BAB IVFREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING DAN DEMULTIPLEXING4.1
Tujuan1. Untuk mengetahui blok-blok yang menyusun Frequency
Division Multiplexing dan Frequency Division Demultiplexing.2.
Untuk mengetahui proses-proses yang terjadi dalam teknik Frequency
Division Multiplexing dan Frequency Division Demultiplexing.4.2
Peralatan 1. Perangkat keras Frequency Division Multiplexing dan
Frequency Division Demultiplexing. 2. Oscilloscope3. Frequency
Counter4. Kabel-kabel Penghubung4.3 Dasar Teori4.3.1
MultiplexingMultiplexing adalah suatu cara pengiriman beberapa
sinyal informasi dengan menggunakan beberapa sinyal pembawa
(sub-carrier) untuk sebuah saluran transmisi secara bersama-sama.
Pada umumnya, sistem transmisi yang ada di dalam jaringan
telekomunikasi memiliki kapasitas yang melebihi kapasitas yang
dibutuhkan satu user. Dengan demikian sangat mungkin untuk
menggunakan bandwidth yang ada seefisien mungkin oleh lebih dari
satu user sehingga perlunya digabungkan beberapa sinyal untuk
dikirimkan secara bersamaan pada satu kanal transmisi. Perangkat
yang digunakan untuk melaksanakan multiplexing dinamakan
multiplexer (mux).Contoh aplikasi dari teknik multiplexing ini
adalah pada jaringan transmisi jarak jauh, baik yang menggunakan
kabel maupun yang menggunakan media udara (wireless atau radio).
Sebagai contoh, satu helai kabel optik Surabaya-Jakarta bisa
dipakai untuk menyalurkan ribuan percakapan telepon. Idenya adalah
bagaimana menggabungkan ribuan informasi percakapan (voice) yang
berasal dari ribuan pelanggan telepon tanpa saling bercampur satu
sama lain. Teknik multiplexing ada beberapa cara. Yang pertama,
multiplexing dengan cara menata tiap informasi (suara percakapan 1
pelanggan) sedemikian rupa sehingga menempati satu alokasi
frekuensi selebar sekitar 4 kHz. Teknik ini dinamakan Frequency
Division Multiplexing (FDM). Teknologi ini digunakan di Indonesia
hingga tahun 90-an pada jaringan telepon analog dan sistem satelit
analog sebelum digantikan dengan teknologi digital. Pada tahun
2000-an ini, ide dasar FDM digunakan dalam teknologi saluran
pelanggan digital yang dikenal dengan modem ADSL (asymetric digital
subscriber loop). Yang kedua adalah multiplexing dengan cara tiap
pelanggan menggunakan saluran secara bergantian. Teknik ini
dinamakan Time Division Multiplexing (TDM). Tiap pelanggan diberi
jatah waktu (time slot) tertentu sedemikian rupa sehingga semua
informasi percakapan bisa dikirim melalui satu saluran secara
bersama-sama tanpa disadari oleh pelanggan karena pergantiannya
terjadi setiap 125 microsecond; berapapun jumlah pelanggan atau
informasi yang ingin di-multiplex, setiap pelanggan akan
mendapatkan giliran setiap 125 microsecond, hanya jatah waktunya
semakin cepat. Teknik multiplexing yang ketiga adalah yang
digunakan dalam saluran kabel optik yang disebut Wavelength
Division Multiplexing (WDM), yaitu satu kabel optik dipakai untuk
menyalurkan lebih dari satu sumber sinar dimana satu sinar dengan
lamda tertentu mewakili satu sumber informasi.Pada gambar dibawah
ini menggambarkan fungsi multiplexing dalam bentuk yang paling
sederhana. Terdapat input n untuk multiplexer. Multiplexer
dihubungkan ke demultiplexer melalui sebuah jalur tunggal. Saluran
tersebut mampu membawa n channel data yang terpisah.
Gambar 4.1. Konsep Dasar Multiplexing dan
DemulitiplexingMultiplexer menggabungkan (melakukan multiplexing)
data dari jalur input n dan mentransmisikannya melalui jalur
berkapasitas tinggi. 4.3.2 Frequency Division MultiplexingFrequency
Division Multiplexing (FDM)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. Pada
teknik FDM, tidak perlu ada modem karena multiplexer juga bertindak
sebagai modem (membuat permodulatan terhadap data digital).
