Multiplexing

Multiplexing adalah Teknik menggabungkan beberapa sinyal untuk dikirimkan secara bersamaan pada suatu kanal transmisi. Dimana perangkat yang melakukan Multiplexing disebut Multiplexer atau disebut juga dengan istilah Transceiver / Mux. Dan untuk di sisi penerima, gabungan sinyal - sinyal itu akan kembali di pisahkan sesuai dengan tujuan masing – masing. Proses ini disebut dengan Demultiplexing. Receiver atau perangkat yang melakukan Demultiplexing disebut dengan Demultiplexer atau disebut juga dengan istilah Demux.

Tujuan Muliplexing yaitu : untuk berbagi sumber daya yang mahal missal nya Dalam elektronik, telekomunikasi, dan jaringan komputer. Contohnya, dalam elektronik, multipleksing mengijinkan beberapa sinyal analog untuk diproses oleh satu analog-to-digital converter (ADC), dan dalam telekomunikasi, beberapa panggilan telepon dapat disalurkan menggunakan satu kabel.

Gambar dibawah menyatakan fungsimultipleksing secara umum. Multiplexer mengkombinasikan (me-multiplex) data darin input dan mentransmisi melalui kapasitasdata link yang tinggi. Demultiplexer menerima aliran data yang dimultiplex(pemisahan atau demultiplex dari data tersebuttergantung pada channel) dan mengirimnya keline output yang diminta.

   

Gbr. Multiplexing

Dua stasiun komunikasi tidak akanmemakai kapasitas penuh dari suatu data link untuk efisiensi, karena itu sebaiknyakapasitasnya dibagi. Pembagian inidiistilahkan sebagai multipleksing.Contoh aplikasi dari teknik multiplexingadalah pada jaringan transmisi jarak jauh, baik yang menggunakan kabel maupun yangmenggunakan media udara.

 Jenis Teknik Multiplexing :

a. Frequency Division Multiplexing (FDM)
b. Time Division Multiplexing (TDM) :
- Synchronous TDM
- Asynchronous TDM
c. Code Division Multiplexing (CDM)

           FDM (Frequency Division Multiplexing)

yaitu pemakaian secara bersama kabel yang mempunyai bandwidth yang tinggi terhadap beberapa frekuensi (setiap channel akan menggunakan frekuensi yang berbeda). Contoh metoda multiplexer ini dapat dilihat pada kabel coaxial TV, dimana beberapa channel TV terdapat beberapa chanel, dan kita hanya perlu tunner (pengatur channel) untuk gelombang yang dikehendaki, walaupun TV danradio sama-sama menggunakan satu antena,namun saat kita tuning kefrekuensi tertentu,maka yang muncul adalah kanal/channeltertentu, tidak tercampur aduk.

Contoh yang paling dikenal dari FDM adalah siaran radio dan televisi kabel.

Gbr.FDM

Konsep dasar FDM adalah penggabungan beberapa kanal informasi kedalam kanal transmisi dengan cara masing-masing frekuensi kanal informasi ditumpangkan ke dalam sinyal pembawa yang mempunyai frekuensi berbeda beda.Penumpangan sinyal informasi kedalam sinyal pembawa dilakukan dalam sebuah modulatoramplitudo (Modulator AM), kemudian dilakukan pemilihan frekuensi sisi atas atausisi bawah, selanjutnya digabungkan menjadisatu untuk dikirimkan melalui satu kanaltransmisi. Jumlah kanal informasi yangdigabung telah dibuat standar oleh CCITT,mulai dari yang terkecil 12 kanal voice sampai yang terbesar sebanyak 1800 kanal voice.

Pada sistem FDM, terdiri dari duaperalatan terminal (terminal equipment) dan penguat ulang saluran transmisi (repeater transmission line):

1.      Peralatan terminal (terminal equipment)

Peralatan terminal terdiri dari bagiankirim yang mengirimkan frekwensi pembicaraan majemuk ke penguat ulangtransmisi saluran dan bagian penerimayang menerima arus tersebut danmengubah kembali menjadi aruspembicaraan seperti semula.

2.      Repeater equipment (peralatan penguat ulang)

Repeater equipment terdiri daripengeras (amplifier) dan equalizer yangfungsinya masing masing untuk mengkompensiir redaman dan kecacatanredaman (attenuation distortion), sewaktu transmisi melewati saluran antara kedua repeater masing-masing).

Kelebihan yang dimiliki FDM adalahFDM tidak sensitive terhadap perambatan,teknik persamaan saluran (channelequalization) yang diperlukan untuk sistem FDM tidak sekompleks seperti seperti yang digunakan pada sistem TDM.

