Information Interchange (ASCII), dapat digunakan untuk membuat kode sejumlah 128 buah karakter. Kode pertama digunakan pada tahun 1963, karena ada penambahan kode beberapa karakter, maka kode ini disempumakan pada tahun 1967.
Setiap kode ASCII dinyatakan dalam bilangan heksa, kode ini merupakan cikal bakal sistem komunikasi digital antar perangkat komputer dan merupakan sistem kode yang pertama kali digunakan dalam sistem komputerdan komunikasinya. Sampai saat ini, setiap komputer yang diproduksi menggunakan kode ASCII.
Bit pariti akan menjadi bit MSB kode ASCII, sehingga dengan penambahan 1 bit setiap karakter akan membentuk jumlah logika 1(satu) pada kode tersebut. Jika diharapkan kode dengan paritas ganjil maka jumlah logika 1(satu) harus ganjil, demikian juga jik diharapkan kode berparitas genap maka jumlah logika dalam kode tersebut berjumlah genap.
g) Blok Data
Pengkodean untuk pengiriman data secara blok yang dilengkapi dengan paritas ganjil atau paritas genap merupakan cara pengujian lebih baik, karena satu blok data akan disertai dengan paritas yang diletakan pada akhir blok data.
Untuk menguji data terkirim terjadi kesalahan bit (bit error) atau tidak bit paritas tersebutlah yang digunakan sebagai kunci uji untuk setiap karakter terkirim, dalam sistem transmisi data secara blok data artinya beberapa karakter terkumpul menjadi satu blok data maka bit paritas ini juga bisa dimanfaatkan.
Adapun penempatan bit paritas pada blok data adalah ditempatkan pada akhir sebuah blok, dengan demikian bit akhir dari blok data inilah yang disebut dengan block check character (BCC).
Berikut merupakan pembangkitan paritas menggunakan gerbang EXOR :
Bit-0 EXOR bit-1 = 1, bit-2 EXOR 1 = 1, bit-3 EXOR 1 = 1, bit-4 EXOR 1 = 0, bit-5 EXOR 0 = 0, bit-6 EXOR 0 = 1.
Kelemahan kode paritas adalah apabila terjadi kesalahan atau error pada 2 bit maka error tidak terdekteksi sebagai error. Dengan demikian error atau kesalahan pada bit 0 dan bit 1 tidak terdeteksi, perbaikan dari sistem ini adalah dengan mengirimkan data bukan perkarakter tetapi melalui blok data.
Misal : isi data berupa pesan berbunyi “selamat” maka paritas dapat dicari dengan cara sebagai berikut :
Fungsi dari paritas pada bit-7 adalah sebagai kunci uji data untuk mencari error setiap karakter secara horisontal, istilah deteksi error secara horizontal adalah longitudinal redundancy check (LRC). Sedang fungsi paritas pada BCC sebagai baris penutup blok data difungsikan sebagai deteksi error secara vertikal, istilah deteksi vertikal adalah vertical redundancy check (VRC). Dari kedua paritas inilah terbentuk model matrik deteksi error yaitu kombinasi dari deteksi LRC dan deteksi VRC.
h) Kode Humming
Kerusakan data atau kesalahan data yang diterima oleh terminal penerima dalam sistem komunikasi data sering terjadi, penyebabnya adalah adanya interferensi sinyal luar yang masuk ke dalam jalur komunikasi, koneksi kawat penghubung, terminal, konektor pada layer terendah yang kurang baik. Hal tersebut menyebabkan sinyal gangguan (noise), sebagai akibat gangguan tersebut muncul permasalahan pada data yang diterima oleh penerima berupa data error.
Konsep penerapan kode Hamming adalah dengan menggunakan bit paritas untuk disisipkan pada posisi tertentu dalam blok data, dengan demikian memungkinkan untuk dapat digunakan dalam pemeriksaan kesalahan dalam blok data. Aturan untuk menyatakan bit Hamming adalah melalui pendekatan 2n, nilai n dan n adalah bilangan bulat positif, cara untuk menentukan bit Hamming adalah sebagai berikut:
§ Data = 1011 → penyisipan bit Hamming adalah 101x1xx§ Nilai x dapat dipilih 1 atau 0 dan disisipkan pada data§ Menentukan jumlah modulo-2 bit-1 agar data berparitas genap.Bit ke- 7 6 5 4 3 2 1Data 1 0 1 x 1 x x Langkah selanjutnya adalah menentukan bit-Hamming yang harus disisipkan ke dalam bit-bit data, dalam hal ini semua bit yang ditandai dengan hurf x adalah tempat posisi bit Humming yang seharus disisipkan. Dengan demikian data yang semula terdiri dari 4 bit data maka pada akhirnya jumlah bit adalah 7 bit.
