[Home Work] xDSL
Sany Asyari| October 23, 2006 1:20 amInternet pada saat ini dapat dikategorikan sebagai kebutuhan premier bagi beberapa golongan masyarakat Indonesia. Hanya saja akses Internet di Indonesia berkendala pada speed (kecepatan) dan harga yang terbilang tinggi.
Pada saat ini mayoritas pengguna Internet di Indonesia harus puas dengan kecepatan modem 56 Kbps, yang secara didapat tidak lah murni mendapatkan kecepatan 56 Kbps. Kendala ini terjadi dikarenakan Infrastruktur komunikasi Indonesia hanya memiliki jaringan telpon biasa.
Untuk kebutuhan Video streaming, Game Online, download, upload file dan akses multimedia lainnya, kecepatan 56 Kbps terasa sangat lambat. Sehingga diperlukan suatu teknologi untuk memperepat akses Internet. Jaringan telepon yang menggunakan saluran sepasang kawat tembaga (Public Service Telephone Network, PSTN) tersebut telah dirancang untuk keperluan penyaluran sinyal suara dengan bandwidth terbatas.
Beberapa solusi seperti menggunakan kabel fiber optic pada saat ini sudah dilakukan, hanya saja jangkauan dan biaya yang di terima oleh end user (pengguna) masih menjadi kendala dan sisi lainya adalah keterbatasan wilayah yang dapat mengakses jaringan broadband seperti ini. Dengan adanya perkembangan teknologi komunikasi, maka komunikasi jaringan analog dapat dirubah menjadi komunikasi digital.
Salah satu teknologi yang berkembang saat ini adalah xDSL, dengan asumsi x adalah type yang berkembang dan DSL adalah Digital Subscriber Line yang pada awalnya disebut Digital Subsriber Loop.
xDSL merupakan teknologi jaringan yang menggunakan kabel tembaga atau copper wire yang dirancang sedemikian rupa untuk dapat diimplementasikan pada jaringan PSTN dan PSTO hingga mencapai jarak 5 KM. Dengan sepasang kabel tembaga (single pair) pada jarak tersebut teorinya mampu membawa data digital hingga 2Mbps. Jika jarak berlebih otomatis kemampuan data yang melewati kabel akan berkurang. Berdasarkan informasi yang didapatkan kabel sekunder telepon di Bandung, jarak total kabel telepon dari rumah hingga gardu STO bisa berjarak 10km, bahkan 15km. Mungkin hal ini yang membatasi produk DSL Telkom hanya menawarkan sambungan sebesar 384kbps. Ini besaran sambungan jaringan akhir atau sering disebut last-mile access, bukan besaran trafik data internet.
Sambungan DSL dari pelanggan berujung di STO pada sebuah DSLAM, Digital Subscriber Line Access Multiplexer. Disebut sebagai multiplexer karena perangkat tersebut memisahkan sambungan DSL kembali menjadi dua bagian, satu sambungan data digital untuk diteruskan ke router dan satu sambungan data analog voice telepon ke PSTN. Pada sisi pelanggan, modem DSL juga membagi dua sambungan, satu sambungan ke komputer (melalui port ethernet/USB) dan satu sambungan ke pesawat telepon. Dengan teknologi ini pelanggan mendapat koneksi internet yang always on tanpa mengganggu percakapan telepon, atau sebaliknya percakapan telepon tidak akan mengganggu koneksi internet.
DSL (Digital Subcriber Lines)
Digital Subscriber Lines sebagai teknologi transmisi sebenarnya dibangun untuk ISDN (Integrated Services Digital Network) Basic Rate Access Channel. Nama DSL digunakan untuk untuk mendiskripsikan teknologi transmisi atau physical layer untuk ISDN Basic Rate Access Channel. Saat ini, DSL, atau disebut juga xDSL digunakan sebagai penamaan umum untuk semua jenis sistem DSL.