Kelemahan Modem disatukan dengan multiplexer adalah sulitnya
meng-upgrade ke komponen yang lebih maju dan mempunyai kecepatan
yang lebih tinggi (seperti teknik permodulatan modem yang begitu
cepat meningkat). Kelemahannya adalah jika ada channel (terminal)
yang tidak menghantar data, frekuensi yang dikhususkan untuk
membawa data pada channel tersebut tidak tergunakan dan ini
merugikandan juga harganya agak mahal dari segi pemakaian (terutama
dibandingkan dengan TDM) kerana setiap channel harus disediakan
frekuensinya. Kelemahan lain adalah kerana bandwidth jalur atau
media yang dipakai bersama-sama tidak dapat digunakan sepenuhnya,
karena sebagian dari frekuensi terpaksa digunakan untuk memisahkan
antara frekuensi channel-channel yang ada. Frekuensi pemisah ini
dipanggil guardband.Sistem FDM umumnya terdiri dari 2 peralatan
terminal dan penguat ulang saluran transmisi (repeater transmission
line):1. Peralatan Terminal (Terminal Equipment) Peralatan terminal
terdiri dari bagian yang mengirimkan sinyal frekuensi ke repeater
dan bagian penerima yang menerima sinyal tersebut dan mengubahnya
kembali menjadi frekuensi semula.2. Peralatan Penguat Ulang
(Repeater Equipment) Repeater equipment terdiri dari penguat
(amplifier) dan equalizer yang fungsinya masing-masing untuk
mengkompensir redaman dan kecacatan redaman (attenuation
distortion), sewaktu transmisi melewati saluran melewati saluran
antara kedua repeater masing-masing.
Gambar 4.2 Blok diagram FDM
Gambar 4.3 Tampak depan perangkat FDM 4.3.3
DemultiplexingDemultiplexing adalah suatu proses untuk mendapatkan
kembali sinyal informasi yang telah termultiplexing. Perangkat yang
digunakan untuk melaksanakan demultiplexing dinamakan
demultiplexer. Demultiplexer menerima aliran data yang sudah
dimultiplexkan, kemudian memisahkan (malakukan demultiplexing) data
berdasarkan channel, lalu mengirimkannya ke saluran output yang
tepat.4.3.4 Frequency Division DemultiplexingFrequency Division
Demultiplexing adalah suatu teknik untuk memulihkan sinyal yang
telah ter-multiplexing melalui teknik FDM, guna mendapatkan sinyal
aslinya (sinyal informasi). Sinyal yang telah termodulasi diproses
kembali yaitu melalui proses FDD dimana sinyal tersebut
didemodulasi. Kemudian sinyal diproses kembali oleh penguat sebelum
diterima oleh receiver atau penerima.
Gambar 4.4 Blok diagram FDD pengirim dan penerima4.4 Langkah
Percobaan4.4.1 Frequency Division Multiflexing (FDM) A. Persiapan1.
Hidupkan perangkat percobaan2. Hidupkan saklar dan ukurlah besamya
frekuensi sinyal informasi dan bentuk gelornbangnya dengan mengukur
pada terminal S1 seperti gambar berikut :
Gambar 4.5 Tampak Depan Perangkat FDM saat Pengukuran Keluaran
Informasi3. Ukurlah besar frekuensi dan bentuk. sinyal osilator
seperti gambar berikut :
Gambar 4.6 Tampak Depan Perangkat FDM saat Pengukuran
Sub-Carrier4. Putar-putarlah timer di bagian belakang perangkat
supaya diperoleh keluaran 14kHz untuk masing-masing kanal 1,2,3
secara berurut.B. Pengukuran Keluaran Penguat1. Hubungkan kanal 1
osciloscope dengan terminal S1-1 dan hubungkan kanal 2 osciloscope
dengan terminal SP-1 seperti gambar berikut :
Gambar 4.7 Tampak Depan Perangkat FDM saat Pengukuran Keluaran
Penguat2. Lanjutkan pengukuran untuk kanal 2 dan 3, catat
hasilnya3. Bandingkan bentuk sinyal informasi dengan bentuk sinyal
penguat keluaran masing-masing kanal.B. Pengukuran Keluaran
Modulator4. Hubungkan kanal 1 oscilloscope dengan terminal SP-1 dan
hubungkan kanal 2 osciloscope dengan terminal SM-1 seperti gambar
berikut
Gambar 4.8 Tampak Depan Perangkat FDM saat Pengukuran Keluaran
Modulator5. Lanjutkan pengukuran untuk kanal 2 dan 3, catat
hasilnya.6. Bandingkan bentuk sinyal keluaran penguat (sinyal
masukan modulator) dengan keluaran modulator.C. Pengukuran Keluaran
Modulator7. Hubungkan perangkat FDM dengan oscilloscope seperti
pada gambar berikut:
Gambar 4.9 Tampak Depan Perangkat FDM saat Pengukuran Keluaran
Multiplex8. Perhatikan bentuk sinyal keluaran Multiplexer dan
berikan komentar.4.4.2 Frequency Division Demultiplexing (FDD) A.
