Pengantar Teknologi Telematika PTT S1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM PURWOKERTO 2015
Pendahuluan Jaringan Telekomunikasi
Referensi • Tarmo Anttalainen, “Introduction to Telecommunication Network Engineering”, Artech House • Alberto Leon-Garcia & Indra Widjaja, “Communication Networks, Fundamental Concepts and Key Architectures”, Mc Graw Hill • Some other books, references and the Internet 3
What is Telecommunication ?
In the Wild Wild West ......
How far can you see the sign? ... 4
Telekomunikasi adalah teknologi yang digunakan untuk berkomunikasi jarak jauh dengan memanfaatkan energi listrik
5
6
Sejarah
7
Standardisasi • Jaringan telekomunikasi dirancang untuk melayani beragam pengguna yang menggunakan berbagai macam perangkat yang berasal dari vendor yang berbeda • Untuk merencanakan dan membangun suatu jaringan secara efektif, diperlukan suatu standard yang menjamin interoperability, compatibility, dan kinerja yang dipersyaratkan secara ekonomis • Suatu standard yang terbuka (open standard) diperlukan untuk memungkinkan interkoneksi sistem, perangkat maupun jaringan yang berasal dari vendor maupun operator yang berbeda 8
Organisasi-organisasi Standard • Otoritas standard nasional – Menetapkan standard resmi suatu negara tertentu • Indonesia : Menkominfo (Ditjen POSTEL) – BRTI : Badan Regulasi Telekomunikasi Indonesia
• Inggris : British Standard Institute (BSI) • Jerman : Deutsche Industrie-Normen (DIN) • Amerika : American National Standard Institute (ANSI)
9
Badan Standard Eropa
•
• •
ETSI: European Telecommunications Standards Institute • •
Suatu badan independent yang menetapkan standard untuk komunitas Eropa Contoh : standard GSM
CEN/CENELEC: European Committee for Electrotechnical Standardization/European Committee for Standardization •
Badan standardisasi teknologi informasi
CEPT: Conférence Européenne des Administrations des Postes et des Telecommunications •
Sebelum ada ETSI, melakukan pekerjaan yang dilakukan ETSI
10
Badan Standard Amerika
• IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers • Asosiasi engineer elektro internasional • Contoh standard : LAN • EIA: Electronic Industries Association • Organisasi pabrik perangkat elektronika Amerika • Contoh standar: RS232 • FCC: Federal Communications Commission • Badan regulasi pemerintah Amerika • TIA: Telecommunications Industry Association • Bertugas mengadaptasi standard dunia ke dalam lingkungan Amerika
11
Organisasi Global • ITU : International Telecommunication Union – Badan khusus PBB yang bertanggung jawab di dalam bidang telekomunikasi – Dibagi ke dalam dua badan standard: • ITU-T (huruf T berasal dari kata telekomunikasi) – Berasal dari CCITT (Comité Consultatif International de Télégraphique et Téléphonique, atau International Telegraph and Telephone Consultative Committee) – Mempublikasikan rekomendasi untuk jaringan telekomunikasi publik
• ITU-R (huruf R berasal dari kata radio) – Berasal dari CCIR (Comité Consultatif International des Radiocommunications atau International Radio Consultative Committee) – Mempublikasikan rekomendasi yang berhubungan dengan aspek-aspek radio seperti penggunaan frekunsi di seleuruh dunia
12
• ISO/IEC : The International Standards Organization/International Electrotechnical Commission – Organisasi standard bidang teknologi informasi – ISO berperan dalam standard dan protokol komunikasi data – IEC berperan di dalam standard yang meliputi aspek electromechanical (seperti konektor), lingkungan dan keselamatan 13
Organisasi Standard yang lain • IETF: Internet Engineering Task Force – Bertanggung jawab terhadap arsitektur Internet – Mengatur standardisasi protokol TCP/IP untuk Internet
14
Jaringan Telekomunikasi Dasar
• Tujuan dasar dari adanya suatu jaringan telekomunikasi adalah untuk mengirimkan informasi dari suatu user ke user lain yang ada di dalam jaringan – User dari suatu jaringan publik disebut subscriber
• Informasi yang berasal dari user dapat beragam (bisa voice, data maupun gambar) • Subscriber dapat mengakses jaringan menggunakan jaringan akses yang beragam (cellular, fixed dsb.)