Kekurangan yang dimiliki TDM adalah :

• Adanya kebutuhan untuk memfilterbandpass, yang harganya relatif mahaldan rumit untuk dibangun (penggunaanfilter tersebut biasanya digunakan dalamtransmitter dan receiver)
• Penguat tenaga (power amplifier) ditransmitter yang digunakan memilikikarakteristik nonlinear (penguat linearlebih komplek untuk dibuat), danamplifikasi nonlinear mengarah kepadapembuatan komponen spektral out-of-band yang dapat mengganggu saluranFDM yang lain.
• Pada efisiensi spektrum yang rendah(membutuhkan bandwidth penghalangyang cukup lebar)

‚           Time Division Multiplexing (TDM)

Pengiriman data dengan mencampur data berdasarkan waktu sinyal data tersebut dikirimkan. Digunakan untuk transmisi sinyaldigital, bit data dari terminal secara bergantian diselipkan diantara bit data dari terminal lain. Pemancar dan penerima harus sinkron agar masing-masing penerima menerima data yang ditujukan kepadanya. TDM hanya digunakan untuk komunikasi titik ke titik. TDM lebih efesien daripada FDM karena 1 saluran komunikasi telepon dapat dipakai sampai dengan 30 terminal sekaligus

Sinyal digital yang banyak (sinyal analog yang membawa data digital) melewati transmisi tunggal dengan cara pembagian (interlaving) porsi yang dapat berupa level bitatau dalam blok-blok byte atau yang lebihbesar dari tiap sinyal pada suatu waktu.

Gbr.TDM

Pada gambar diatas kita dapat melihat konsep dasar TDM yaitu penggabungan tiap tiap kanal informasi dilakukan dengan cara pengambilan sampelsecara serentak, kemudian dikirimkan kedalam kanal transmisi secara bergantian.Untuk mengenali kanal pertama, maka disisipkan sinyal sinkronisasi, yaitu sinyal yang berfungsi sebagai penunjuk bahwa setelah sinyal ini adalah kanal pertama diikutikanal kedua dan seterusnya sampai kanal terakhir, kemudian muncul lagi sinyal sinkronisasi, kanal 1 dari sampel berikutnya,kanal 2 dan seterusnya berulang seperti ituterus menerus.

Contoh dari penerapan TDM iniadalah pada HT (Handy Talkie) aatau CBradio, dimana yang berbicara harus salingbergantian waktunya atau selang seling, tidak bias secara bersamaan.

v    Teknik TDM terdiri atas :

a. Synchronous TDM

Disebut synchronous karena timeslot-nya dialokasikan ke sumber-sumbertertentu dimana time slot untuk tiapsumber ditransmisikan. Dan dapatmengendalikan sumber-sumber dengankecepatan yang berbeda-beda.

Hubungan antara sisi pengirim dan sisi penerima dalam komunikasi data yang menerapkan teknik Synchronous TDM dijelaskan secara skematik pada gambar

Gambar Synchronous TDM

b. Asynchronous TDM

Untuk mengoptimalkan penggunaan saluran dengan cara menghindari adanya slot waktu yang kosong akibat tidak adanya data ( atau tidak aktif-nya pengguna) pada saat  sampling setiap input line, maka pada Asynchronous TDM proses sampling hanya dilakukan untuk input line yang aktif saja. Konsekuensi dari hal tersebut adalah perlunya menambahkan informasi kepemilikan data pada setiap slot waktu berupa identitas pengguna atau identitas input line yang bersangkutan.

Penambahan informasi pada setiap slot waktu yang dikirim merupakan overhead pada Asynchronous TDM.

Gambar di bawah ini menyajikan contoh ilustrasi yang sama dengan gambar Ilustrasi hasil sampling dari input line jika ditransmisikan dengan Asynchronous TDM.

Gambar Frame pada Asysnchronous TDM

Keuntungan TDM adalah :

·         Meningkatkan efisiensi transmisi.

·         Dapat dengan mudah diadaptasi padatransmisi data sebagaimana padatransmisi suara.

·         User tidak akan mengalami interferensiselama transmisi.

·         Memperpanjang masa pakai baterai dantalktime.

·         Menghemat biaya peralatan, ruang danpemeliharaan.

·         Teknologi paling cost-effective untuk mengupgrade sistem analog yang ada kedigital.

·         Layanannya compatible untuk ponseldual-mode.

Kerugian TDM adalah :

·         Pemborosan bandwidth.