Transmisi full-duplex pada jaringan telepon 2 kawat, menggunakan 3 macam metode :
1.   Frequency Division Multiplex (FDM)
2.   Time Compression Multiplex (TCM)
3.   Echo cancellation (EC)
Perbedaan pendapat di antara metode TCM dan EC untuk transmisi DSL masih berlangsung hingga saat ini. Isu utama yang diperbandingkan yaitu tentang rugi-rugi transmisi, echo level, kompatibilitas dengan sistem lain, dan kompleksitas sistem. Secara garis besar, sistem TCM kelebihannya tidak membutuhkan echo canceller, sebagai pemisah transmisi yang berbeda arahnya yang terjadi pada suatu waktu. Tetapi dengan berkembangnya teknologi Very Large Integrated Circuit (VLSI), maka untuk merealisasikan echo canceller menjadi bisa lebih ekonomis. Sistem EC berpotensi lebih kompleks, menggunakan 50 % bandwidth transmisi lebih sedikit daripada pesaingnya.
HDSL (High Data-Rate Digital Subcriber Lines)
HDSL merupakan sebuah sistem yang lebih baik untuk mengirimkan T1/E1 melalui saluran kawat twisted-pair. HDSL memerlukan bandwidth yang lebih kecil dan tidak memerlukan repeater. Dengan menerapkan teknik modulasi yang lebih baik, HDSL dapat mengirimkan data dengan transfer rate 1,544 Mbps atau 2,048 Mbps hanya dengan bandwidth sekitar 80 kHz hingga 240 kHz atau lebih kecil jika dibandingkan dengan yang diperlukan oleh AMI.
HDSL dapat menyalurkan data pada kecepatan tersebut di atas pada saluran 24 AWG sepanjang 12 kft ,biasa disebut CSA (Carrier Serving Area), dan memerlukan 2 pasang saluran kawat untuk T1 dan 3 pasang saluran untuk E1 yang masing-masing bekerja pada 0.5 atau 0.333 kecepatan total.
SDSL (Single-Line Digital Subcriber Lines)
SDSL merupakan jenis lain dari HDSL. SDSL hanya memerlukan sepasang kawat saluran saja untuk menyalurkan POTS dan T1/E1. Kelebihan utama SDSL dibandingkan dengan HDSL adalah mudah diterapkan di setiap pelanggan karena hanya memerlukan satu saluran telepon biasa. Kekurangannya adalah hanya dapat digunakan pada saluran sepanjang 10 kft.
ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Lines)
ADSL merupakan perkembangan selanjutnya dari HDSL. Seperti namanya, ADSL mentransmisikan data secara asimetrik, yaitu kapasitas transmisinya berbeda antara saat downstream (dari jaringan ke pelanggan) dan saat upstream (dari pelanggan ke jaringan). Kapasitas downstream lebih tinggi daripada kapasitas upstream. Ada beberapa alasan mengenai transmisi datanya yang asimetrik, antara lain karena kebutuhan kapasitas transmisinya, sifat saluran transmisi, dan sisi aplikasinya.
Kebutuhan kapasitas yang tidak perlu sama dapat dilihat dari kebiasaan yagn ada sampai saat ini, yaitu biasanya para pelanggan (misalnya pelanggan layanan Internet) hanya memerlukan pengambilan data (download) dari penyedia informasi. Jika informasi yang diambil tersebut berupa informasi multimedia (atau apapun yang memiliki ukuran data yang relatif besar), seharusnya diperlukan saluran transportasi dengan kapasitas yang besar untuk keperluan download tersebut.
Di sisi lain, pelanggan jarang sekali melakukan pengiriman data ke jaringan (upload). Jika dilakukan, biasanya hanya berupa data-data kontrol atau permintaan pelayanan ke penyedia informasi. Data kontrol ini tidak lebih dari sederetan karakter yang relatif pendek. Oleh karena itu, hanya diperlukan saluran transmisi dengan kapasitas yagn terbatas. Ada kalanya pelanggan melakukan upload ke jaringan dengan mengirimkan data-data yang cukup besar. Akan tetapi, inipun relatif lebih jarang dilakukan dibandingkan dengan download. Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa kebutuhan untuk download jauh lebih besar daripada keperluan upload. Jika dipaksakan untuk mempunyai rate yang sama, hal itu akan membuat bandwidth menjadi tidak efisien.