§ Tabel penentuan bit-Hamming
§ Bit-Hamming disisipkan ke dalam data, sehingga menjadi : Bit ke- 7 6 5 4 3 2 1 Data 1 0 1 0 1 0 1
§ Deteksi data error yang diakibatkan data berubah saat transmisi, diasumsikan terjadi perubahan pada bit ke 3 dari nilai logika 1 menjadi logika 0.Sehingga data yang diterima sebgai berikut:Bit ke- 7 6 5 4 3 2 1 Data 1 0 1 000 1
§ Pemeriksaan data melalui bit-bit Hamming ditemukan error berikut posisi bitnya, pada contoh terjadi error pada posisi bit ke 3.
Tabel penentuan error (modulo-2) :
§ Berdasarkan tabel penentuan error diperoleh nilai biner 011, yang berarti bisa ditentukan kesalahan adalah pada posisi bit ke 3 pada data.
§ Perbaikan logika bit dapat dilakukan dengan melakukan inverting bit ke daridata, dengan demikian tidak diperlukan lagi pengiriman NAK ke pengirim untukmelakukan pengiriman ulang.
i) Kode Koreksi Error
Kode Hamming digunakan untuk mendeteksi error dan perbaikan kode pesan terkirim, kode koreksi error adalah sebuah algoritma untuk mendeteksi adanya kesalahan dalam pesan yang dikirimkan sekaligus memperbaiki pesan tersebut sehingga pesan dapat tersampaikan dengan benar melalui sistem transmisi data melalui sistem jaringann berbasis pada isi pesan itu sendiri.Cara mendeteksi dan memperbaiki kesalahan pada pesan yang dikirimkan :Aturan main:§ Data asli yang akan dikirimkan dinyatakan dalam variabel Di dan check bit dengan (Cj ). § Posisi biner diawali dari bit 1, posisi check bit Cj pada 2n, yaitu 1, 2, 4, 8, …§ Penentuan check bit dilakukan melalui EXOR untuk semua bit data.
Untuk penentuan kode humming dari 4 bit data, maka terdapat D1, D2, D3 dan D4 dan untuk check bit 2n didapat C0, C1 dan C2, sebagai berikut :
FRAME DATA
a. Frame Data Transmisi Sinkron Biner (BiSynch)
Frame merupakan bingkai data yang terdiri block check character (BCC), yaitu karakter penguji blok data, end of transmission block (ETB) yaitu batas akhir blok data yang ditransmisikan, pesan atau blok data yang akan dikirimkan, start of text (STX) yaitu awal pesan yang dikirimkan, end of header (EOH) yaitu batas akhir sebuah header pesan, header berisi informasi stasiun kendali dan prioritas, start of header (SOH) merupakan batas awal sebuah header, sinkronisasi (SYN) sebagai karakter sinkronisasi pengiriman data.
Secara blok diagram frame data untuk transmisi sinkron biner (BiSynch) dapat digambarkan sebagai berikut :
Format ini hanya dapat diaplikasikan pada sistem transmisi half duplex, koneksi dari titik ke titik (point to point) dengan media 2 kawat atau 4 kawat.
b. Frame HDLC (High Level Data Link)
Berbagai kelemahan yang dimiliki frame sikron biner dapat diatasi dengan frame HDLC, karena pemakaian HDLC sangat luas termasuk untuk sistem jaringan luas (WAN).
Frame data HDLC dapat diaplikasikan baik pada sistem transmisi half duplex maupun full duplex, artinya terdapat dua jalur komunikasi antara pengirim dan penerima yang kedua jalur terpisah sama sekali.
Pada saat pengirim mengirimkan pesan, maka penerima dapat mengirimkan ACK ataupun NAK melalui jalur yang lain.
KECEPATAN TRANSMISI
Kecepatan transmisi data (Data Rate), yaitu kecepatan pengiriman data yang diukur berdasarkan jumlah elemen data dalam satuan bit selama waktu 1 (satu) detik. Dengan demikian satuan kecepatan dapat disingkat menjadi bps. Kecepatan transmisi elemen sinyal (Signal Rate), yaitu kecepatan pengiriman data yang diukur berdasarkan jumlah elemen sinyal dalam satuan pulsa selama waktu 1 (satu) detik. Dan satuan kecepatan adalah baud.
Rasio kecepatan data dengan kecepatan sinyal dinyatakan dengan notasi r, sehingga rumus dasar rasio adalah:r = data rate / signal rate
Kecepatan sinyal diobservasi berdasarkan beberapa bit data dalam satu stream, hal ini tergantung pada jumlah bit perdetiknya N (bps) dan 1/r (bit/pulsa).
Untuk pola bolak balik logika 1 dan logika 0. Dengan demikian rumus dapat dituliskan sebagai berikut :
S = Kecepatan sinyal, c = bit data per stream, N = jumlah bit perdetik, r = rasio elemen data dengan elemen sinyal.
Diagram pusa elemen data :