16
• Tiga teknologi yang yang diperlukan untuk berkomunikasi melalui jaringan telekomunikasi: – Transmisi – Switching – Signaling
17
- Link antar switch merupakan backbone - Backbone mengumpulkan (aggregate) aliran informasi yang berasal dari jaringan akses - Backbone mengangkut alitan informasi yang lebih banyak daripada jaringan akses
- Links - Fasilitas transmisi - Node Jaringan (switch/router) - Melakukan proses switching - Switching: menghubungkan inlet dengan outlet pada switch
Jaringan Telekomunikasi
Jaringan Akses (Access Network)
switching
Inlets - Incoming information (voice, data, video etc.)
Outlets - Outgoing information
18
Teknologi Transmisi • Transmisi adalah proses membawa informasi antar end points di dalam sistem atau jaringan • Sistem transmisi yang sekarang menggunakan empat buah medium transmisi berikut : – – – –
Kabel tembaga Kabel serat optik Gelombang radio Cahaya pada ruang bebas (misalnya infra merah)
• Dalam suatu jaringan telekomunikasi, sistem transmisi digunakan untuk saling menghubungkan sentral (router) – Keseluruhan sistem transmisi ini disebut jaringan transmisi atau jaringan transport (transport network)
19
Teknologi Switching • Suatu teknologi yang digunakan pada switch untuk menghubungkan (men-switch) panggilan (pada jaringan telepon) atau • Mengarahkan/memforward paket dari suatu link ke link yang lain • Kita akan pelajari ini lebih detail
20
Teknologi Signaling • Signaling adalah mekanisme yang memungkinkan entitas yang berada di dalam jaringan (misalnya perangkat di pelanggan, switch dsb.) untuk membentuk, mempertahankan, dan memutuskan suatu sesi di dalam jaringan • Proses signaling dilaksanakan menggunakan suatu sinyal atau pesan tertentu – Contoh: ketika kita mengangkat handset telepon untuk melakukan panggilan akan terdengar nada panggil (dial tone) • Dial tone mengindikasikan bahwa sentral telepon siap menerima informasi nomor yang dituju
• Signaling akan kita pelajari lebih detail lagi
21
Medium Transmisi
Tipe-tipe Media Transmisi • Guided transmission media
– Kabel tembaga • Open Wires • Coaxial • Twisted Pair
– Kabel serat optik • Unguided transmission media
– infra merah – gelombang radio – microwave: terrestrial maupun satellite 23
24
Guided Transmission Media
Kabel Tembaga
Paling lama dan sudah biasa digunakan Kelemahan: redaman tinggi dan sensitif terhadap interferensi Redaman pada suatu kabel tembaga akan meningkat bila frekuensi dinaikkan Kecepatan rambat sinyal di dalam kabel tembaga mendekati 200.000 km/detik Tiga jenis kabel tembaga yang biasa digunakan:
Open wire Coaxial Twisted Pair 26
Open
wire
Sudah jarang digunakan Kelemahan: • Terpengaruh kondisi cuaca dan lingkungan • Kapasitas terbatas (hanya sekitar 12 kanal voice)
27
Coaxial Bandwidth tinggi dan lebih kebal terhadap interferensi Contoh penggunaan : pada antena TV, LAN dsb. (D) (C) (B) (A)
RG
coax and BNC Connector
28
Kabel dipilin untuk mengeliminasi crosstalk