Jika dilihat dari media transmisinya, saluran-saluran transmisi yang ada (saluran telepon) tidak disalurkan satu per satu ke setiap pelanggan (saluran tunggal), melainkan beberapa saluran dijadikan satu dalam satu bundel saluran. Biasanya dalam satu bundel terdapat 50 saluran. Dengan kondisi seperti ini, interferensi antarsaluran akan sangat mungkin banyak terjadi. Bahkan, jika dalam satu bundel yang sama terjadi transmisi data pada arah yang berlawanan, sinyal yang dipancarkan pada satu sisi (sisi bundel kabel) yang memiliki level sinyal yang masih tinggi akan mengganggu penerima pada sisi yang sama (sisi bundel kabel yang sama dengan pemancar) dengan level sinyal pada penerima yang lemah sekali. Kejadian ini disebut NEXT.
Akan tetapi, jika pada bundel yang sama tersebut sedang terjadi transmisi sinyal pada arah yang sama dan level sinyal yang ada pada kedua saluran tersebut bisa dianggap sama kuat, gangguan saluran juga dapat terjadi. Efek gangguannya lebih kecil daripada NEXT. Kejadian ini disebut dengan FEXT.
Selain itu, jika pada saluran yang sama ingin dilakukan komunikasi full-duplex, biasanya komunikasi dilakukan dengan mengirimkan kedua sinyal (sinyal yang dikirimkan dan diterima) dengan memodulasikannya pada frekuensi pembawa yang sama sehingga akan terjadi yagn disebut dengan echo (sinyal yang sedang dipancarkan masuk ke bagian penerima kembali atau sinyal sinyal balik). Echo biasanya dapat dihilangkan dengan rangkaian echo canceller yagn tidak sederhana.
Dari sisi aplikasinya, dewasa ini hanya diperlukan aplikasi-aplikasi yang dapat menyediakan informasi satu arah, misalnya video-on-demand, home shopping, Internet access, remote LAN access, dan multimedia access. Oleh karena itu, dari semua penjelasan di atas, tampaknya akan lebih mudah untuk membangun sistem ADSL.
VDSL (Very High Data Rate Digital Subscriber Line)
VDSL sebelumnya disebut sebagai VADSL karena pada awalnya, VDSL hanya dapat mengirimkan data dijital secara asimetrik seperti ADSL, tetapi dengan kapasitas yang lebih tinggi dari ADSL dan panjang saluran yang lebih pendek. Belum ada standar yang umum untuk VDSL. Dari beberapa diskusi yang ada, kapasitas downstream yang umum untuk VDSL adalah 12,96 Mbps ( STS-1; 4,5 kft), 25,82 Mbps ( STS-1; 4 kft), dan 51,84 Mbps (STS-1; 1 kft).
Untuk keperluan upstream, kapasitas tersedia antara 1,6 Mbps hingga 2,3 Mbps. Istilah VADSL banyak ditentang, terutama oleh T1E1.4, karena menunjukkan sesuatu yang selalu tidak simetrik. Padahal, banyak yang menginginkan suatu saat akan benar-benar simetrik. Oleh karena itu, nama VDSL lebih disukai.
Dalam beberapa hal, VDSL lebih sederhana dibandingkan ADSL. Saluran transmisi yang lebih pendek pada VDSL menyebabkan hambatan-hambatan pada saluran yang mungkin terjadi pada saluran yang lebih panjang menjadi dapat ditekan. Oleh karena itu, teknologi transceiver-nya dapat menjadi lebih sederhana dan kapasitasnya akan 10 kali lebih tinggi. VDSL merupakan sasaran dari arsitektur jaringan ATM. VDSL memungkinkan terminasi jaringan pasif dan dapat digunakan pada lebih dari satu modem VDSL untuk digunakan pada saluran pelanggan, sama halnya dengan sistem telepon analog biasa (POTS).
Transceiver ADSL
Gambar 1 adalah konfigurasi umum sistem ADSL. Ada dua macam transceiver yang digunakan pada sistem ADSL, yaitu pada central office dan pada pelanggan. Jalur telepon analog yang lama (plain old telephone service, POTS) tetap dapat digunakan dan bekerja bersama-sama dengan sistem ADSL yang dipisahkan dengan menggunakan splitter. Kedua macam transceiver ini digunakan karena adanya kebutuhan kapasitas transmisi yang berbeda pada sistem ADSL. Perbedaan ini dapat dilihat dari spektrum frekuensi sinyal transmisinya, seperti yang tampak pada
Gambar 2.