Persiapan1. Alat ukurnya (oscilloscope) terlebih dahulu
dikalibrasi.2. Hidupkan perangkat percobaan, terus tekan switch
pada posisi on.
Gambar 4.10 Tampak Depan Perangkat Frequency Division
Demultiplexing
Gambar 4.11 Tampak Belakang Perangkat Frequency Division
Demultiplexing3. Lakukan pengukuran oscillator dengan oscilloscope
dan frequency counter. Atur nilai frekuensi osilator (sesuai dengan
yang ditunjukkan frekuensi counter), dengan menge-trim (putar-putar
trimer di bagian belakang perangkat) sehingga diperoleh frekuensi
yang sama dengan pengirimnya. Catat hasil pengukurannya.4.
Hubungkan perangkat FDD dengan pengirimnya.B. Percobaan5. Amati dan
catatlah sinyal yang diterima dari transmisi dengan oscilloscope.6.
Amati dan catatlah keluaran dari masing-masing band-pass filter.7.
Hubungkan kanal oscilloscope dengan keluaran BPF 1 dan kanal-2
oscilloscope dengan keluaran modulator 1 pada penerimanya. Demikian
juga untuk BPF-2 dan BPF-3.8. Amati dan catatlah masukan dan
keluaran dari masing-masing demodulator. Masukan demodulator adalah
keluaran dari BPF. Gunakan kedua kanal dari oscilloscope (mode
dual) untuk mengamatinya.9. Amati dan catatlah masukan dan keluaran
dari masing-masing low-pass filter. Masukan LPF adalah keluaran
dari demodulator. Gunakan kedua kanal dari oscilloscope (mode dual)
untuk mengamatinya.10. Amati dan catatlah masukan dan keluaran dari
masing-masing penguat dengan oscilloscope (mode dual).11. Amati dan
catatlah frekuensi akhir (penguat) dengan frequency counter.
Bandingkan dengan input pada bagian pengirimnya.12. Hubungkan
masing-masing osilator sub-pembawa pada pengirimnya untuk digunakan
pada penerimanya. Tekan saklar jumper osilator pengirim pada
posisi"ON". Lakukan lagi pengukuran seperti langkah (3) sampai
(10).
4.5 Gambar dan Data Hasil Percobaan4.5.1 Percobaan Frequency
Division Multiplexing4.5.1.1 Sinyal Informasi Kanal 1
Gambar 4.12 Sinyal Informasi Kanal 1Pk-Pk: 5,16 VAmplitudo: 5,12
VFrekuensi: 808,1 Hz4.5.1.2 Sinyal Informasi Kanal 24.5.1.3 Sinyal
Informasi Kanal 3
Gambar 4.13 sinyal Informasi Kanal 3Pk-Pk: 4,72 VAmplitudo:
4,64VFrekuensi: 2,058 kHz4.5.1.4 Sinyal Penguat Kanal 1
Gambar 4.14 Sinyal Penguat Kanal 1Pk-Pk: 13,6 VAmplitudo: 13,5
VFrekuensi: 809,7 Hz4.5.1.5 Sinyal Penguat Kanal 2
Gambar 4.15 Sinyal Penguat Kanal 2Pk-Pk: 4,16 VAmplitudo: 4,10
VFrekuensi: 1,502 kHz
4.5.1.6 Sinyal Penguat Kanal 3
Gambar 4.16 Sinyal Penguat kanal 3Pk-Pk: 9,92 VAmplitudo: 9,84
VFrekuensi: 2,058 kHz4.5.1.7 Sinyal Osilator Sub-Carrier Kanal
