ENCODING : DATA DIGITAL, SINYAL DIGITAL (REVISI)

SEKILAS TENTANG ENCODING DATA DIGITAL, SINYAL DIGITAL
Encoding digital ke digital adalah merepresentasikan infomasi digital ke dalam sinyal digital. Bila kita hendak mencetak sesuatu, maka komputer akan mengirimkan data ke printer dan data yang asli maupun yang dikirimkan adalah data digital. Bilangan biner yang dibangkitkan dari komputer ditranslasikan ke dalam pulsa-pulsa yang dapat dihantarkan dengan kawat.

Beberapa istilah yang perlu diketahui sebelum beranjak memasuki pembahasan ini antara lain adalah :
- Unipolar : Semua elemen sinyal dalam bentuk yang sama (+ atau -).
- Polar : satu pernyataan logika dinyatakan oleh level voltase positif dan sebaliknya oleh level voltase negatif.
- Data rate : rate data yang ditransmisikan dan ditunjukkan dalam bit per detik.
- Durasi atau panjang suatu bit : Waktu yang dibutuhkan pemancar untuk memancarkan bit rate data R maka durasi bit adalah 1/R.
- Rate modulasi : rate dimana level sinyal berubah. Diukur dalam baud (elemen-elemen sinyal per detik).
- Mark dan space : biner 1 dan biner 0 berturut-turut.


Ada faktor-faktor yang bisa mempengaruhi keberhasilan interpretasi sinyal, antara lain:
- Rasio sinyal dan noise.
- Laju data.
- Bandwidth.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam memilih teknik encoding adalah :
a. Spektrum Sinyal
- Kelemahan dari frekuensi tinggi adalah mengurangi bandwidth yang dibutuhkan.
- Kelemahan dari komponen dc mengijinkan kopling ac melalui transformer, penyediaan isolasi.
- Mengkonsentrasikan daya di tengah bandwidth.
b. Clocking
- Pensinkronisasian transmitter dan receiver.
- Clock Eksternal
- Mekanisme sinkronisasi berbasis sinyal.
c. Deteksi Error
- Dapat dibangun kepada peng-encoding-an sinyal
d. Interferensi sinyal dan kekebalan terhadap noise
- Beberapa kode lebih baik dari pada yang lainnya
e. Biaya dan kompleksitas
- Semakin tinggi laju sinyal maka mengarah kepada biaya yang lebih tinggi
- Beberapa kode membutuhkan laju sinyal yang lebih besar dari pada laju data (data rate).

MACAM-MACAM SKEMA ENCODING DATA DIGITAL, SINYAL DIGITAL
Di bawah ini terdapat beberapa teknik encoding yang sering digunakan, yaitu NRZ (Non-Return to Zero), Multilevel Binary dan Biphase.
a. NRZ (Non-Return to Zero)
• Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
Dua tegangan yang berbeda untuk bit 0 dan 1. 0 menunjukkan High Level dan 1 adalah Low Level.
• Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)
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. Jika tidak ada transisi, berarti binary '0'. Sehingga NRZI merupakan salah satu contoh dari differensial encoding.
0 : Tidak ada transisi dari awal interval (1 bit time)
1 : Transisi di awal interval

Disamping itu, kita mengenal adanya Differential Encoding, yaitu :
- Data dinyatakan dalam transisi / perubahan pulsa listrik daripada besarnya pulsa listrik.
- Karena dinyatakan dalam transisi perubahan pulsa listrik, maka perlu mempertimbangkan pulsa listrik sebelumnya.
- Lebih mudah untuk mendeteksi perubahan (transisi) tegangan listrik daripada besarnya tegangan listrik.
b. Multilevel Binary
• Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion)
Teknik ini digunakan untuk mengatasi tidak efisiennya NRZ. Pada Bipolar AMI, sinyal yang digunakan ada 3 level, positif, negatif dan netral. Tidak adanya sinyal ditandai dengan logik 0, sedangkan logik 1 digunakan secara bergantian antara tegangan negatif dan positif.
Kelebihannya :
- Tidak ada kerugian dalam sinkronisasi untuk deretan satu yang panjang (nol masih bermasalah).
- Bandwidth rendah.
- Tidak ada jaringan untuk komponen dc.
- Mudah mendeteksi error.
• Pseudoternary
Pseudoternary merupakan kebalikan dari Bipolar AMI yang menggunakan logik 0 sebagai tanda adanya pergerakan sinyal, baik positif maupun negatif. Sedangkan jika tidak ada sinyal, maka digunakan logik 1.
Kedua metode encoding di atas, Bipolar AMI dan Pseudoternary merupakan multilevel binary. Karena menggunakan 3 level sinyal. Keduanya memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan NRZ :
- Kemampuan synchronisasi yang baik
- Tidak menangkap komponen dc dan pemakaian bandwidth yang lebih kecil
- Dapat menampung bit informasi yang lebih.
Sedangkan kekurangannya dibanding NRZ adalah memerlukan receiver yang mampu membedakan 3 level (+A, -A, 0) sehingga membutuhkan lebih dari 3 db kekuatan sinyal dibandingkan NRZ untuk probabilitas bit error yang sama.