Penelitian mengerjakan transceiver untuk keperluan downstream, dengan kapasitas sebesar 1,6 Mbps pada saluran telepon 18 k ft (5,5 km) 26 AWG (4,5 mm). Kapasitas ini dapat melingkupi kecepatan T1/DS1, yaitu 1,544 Mbps. Gambar 3 adalah diagram blok transceiver ADSL untuk keperluan downstream.
Gambar 1 Konfigurasi umum penggunaan transceiver ADSL
Gambar 2 Daerah frekuensi kerja modem ADSL 1.6 Mbps[1]
Gambar 3 Diagram blok Transceiver ADSL 1.6 Mbps
ÂÂ
Pengkodean digunakan untuk mengubah bit masukan menjadi simbol tertentu. Dalam hal ini digunakan 16-QAM untuk mendapatkan kapasitas 1,6 Mbps pada bandwidth 400 kHz. Sinyal keluarannya dapat dianggap sebagai sinyal kompleks dan disebut simbol ADSL. Kecepatan simbol 400 k simbol/s, dan untuk membatasinya pada 200 kHz (bandwidth 200 kHz cukup mewakili data 400 kbps) digunakan square-root raised-cosine filter (SQRT-RC filter)[6]. Filter SQRT-RC dipilih untuk meniadakan ISI pada tahap ini. Keluaran filter SQRT-RC (Inter-symbol interference) ini disebut sinyal ADSL baseband dan diumpankan ke Modulator QAM dengan frekuensi carrier 300 kHz. Jika sinyal kompleks baseband dinyatakan dengan A(t) dan sinyal carrier 
, maka hasil modulasinya adalah 
[6]. DAC mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog pada sampling 1,6 MHz. Keluaran DAC dibatasi spektrum frekuensinya pada 500 kHz[1] dengan filter LPF. Sinyal ini disebut sinyal ADSL passband.
Saluran transmisi berupa sepasang kawat terpilin (twisted-pair) yang digunakan untuk saluran transmisi telepon analog (PSTN) dan memiliki karakteristik tertentu. Respons frekuensi saluran untuk beberapa jenis ukuran atau panjang kawat saluran dapat dilihat pada gambar 4. Untuk keperluan simulasi (18 kft. 26 AWG), karakteristiknya didekati dengan menggunakan filter LPF (butterworth) orde 4 pada frekuensi cut-off 2,5 kHz.
Gambar 4 Karakteristik saluran sepasang kawat telepon [4]
Filter BPF membatasi spektrum noise pada 500 kHz dan menghilangkan sinyal suara dari telepon analog (POTS) dan mungkin sinyal ISDN[1]. AGC mengatur kembali sinyal pada level sinyal yang dikehendaki. ADC mengubah sinyal ADSL (analog) menjadi sinyal digital pada setiap waktu sampling tertentu (1,6 MHz). Demodulator bersama-sama dengan filter SQRT-RC digunakan untuk mendapatkan kembali sinyal simbol yang diterima (sinyal ADSL baseband). Sinyal simbol yang keluar dari demodulator masih banyak mengandung ISI. Untuk mengatasi adanya ISI, diperlukan equalizer yang dapat mengembalikan simbol mendekati bentuk simbol aslinya. ISI (Inter-Symbol Interference) adalah perubahan bentuk sinyal simbol karena interferensi simbol-simbol di sebelahnya akibat respons impuls dari suatu sistem (misalnya filter atau saluran transmisi). Gambar 5 mengilustrasikan adanya ISI.
Gambar 5 Respons impuls menyebabkan ISI. Ada dua bagian, precursor dan postcursor
Secara teknis, equalizer ini berusaha menghilangkan pengaruh kecacatan yang disebabkan oleh respons impuls dari saluran. Di sini digunakan Decision Feedback Equalizer (DFE). Pada DFE terdapat dua filter, yaitu Feed Forward Equalizer (FFE) dan DFE itu sendiri. FFE berfungsi meniadakan precursor dan DFE meniadakan postcursor. Gambar 6 menunjukkan struktur dasar rangkaian equalizer DFE.
