Pembahasan Sinyal Analog dan Digital dalam dunia Telekomunikasi

Jaringan telepon publik semula hanya didesain untuk panggilan telepon suara saja. Saat telegraph ditemukan tahun 1840, jaringan telepon digunakan juga untuk mengirim pesan singkat. Saat pesawat telepon ditemukan tahun 1876, jaringan telepon digunakan untuk mentransmisikan suara. Kata-kata yang di.ucapkan ditransmisikan sebagai gelombang suara analog. Orang berbicara dalam format analog, yaitu gelombang. Panggilan telepon ditransmisikan dalam bentuk analog sampai akhir 1960-an. Saat kebanyakan jalur telepon publik saat ini telah menjadi digital, masih banyak layananlayanan analog yang tetap sering digunakan, dan sebagian jaringan telepon masih tetap analog. 

contoh sinyal

Mayoritas jaringan telepon yang dihubungkan ke jack pesawat telepon rumah adalah instrumen analog. Hampir semua sinyal TV dan jalur telepon dari rumah-rumah ke peralatan terdekat milik perusahaan telekomunikasi juga analog,  seperti perusahaan TV kabel memasang sebagian kabelnya dari rumah pelanggan ke tiang telepon terdekat. Dengan bertambahnya orang menggunakan komputer untuk berkomunikasi. dan bertambahnya volume panggilan telepon, format analog yang di-sain untuk lalu-lintas suara bervolume lebih rendah terasa tidak efisien. Sinyal digital memang lebih cepat, memiliki kapasitas lebih besar dan mengandung kesalahan (error) yang lebih sedikit daripada sinyal analog. Sinyal telekomunikasi berkecepatan tinggi, dalam komputer, yang dikirim menggunakan layanan ISDN lewat jalur serat optik dan antara sebagian besar kantor telepon, adalah sinyal digital. Dengan mengecualikan TV sekarang dan sebagian pemasangan kabel TV, peralatan analog tetap digunakan untuk transmisi berkecepatan rendah. Layanan analog kebanyakan adalah layanan~anan jalur telepon kuno (plain old telephone service = POTS) yang digunakan pelanggan residensial dan pelanggan bisnis berskala kecil.

1.1.1 Sinyal analog 

1.1.1.1 Frekuensi pada layanan analog

Sinyal analog berada di jalur telepon dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Cara sinyal bergerak diekspresikan dalam frekuensi. Frekuensi adalah jumlah getaran bolak-balik sinyal analog dalam satu siklus lengkap per detik. Satu siklus lengkap, seperti pada Gambar 1.1, terjadi saat gelombang berada pada titik bertegangan nol, menuju ke titik tegangan positif tertinggi pada gelombang, menurun ke titik tegangan negatif dan menuju ke titik nol kembali. Semakin tinggi kecepatan atau frekuensinya, semakin banyak siklus lengkap yang terjadi pada satu periode waktu. Kecepatan atau frekuensi ini dinyatakan dalam hertz (Hz). Sebagai contoh, sebuah gelombang yang berayun bolakbalik sebanyak sepuluh kali tiap detik berarti memiliki kecepatan sepuluh hertz atau sepuluh siklus per detik.

Layanan-layanan analog, seperti suara, radio dan sinyal TV, bergetar atau berosilasi dalam rentang (range) frekuensi tertentu. Sebagai contoh, suara berada pada rentang 300 sampai 3300 Hz. Bandwidth, atau rentang frekuensi yang digunakan sebuah layanan, ditentukan dengan mengurangi batas rentang atas dengan batas rentang bawah. Jadi, rentang suara yang disalurkan ke jaringan telepon publik adalah 3000 hertz (3300 minus 300), atau dapat juga ditulis Hz atau siklus per detik.

analog signal

Frekuensi yang digunakan layanan-layanan analog diekspresikan dalam bentuk singkatan. Misalnya, ribuan siklus per detik ditulis dengan kilohertz (kHz), dan jutaan siklus per detik ditulis dengan megahertz (MHz). Transmisi analog terjadi pada media yang tertutup seperti kabel coaxial, TV kabel dan pada kabel tembaga yang digunakan pada layanan telepon rumah. Layanan analog juga ditransmisikan melalui media "terbuka", seperti gelombang mikro, telepon rumah tanpa kabel dan telepon seluler. Layanan-layanan tertentu berada pada frekuensi yang terdefinisi sebelumnya. Contoh frekuensi-frekuensi analog adalah: 

• Kilohertz atau kHz          = ribuan siklus per detik 

• Suara berada pada rentang frekuensi 0,3 kHz sampai 3,3 kHz, atau 3000 Hz. Megahertz atau MHz  = jutaan siklus per detik Sinyal TV kabel analog berada pada rentang frekuensi 54 MHz sampai 750 MHz. 

• Gigahertz atau GHz    = milyaran siklus per detik Kebanyakan menara gelombang mikro analog beroperasi antara 2 dan 12 GHz

Bandwidth 3000-siklus yang dialokasikan untuk setiap percakapan pada !aringan publik terlalu lambat untuk komputer digital saat berkomunikasi melalui jalur analog lewat modem. Modem, yang memungkinkan komputer digital dan mesin faksimile berkomunikasi lewat jalur telepon analog, memiliki cara untuk mengatasi beberapa keterbatasan kecepatan di jaringan publik yang sebagian analog. 