1
Gambar 4.17 Sinyal Osilator Sub-Carier Kanal 1Pk-Pk: 2,30
VAmplitudo: 2,26 VFrekuensi: 14,01 kHz
4.5.1.8 Sinyal Osilator Sub-Carrier Kanal 2
Gambar 4.18 Sinyal Osilator Sub-Carier Kanal 2Pk-Pk: 1,76
VAmplitudo: 1,70 VFrekuensi: 23,58 kHz4.5.1.9 Sinyal Osilator
Sub-Carrier Kanal 3
Gambar 4.19 Sinyal Osilator Sub-Carier Kanal 3Pk-Pk: 1,33
VAmplitudo: 1,29 VFrekuensi: 33,67 kHz
4.5.2 Percobaan Frequency Division Demultiplexing4.5.2.1
Keluaran Band Pass Filter Kanal 1
Gambar 4.20 Band Pass Filter Kanal 1Pk-Pk: 212 mVAmplitudo: 80
mVFrekuensi: 7,194 kHz4.5.2.2 Keluaran Band Pass Filter Kanal 2
Gambar 4.21 Band Pass Filter Kanal 2Pk-Pk: 110 mVAmplitudo: 28
mVFrekuensi: 23,81 kHz
4.5.2.3 Keluaran Band Pass Filter Kanal 3
Gambar 4.22 Band Pass Filter Kanal 3Pk-Pk: 150 mVAmplitudo: 32
mVFrekuensi: 38,83 kHz4.5.2.4 Osilator Sub-Carrier Kanal 1
Gambar 4.23 Osilator Sub-Carrier Kanal 1Pk-Pk: 2,54 VAmplitudo:
2,48 VFrekuensi: 14,03 kHz
4.5.2.5 Osilator Sub-Carrier Kanal 2
Gambar 4.24 Osilator Sub-Carrier Kanal 2Pk-Pk: 1,76 VAmplitudo:
1,70 VFrekuensi: 23,64 kHz4.5.2.6 Osilator Sub-Carrier Kanal 3
Gambar 4.25 Sub-Carrier Kanal 3Pk-Pk: 1,28 VAmplitudo: 1,26
VFrekuensi: 33,61 kHz
4.5.2.7 Sinyal Output Kanal 1
Gambar 4.26 Sinyal Output Kanal 1Pk-Pk: 944 mVAmplitudo: 864
mVFrekuensi: 808,1 Hz4.5.2.8 Sinyal Output Kanal 24.5.2.9 Sinyal
Output Kanal 3
Gambar 4.27 Sinyal Output Kanal 3Pk-Pk: 448 mVAmplitudo: 392
mVFrekuensi: 2,051 kHz
4.6 Analisa Hasil Percobaan4.6.1 Perbandingan Amplitudo secara
Teori dan Hasil Percobaan pada Sinyal Informasi, Sinyal Penguat,
Sinyal Carrier, dan Sinyal Modulasi Tabel 4.1 Perbandingan
Amplitudo SI, SP, SC, dan, SMNo
Keluaran Sinyal MultiplexingPk-PkBesar Amplitudo Hasil
PercobaanBesar Amplitudo Secara Teori(A=(Pk-Pk))
1SI 15,16 V5,12 V2,58 V
2SI 34,72 V4,64 V2,36 V
3SP 113,6 V13,5 V6,8 V
4SP 24,16 V4,10 V2,08 V
5SP 39,92 V9,84 V4,96 V
6SC 12,30 V2,26 V1,15 V
7SC 21,76 V1,70 V0,88 V
8SC 31,33 V1,29 V0,665 V
9SM 11,47 V1,26 V0,735 V
10SM 20,216 V0,104 V0,108 V
11SM 31,10 V0,85 V0,55 V
Berdasarkan data perbandingan amplitudo SI, SP, SC, dan SM
diatas, dapat disimpulkan bahwa besar amplitudo hasil percobaan
memiliki sedikit perbedaan dengan besar Pk-pk. Sedangkan, menurut
perhitungan secara teori, amplitudo adalah setengah dari Pk-pk
sehingga besar amplitudo hasil percobaan memiliki nilai yang
berbeda dangan amplitudo secara teori. Perbedaan ini disebabkan
oleh kesalahan alat ukur (osiloskop).