·         User telah memiliki slot waktu yang telah ditentukan sebelumnya.

·         Multipath distortion.

ƒ           Code Division Multiplexing (CDM)

Code Division Multiplexing (CDM) dirancang untuk menanggulangi kelemahankelemahan yang dimiliki oleh teknik multiplexing sebelumnya, yakni TDM dan FDM.. Contoh aplikasinya pada saat ini adalah jaringan komunikasi seluler CDMA (Flexi) Prinsip kerja dari CDM adalah sebagai berikut :

1. Kepada setiap entitas pengguna diberikan suatu kode unik (dengan panjang 64 bit) yang disebut chip spreading code.

2. Untuk pengiriman bit ‘1’, digunakan representasi kode (chip spreading code) tersebut.

3. Sedangkan untuk pengiriman bit ‘0’, yang digunakan adalah inverse dari kode tersebut.

4. Pada saluran transmisi, kode-kode unik yang dikirim oleh sejumlah pengguna akan ditransmisikan dalam bentuk hasil penjumlahan (sum) dari kode-kode tersebut.

5. Di sisi penerima, sinyal hasil penjumlahan kode-kode tersebut akan dikalikan dengan kode unik dari si pengirim (chip spreading code) untuk diinterpretasikan selanjutnya :

- jika jumlah hasil perkalian mendekati nilai +64 berarti bit ‘1’,

- jika jumlahnya mendekati –64 dinyatakan sebagai bit ‘0’.

Contoh penerapan CDM untuk 3 pengguna (A,B dan C) menggunakan panjang kode 8 bit (8-chip spreading code) dijelaskan sebagai berikut :

a. Pengalokasian kode unik (8-chip spreading code) bagi ketiga pengguna :

-          kode untuk A : 10111001

-          kode untuk B : 01101110

-          kode untuk C : 11001101

b. Misalkan pengguna A mengirim bit 1, pengguna B mengirim bit 0 dan pengguna C mengirim bit 1. Maka pada saluran transmisi akan dikirimkan kode berikut :

  - A mengirim bit 1 : 10111001 atau  +     -     +    +    +    -    -    +
  - B mengirim bit 0 : 10010001 atau  +     -     -    +    -     -    -    +
  - C mengirim bit 1 : 11001101 atau  +     +     -    -    +    +    -    +
  - hasil penjumlahan (sum) =              +3, -1, -1, +1, +1, -1, -3, +3

c. Pasangan dari A akan menginterpretasi kode yang diterima dengan cara :

   - Sinyal yang diterima :         +3 –1 –1 +1 +1 –1 –3 +3
   - Kode milik A :                   +1 –1 +1 +1 +1 -1 –1 +1
   - Hasil perkalian (product) : +3 +1 –1 +1 +1 +1 +3 +3 = 12
   Nilai +12 akan diinterpretasi sebagai bit ‘1’ karena mendekati nilai +8.

d. Pasangan dari pengguna B akan melakukan interpretasi sebagai berikut :

   - sinyal yang diterima :         +3 –1 –1 +1 +1 –1 –3 +3
   - kode milik B :                    –1 +1 +1 –1 +1 +1 +1 –1
   - jumlah hasil perkalian :      –3 –1 –1 –1 +1 –1 –3 –3 = -12
  berarti bit yang diterima adalah bit ‘0’, karena mendekati nilai –8.

„           STDM (Statistical Time Division Multiplexing)

Statistical TDM dikenal juga sebagaiasynchronous TDM dan intelligent TDM, sebagai alternatif synchronous TDM. Merupakan TDM yang bekerja seperti FDM STDM dapat mengurangi/menghapus alokasi “idle time” pada terminal yang tak aktif. Menghapus/mengurangi blok-blok kosong dalam blok-blok pesan campuran. Statistical TDM dikenal juga sebagai asynchronous TDM dan intelligent TDM, sebagai alternativesynchronous TDM. Efisiensi penggunaan saluran secara lebih baik dibandingkan FDM dan TDM. Memberikan kanal hanya pada terminal yang membutuhkannya dan memanfaatkan sifat lalu lintas yang mengikuti karakteristik statistik. STDM dapat mengidentifikasi terminal mana yang mengganggur serta terminal mana yang membutuhkan transmisi dan mengalokasikanwaktu pada jalur yang dibutuhkannya. Untuk input, fungsi multiplexer ini untuk men-scanbuffer-buffer input, mengumpulkan data sampai penuh, dan kemudian mengirim frame tersebut. Dan untuk output, demultiplexer menerima suatu frame dan mendistribusikan slot-slot data ke buffer output tertentu.