Twisted
pair
Menggunakan “balance signaling” untuk mengeliminasi pengaruh interferensi (noise)
29
• Twist length kabel telepon: • Twist length Cat- UTP : . -
cm cm
• Twist length Cat- : - cm • Pada suatu bundel twisted pair (lebih dari satu pasang), twist length masing-masing pasangan dibedakan untuk mencegah crosstalk antar pasangan
30
• About crosstalk
Penerima Sinyal
Sumber Sinyal NEXT: Near-end crosstalk
FEXT: Far-end crosstalk
31
Max Data Rate NEXT Category- UTP Mbps @ MHz @
MHz Category- UTP Mbps @ MHz Category- UTP Mbps @ MHz Category- e UTP Mbps @ MHz
•
•
Attenuation . db/
m
db
. db/
m
db
. db/
m
db
db/
m
db
db/
m
db
Category Unshielded Twisted Pair (UTP) digunakan sebagai kabel standard untuk local area computer networks Ada juga jenis kabel Shielded Twisted Pair (STP)
32
Twisted Pair Connectors •
Kabel twisted pair untuk komputer menggunakan konektor RJ (8 pin)
•
Kabel twisted pair untuk telepon menggunakan konektor RJ11
33
Serat Optik Kabel serat optik terdiri dari : • Silinder dalam berbahan gelas yang disebut inti atau core • Silinder luar terbuat dari bahan gelas atau plastik yang disebut cladding atau pembungkus inti • Bahan pelidung serat yang membungkus cladding
34
Mengapa cahaya bisa bergerak sepanjang serat optik? • Karena ada proses yang disebut Total Internal Reflection (TIR) • TIR dimungkinkan dengan membedakan indeks bias (n) antara core dan clading – Dalam hal ini ncore > ncladding – Memanfaatkan hukum Snellius
35
Pantulan terjadi Bila sudut jatuh > sudut kritis
ncore > ncladding Pembiasan
36
Apabila kabel serat optik dilengkungkan, dapat terjadi loss
37
θNA
Cahaya yang dapat dimasukkan ke dalam serat optik harus disuntikkan pada sudut yang lebih kecil daripada θNA. Ini dipersyaratkan sebagai Numerical Apperture (NA)
38
39
•
• •
Salah satu cara untuk mengidenifikasi konstruksi kabel optik adalah dengan menggunakan perbandingan antara diameter core dan cladding. Sebagai contoh adalah tipe kabel 62.5/125. Artinya diamater core 62,5 micron dan diameter cladding 125 micron Contoh lain tipe kabel:50/125, 62.5/125 dan 8.3/125 Jumlah core di dalam satu kabel bisa antara 4 s.d. 144
40
Klasifikasi Serat Optik • Berdasarkan mode gelombang cahaya yang berpropagasi pada serat optik – Multimode Fibre – Singlemode Fibre
• Berdasarkan perubahan indeks bias bahan – Step index fibre – Gradded index fibre
41
Step Index Fiber vs Gradded Index Fiber • Pada step index fiber, perbedaan antara index bias inti dengan index bias cladding sangat drastis
42
• Pada gradded index fiber, perbedaan index bias bahan dari inti sampai cladding berlangsung secara gradual • Contoh profile gradded index: – Untuk 0 ≤r ≤ a – r = jari-jari di dalam inti serat – a = jari-jari maksimum inti serat
43
44
Jenis-jenis kabel serat optik
Step-index multimode. Used with source.
Graded-index multimode. Used with nm source.
Single mode. Used with
nm,
nm,
nm
nm,
nm source.