4.6.2 Perbandingan Amplitudo secara Teori dan Hasil Percobaan
pada Band Pass Filter, Osilator Sub-Carrier, dan Output Sinyal
Informasi Tabel 4.2 Perbandingan Amplitudo BPF, Osc, dan Output
SINoKeluaran Sinyal DemultiplexingPk-pkBesar Amplitudo Hasil
PercobaanBesar Amplitudo Secara Teori(A=(Pk-Pk))
1BPF 10,212 V0,08 V0,106 V
2BPF 20,11 V0,028 V0,055 V
3BPF 30,15 V0,032 V0,075 V
4Osc 12,54 V2,48 V1,27 V
5Osc 21,76 V1,70 V0,88 V
6Osc 31,28 V1,26 V0,64 V
7Output SI 10,944 V0,864 V0,472 V
8Output SI 30,448 V0,392 V0,224 V
Berdasarkan data perbandingan amplitudo BPF, Osc, dan Output SI
diatas, dapat disimpulkan bahwa besar amplitudo hasil percobaan
pada Osc 1, Osc 2, Osc 3, Output SI 1, dan Output SI 3 memiliki
sedikit perbedaan dengan besar Pk-pk, sedangkan menurut perhitungan
secara teori, besar amplitudo adalah setengah dari Pk-pk sehingga
besar amplitudo hasil percobaan memiliki nilai yang berbeda dengan
amplitudo secara teori. Perbedaan ini disebabkan oleh kesalahan
alat ukur (osiloskop). Akan tetapi, pada BPF 1, BPF 2, dan BPF 3
besar amplitudo hasil percobaan mendekati besar amplitudo secara
teori.
4.6.3 Analisis Modulasi pada Kanal 1 dan 3Sinyal Modulator Kanal
1
Gambar 4.28 Sinyal Modulator Kanal 1Pk-Pk: 1,47 VAmplitudo hasil
percobaan: 1,26 VFrekuensi: 9,434 kHzAmplitudo secara teori:
(Pk-pk)= (1,47)= 0,735 VSinyal Modulator Kanal 3
Gambar 2.29 Sinyal Modulator Kanal 3Pk-Pk: 1,10 VAmplitudo hasil
percobaan: 848 mVFrekuensi: 8,439 kHzAmplitudo secara teori:
(Pk-pk)= (1,10)= 0,55 VSinyal informasi memiliki spektrum yang
rendah dan rentan untuk tergangu oleh noise. Sedangkan pada
transmisi dibutuhkan sinyal yang memiliki spektrum tinggi dan
dibutuhkan modulasi untuk memindahkan posisi spektrum dari sinyal
data, dari pita spektrum yang rendah ke spektrum yang jauh lebih
tinggi. Oleh karena itu, pada proses modulasi terjadi peningkatan
frekuensi.4.6.4 Analisis Multipexing Sinyal Multiplex
Gambar 4.30 Sinyal MultiplexPk-Pk: 2,78 VAmplitudo hasil
percobaan: 520 mVFrekuensi: 13,16 kHzAmplitudo secara teori:
(Pk-pk)= (2,78)= 1,39 VSinyal multipleks merupakan sinyal yang
telah siap untuk disalurkan ke sebuahsaluran komunikasi atau medium
transmisi fisik. Multipleksing membagi kapasitas saluran komunikasi
tingkat-rendah menjadi beberapa saluran logik tingkat-tinggi,
masing-masing satu untuk setiap sinyal pesan atau aliran data yang
ingin disalurkan.4.6.5 Perbandingan Sinyal Informasi dan Modulator
pada Kanal 1Tabel 4.3 Perbandingan Sinyal Informasi dan Modulator
pada Kanal 1NoOutputPk-pkAmplitudoFrekuensi
1Sinyal Informasi5,16 V5,12 V808,1 Hz
2Sinyal Modulasi1,47 V1,26 V9434 Hz
Berdasarkan tabel di atas dapat disimpulkan bahwa nilai pk-pk
dan amplitudo pada sinyal informasi lebih besar dibandingkan sinyal
modulasi. Akan tetapi, nilai frekuensi pada sinyal informasi lebih
kecil dibandingkan sinyal modulasi karena terjadi peningkatan
frekuensi setelah proses modulasi.4.6.6 Perbandingan Sinyal
Informasi dan BPF pada Kanal 1Tabel 4.4 Perbandingan Sinyal
Informasi dan BPF pada Kanal 1NoOutputPk-pkAmplitudoFrekuensi
1Sinyal Informasi5,16 V5,12 V808,1 Hz
2BPF0,212 V0,08 V7194 Hz
4.7 Simpulan