1.1.1.2 Kerugian pada layanan analog 

Mengirim sinyal telepon analog dapat dianalogikan dengan mengirim air lewat pipa. Aliran air kehilangan tenaganya saat disalurkan melalui sebuah pipa. Semakin jauh pipa yang dilalui, semakin banyak tenaga yang hilang dan aliran menjadi semakin lemah. Demikian juga, sinyal analog menjadi semakin lemah setelah melalui jarak yang jauh, baik sinyal tersebut dikirim melalui kawat ternbaga, kabel coaxial atau melalui udara sebagai sinyal radio atau gelombang rnikro. Sinyal yang bertemu dengan resistan di dalam media pengirimannya (baik tembaga, kabel coaxial atau udara) diperlemah. 

Pada percakapan suara, suara dapat terdengar lebih pelan. Selain bertambah lemah, sinyal analog juga rnemungut interferensi elektrik, atau "desah" (noise) dari dalam jalur. Kabel listrik, petir dan mesin-mesin listrik semuanya menginjeksikan desah dalam bentuk energi listrik pada sinyal analog. Pada percakapan suara, noise pada jalur analog dapat terdengar statik. Untuk mengatasi resistan dan meningkatkan sinyal, sebuah gelombang analog dikuatkan secara periodis menggunakan alat yang disebut amplifer (penguat). Menguatkan sinyal analog yang telah dilemahkan bukannya tanpa masalah.

 Pada layanan analog, amplifier yang menguatkan sinyal tidak dapat membedakan antara energi listrik yang hadir dalam bentuk noise dengan suara atau data aktual yang ditransmisikan. Maka noise juga ikut dikuatkan bersama sinyal. Pada percakapan telepon, orang mendengar statik pada latar saat hal ini terjadi. Saat noise pada transmisi data ikut dikuatkan, noise dapat menyebabkan terjadinya kesalahan pada transmisi. Sebagai contoh, pada transmisi data keuangan, sales penerima transmisi dapat menerima jumlah $300.000, padahal informasi yang dikirim sebenarnya $3 juta.

1.1.2 Sinyal digital 

Sinyal digital memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan analog: 

• Kecepatan lebih tinggi 

• Kualitas suara lebih jernih 

• Lebih sedikit kesalahan 

• Memerlukan peralatan pendukung yang tidak terlalu kompleks

1.1.2.1 Suara lebih jernih, lebih sedikit kesalahan

 Sebagai ganti gelombang, sinyal digital ditransmisikan dalam bentuk bit-bit biner. Kata biner berarti terdiri dari dua bagian. Pada istilah telekomunikasi, istilah biner mengacu pada fakta bahwa hanya ada dua nilai untuk suara dan data yang ditransmisikan, yaitu on dan off. Bit-bit on dilukiskan sebagai satu, tanda adanya tegangan, dan bit-bit off dilukiskan sebagai nol, tidak ada tegangan. Kenyataan bahwa transmisi digital hanya terdiri dari on dan off adalah suatu alasan mengapa layanan digital dapat lebih akurat dan lebih jernih untuk suara. Sinyal digital dapat dibuat agar lebih dapat diandalkan. Untuk membuat gelomb ang yang dapat memiliki ban yak bentuk dib andingkan bit yang hanya terdiri dari on dan off saja memang lebih kompleks. Baik sinyal analog dan digital masing-masing memiliki kelemahan. 

Volume kedua sinyal makin berkurang terhadap jarak, rnakin lemah dan mudah menerima gangguan atau interferensi, termasuk gangguan statik. Namun sinyal digital dapat "direparasi" dengan lebih baik dibandingkan sinyal analog. Gambar 1.2 mengilustrasikan bahwa pada saat sinyal digital kehilangan kekuatan dan melemah terhadap jarak, peralatan untuk meregenerasi sinyal pada jalur dapat mengetahui apakah setiap bit bernilai satu atau nol dan kemudian membangkitkan ulang bit-bit tersebut. Noise atau gangguan statik dapat dihilangkan. Noise pada sinyal digital tidak diregenerasi ulang, seperti pada sinyal analog, pada Gambar 1.2. Orang yang dari saat pertama kali telah terbiasa menggunakan telepon digital tanpa kabel mengomentari adanya perbaikan kejernihan suara dibandingkan terhadap layanan analog seluler.

digital signal

 Selain kejelasan, sinyal digital memiliki lebih sedikit kesalahan. Pada transmisi analog, di mana noise ikut dikuatkan, peralatan penerima dapat menginterpretasikan sinyal yang telah dikuatkan sebagai bit informasi. Orang yang menggunakan modem untuk mengirim data sering menerima data salah. Pada transmisi digital, di mana noise dikesampingkan, kesalahan lebih jarang terjadi, lebih sedikit error pada transmisi.

Credit : Ir. Gatot Santoso, MT