c. Biphase
Biphase memiliki kemampuan yang baik dalam sinkronisasi dan pendeteksian error, dan biphase tidak memiliki DC. Akan tetapi, kekurangan dari teknik ini adalah lebih besarnya bandwidth yang digunakan dibandingkan dengan multilevel binary.
Sebagai perbandingan, gambar di bawah ini bisa menjelaskan perbedaan biphase dan NRZ dan rate modulasinya.

• Manchester
Suatu kode dimana ada suatu transisi pada setengah dari periode. Setiap transisi low ke high mewakili logik 1 dan high ke low mewakili logik 0.

Teknik ini digunakan pada IEEE 802.5 yang merupakan standar untuk Ethernet, Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications.
• Differential Manchester
Suatu kode dimana logik 0 diwakili oleh adanya transisi di awal periode suatu bit dan logik 1 diwakili oleh ketiadaan transisi di awal periode suatu bit.

Teknik ini digunakan pada Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.5 yang merupakan standar untuk Local dan Metropolitan Area Networks (LAN dan MAN), Token Ring Access Method and Physical Layer Specifications.




TEKNIK SCRAMBLING
Teknik scrambling digunakan pada saat serangkaian level tegangan yang tetap pada line digantikan dengan serangkaian pengisi yang akan melengkapi transisi yang cukup untuk clock receiver mempertahankan sinkronisasi.
Kelebihan dari scrambling antara lain adalah :
- Tidak ada komponen DC.
- Tidak ada urutan garis sinyal level nol yang panjang.
- Tidak ada pengurangan dalam kecepatannya (data rate).
- Kemampuan pendeteksian kesalahan.
Selain teknik-teknik dasar di atas, ada juga teknik yang hadir karena adanya pengembangan. Di bawah ini ada 2 teknik yang sering dipakai terutama di Eropa dan Amerika. Yaitu B8ZS dan HDB3.
• B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)
Biasa digunakan di Amerika Utara (North American T1) pada jalur 1.544 Mbit/s. Sama dengan Bipolar-AMI, kecuali setiap 8 kali biner 0 diganti oleh 2 kode pengganggu dengan pola 000VB0VB dan ketentuan sebagai berikut :

Selain B8ZS, ternyata ada juga teknik serupa yang dinamai B6ZS (North American T2) dan B3ZS (North American T3). B6ZS ada pada rate 6.312 Mbit/s. Perbedaannya dengan B8ZS hanya ada pada jumlah bit 0 yang berjumlah 6 atau lebih. Ketentuannya hampir sama juga, yaitu dengan pola 0VB0VB. Sedangkan B3ZS digunakan pada rate 44.736 Mbit/s dan dipakai jika ada 3 atau lebih bit 0 yang berurutan. Setiap 3 bit 0 tersebut akan diganti sesuai dengan pola 00V atau B0V.

• HDB3 (High Density Bipolar 3)- European E-carrier
Sama seperti Bipolar AMI, kecuali setiap 4 kali biner 0 diganti oleh 1 kode pengganggu yang berpola 000-, 000+, +00+, atau -00-.

Kelebihannya adalah :
- Untuk Telekomunikasi jarak jauh.
- Kemampuan sinkronisasi yang lebih baik.
- Tidak adanya DC komponen.
- Kemampuan mendeteksi error.
- Bandwidth relatif bagus.



DAFTAR BACAAN DAN REFERENSI
Stallings, William. 1997. Data and Computer Communications. New Jersey : Prentice Hall.
http://en.wikipedia.org/wiki/Modified_AMI_code
http://www.sysneta.com/model-osi
http://pat.plan3t.com/dwnld/Telkomdigital.pdf