Efisiensi penggunaan saluran secara lebih baik dibandingkan FDM dan TDM. Memberikan kanal hanya pada terminal yang membutuhkannya dan memanfaatkan sifat lalulintas yang mengikuti karakteristik statistik.

 

STDM dapat mengidentifikasi terminal manayang mengganggur / terminal mana yang membutuhkan transmisi dan mengalokasikan waktu pada jalur yang dibutuhkannya.

Gbr. STDM

Efisiensipenggunaan saluran secara lebih baik dibandingkan FDM dan TDM.Memberikan kanal hanya pada terminalyang membutuhkannya danmemanfaatkan sifat lalu lintas yangmengikuti karakteristik statistik. STDMdapat mengidentifikasi terminal manayang mengganggur / terminal mana yangmembutuhkan transmisi danmengalokasikan waktu pada jalur yangdibutuhkannya.Untuk input, fungsi multiplexer iniuntuk men-scan buffer-buffer input,mengumpulkan data sampai penuh, dan kemudian mengirim frame tersebut. Danuntuk output, multiplexer menerima suatuframe dan mendistribusikan slot-slot datake buffer output tertentu

Modulasi dan Demodulasi 
1. Modulasi adalah proses dimana sinyal informasi (suara, gambar, data) ditumpangkan atau dititipkan pada sinyal pembawa (carrier) dari sisi pengirim ke sisi penerima.

 
      Modulasi Frekuensi (Frequency Modulation)

Modulasi frekuensi adalah proses dimana frekuensi gelombang carrier diubah-ubah mengacu pada amplitudo sinyal pemodulasi, yaitu dengan cara menyelipkan sinyal informasi pada gelombang carrier. Jika sinyal informasi telah diselipkan maka frekuensi gelombang carrier akan naik menuju harga maksimum, sesuai dari amplitudo sinyal informasi yang naik menuju harga maksimum dalam arah positif. Kemudian frekuensi gelombang carrier akan turun kembali menuju harga frekuensi aslinya sesuai dengan harga amplitudo sinyal informasi yang menuju harga minimum dalam arah negatif, kemudian frekuensi gelombang carrier akan naik kembali menuju harga aslinya sesuai dengan harga amplitudo sinyal informasi yang turun kembali keharga nol. 

2.      Demodulasi 
Demodulasi adalah suatu proses yang berlawanan dengan modulasi, dimana sinyal informasi dikeluarkan lagi dari frekuensi carrier menjadi sinyal aslinya.

Demodulasi Frekuensi (Frequency Demodulation)

Demodulasi frekuensi adalah sebuah rangkaian yang mengkonversikan perubahan frekuensi yang sangat cepat keperubahan tegangan linier. Adapun tipe rangkaian yang digunakan dalam sistem komunikasi ini adalah demodulator frekuensi phase-locked loop (PLL).

Kesimpulan

Teknik menggabungkan beberapasinyal secara bersamaan pada suatu saluran transmisi yang bertujuan meningkatkan effisiensi penggunaan bandwidth/kapasitas saluran transmisi dengan cara berbagi akses bersama. Dalam pengaplikasiannya, maka adabeberapa teknik multipleksing yang sering digunakan antaralain :

1.  Frequecy Division Multiplexing (FDM)yaitu proses multiplexing yangmenggunakan frekuensi untuk membedakan beberapa sumber.

2.     Time Division Multiplexing (TDM) yaituproses multiplexing yang menggunakan jatah waktu untuk membedakan sumber.

3.  Statistical Time Division Multiplexing(STDM) proses multiplexing yangmenggunakan alokasi waktu yangdiberikan pada sinyal secara dinamik agardapat memperoleh penggunaan bandwidthyang lebih baik .

Teknik-teknik multiplexing diatasmemiliki masing-masing kelebihan dankekurangan serta memiliki kapasitas tempat-tempat yang sesuai, atau ruang lingkuptersendiri dalam penerapannya.

Refrensi :

http://www.scribd.com/doc/25498468/BAB-II-FDM

http://www.scribd.com/doc/9643029/Komunikasi-Data-Jaringan-Komputer

http://www.dadan.web.id/articles/frequency-division-multiplexing.html/comment-page-1

http://www.scribd.com/doc/15078262/DESAIN-DAN-IMPLEMENTASI-ORTHOGONAL-FREQUENCY-DIVISION-MULTIPLEXING-OFDM-PADA-FIELD-PROGRAMMABLE-GATE-ARRAY-FPGA

http://blanov.blogspot.com/2009/12/multiplek sing.html