45
Available Bandwidth and Range Media Range Voice quality twisted pair MHz km Coax cable (broadband) GHz Category twisted pair MHz Fiber optic cable THz
Bandwidth to
kkm k. - km km 46
Unguided Transmission Media
Microwave • Range frekuensi: 1 – 40 GHz
• Transmisi dilakukan secara line of sight (LOS) • Tidak dapat menembus dinding (solid objects; contoh: bangunan
• Digunakan untuk komunikasi terrestrial (earth-to-earth) dan satelit • Di atas 8 GHz, diserap oleh partikel air – Jadi hujan dapat menggagalkan transmisi
48
Satellite Microwave •
Range frekuensi optimal yang digunakan adalah: GHz – Dibawah GHz akan terpengaruh dari alam dan man-made sources – Di atas GHz akan teredam atmosfir Band (GHz) Name
Uplink
Download
Use
4/6
C
5.9 - 6.4
3.7 - 4.2
commercial
7/8
X
7.9 - 8.4
7.9 - 8.4
military
11/14
Ku
14.0 - 14.5 11.7 - 12.2 commercial
20/30
Ka
27.5 - 30.5 17.7 - 21.2
military
20/44
Q
43.4 - 45.5 20.2 - 21.3
military
49
Satellite Systems • Sistem orbit Low dan medium memiliki delay yang lebih rendah – Menawarkan kecepatan Mbps System Orbit (km) No. satellites Freq. Band Geosynchronous 35,784 90 4/6 (C) Teledesic 1,350 288 Ka Iridium 780 66 1.6 GHz
50
Terrestrial Wireless • Digunakan untuk keperluan telekomunikasi komersial, telepon seluler, serta LAN jarak pendek dan menengah • Contoh: wireless LAN IEEE yang bekerja pada band Freq. Band Use 824 - 894 MHz Analog cell phones (AMPS) 902-928 MHz License free in North America 1.7 - 2.3 GHz PCS digital cell phones 1.8 GHz GSM digital cell phones 2.400-2.484 GHz global license free band 2.4 GHz 802.11, Lucent WaveLAN 2.45 GHz Bluetooth 4 - 6 GHz commercial (telecomm.) Infrared short distance line of sight
Range Data Rate 20 km per cell 13 kbps/channel < 1 km per cell 16 kbps/channel 100 m - 25 km about 10 m 40 - 80 km 5 - 100 m
2 - 11 Mbps 1 Mbps 100 Mbps 1 Mbps
51
• Terrestrial communication (microwave)
52
So..you’ve heard about dB.. What is it?
Decibel, Gain, dan Loss • • •
Power loss : penurunan daya sinyal Power gain : penguatan daya sinyal Decibel : “satuan” untuk menyatakan power loss/gain – Decibel merupakan satuan ukuran daya yang logaritmis – Pertama kali digunakan oleh Alexander Graham Bell (satuan decibel digunakan untuk menghormati jasanya) – Decibel : dB
Alexander Graham Bell Born 1847 - Died 1922
54
Decibel in Action
Gain g = Pout/Pin
Overall Gain g = g1*g2
Gain in dB gdB = 10 log (Pout/Pin)
Overall Gain in dB gdB = g1(dB) + g2(dB)
Loss L = Pin/Pout Loss in dB LdB = 10 log (Pin/Pout)
Contoh: - Bila daya output 10 Watt dan daya input 1 Watt, maka Gain = 10 dB - Bila daya input 10 Watt dan daya output 1 Watt, maka Loss = 10 dB (atau Gain = -10 dB)
55
• Rumus dB menyatakan ukuran daya • Jika kita lebih tertarik akan perubahan pada tegangan maka faktor impedansi harus dimasukkan pada perhitungan dB g dB
Pout 10 log Pin
Vout 20 log Vin
Zin 10 log Zout
56
Power Levels in dB • Sampai titik ini kita masih melihat penerapan dB untuk menyatakan perbandingan daya • Bagaimana cara menyatakan level daya absolut menggunakan dB?
Gunakan suatu daya referensi
57
• Daya referensi yang banyak digunakan adalah 1 mW • Satuan dB yang dihasilkan adalah dBm • Contoh: suatu level daya 10 mW bila dinyatakan di dalam dB adalah 10 dBm • Daya referensi lain yang dapat digunakan: 1 Watt (satuan dB yang digunakan dBW)
PdBm
P 10 log 1 mW
PdBW
P 10 log 1W
58
• Contoh penggunaan dB
Daya pancar P1 = 1W atau +30 dBm Gain antena = 30 dB Redaman link = 110 dB Daya diterima terima P2,dBm = +30 dBm + 30 dB –110 dB +30 dB = –20 dBm Bila dinyatakan di dalam Watt P2 = 10 μW.
59
Redaman serat optik 0,5 dB/km
Daya pancar P1,dBm = 0 dBm Redaman serat optik = 0,5 dB/km, maka redaman total serat optik = 0,5*40 =20 dB Daya terima P2,dBm = 0 dBm – 20 dB = –20 dBm
60
John Napier or Neper nicknamed Marvellous Merchiston (1550, 1617) Penemu Logaritma
• Satuan lain yang biasa digunakan untuk menyatakan suatu perbadingan adalah Neper • 1 Neper (Np) = 8,685889638 dB • 1 dB = 0,115129254 Np 61
TERIMA KASIH