Gambar 6 Struktur dasar equalizer DFE
Equalizer dilengkapi dengan algoritma adaptasi yang digunakan untuk memperbarui atau mengubah nilai koefisien equalizer agar selalu dapat sesuai dengan karakteristik saluran. Algoritma yang digunakan di sini berdasarkan least mean square (LMS). Algoritma LMS secara umum menyatakan bahwa perubahan suatu parameter bergantung pada negative gradien error terhadap perubahan parameter tersebut.
[6] ( 1)
dengan D menyatakan perubahan nilai, K parameter yang akan diubah, l konstanta perubahan, dan Ñ K operator gradien terhadap K. E didefinisikan sebagai nilai error kuadrat rata-rata (Mean Square Error, MSE),
[6] (2)
dengan
(3)
P(Z) adalah koefisien filter FFE, dan F(Z) adalah koefisien filter DFE.
dan 
(4)
maka, setelah mengalami perubahan, koefisien DFE menjadi,
ÂÂ
ÂÂ
[4] (5)
sedangkan koefisien filter FFE menjadi
[4] (6)
dengan pk, fk koefisien FFE dan DFE, b p, b f konstanta kecepatan adaptasi.
Gambar 8 adalah blok diagram dari equalizer dan timing recovery yang digunakan dalam penelitian. Gambar 7 menunjukkan karakteristik rangkaian NCO, matched filter, dan loop filter yang digunakan dalam rangkaian pada Gambar 8.
ÂÂ
Carrier recovery membangkitkan sinyal carrier dengan frekuensi/fasa yang tepat. Timing recovery membangkitkan sampling dengan frekuensi/fasa yang tepat. Decoder menterjemahkan simbol keluaran equalizer menjadi bit keluaran.
3 Pre-kompensasi respons saluran transmisi
Berdasarkan penelitian, ternyata respons saluran transmisi tidak dapat atau sulit diatasi jika hanya mengandalkan equalizer. Selain itu, equalizer yang digunakan umumnya sangat kompleks. Sinyal ADSL passband yang dipancarkan melalui saluran transmisi (saluran telepon) sangat teredam, terutama komponen frekuensi tinggi. Dengan demikian, sinyal passband ADSL yang sampai ke penerima didominasi oleh sinyal frekuensi rendah, sedangkan sinyal frekuensi lebih tinggi hampir-hampir hilang. Gambar 9 adalah respons frekuensi pada tahap setelah AGC (hasil simulasi) yang menunjukkan hanya sinyal dengan frekuensi rendah saja yang tampak.
Gambar 7 Karakteristik NCO, matched filter dan loop filter
ÂÂ
Gambar 8 Diagram blok timing recovery dan equalizer
ÂÂ
Gambar 9 Respons frekuensi setelah AGC. Komponen frekuensi tinggi sangat teredam
ÂÂ
Gambar 10 menunjukkan hasil demodulasi, dan sinyal keluaran (sinyal baseband ADSL) yang sulit dikenali (banyak mengandung frekuensi lebih besar dari 200 kHz, padahal sinyal baseband ADSL dibatasi sampai 200 kHz). Sinyal ini (hampir) tidak bisa dideteksi oleh carrier/timing recovery, sehingga carrier/timing recovery tidak dapat mengunci pada fasa yang tepat.
Gambar 10 Spektrum sinyal baseband ADSL. Keluarnya didominasi sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi simbol yang dikehendaki (spektrum simbol sekitar 0-200 kHz)
Ada dua cara yang bisa dilakukan, yaitu meletakkan equalizer sebelum demodulasi atau memasang filter HPF yang digunakan untuk kompensasi awal (melakukan sedikit/banyak perbaikan) respons saluran. Pada penelitian ini digunakan kompensasi awal, dengan alasan sebagai berikut.
- Pertama, fungsi HPF bisa dijadikan satu dengan filter BPF yang sudah ada (selain digunakan untuk membatasi spektrum noise dan membuang sinyal POTS, filter BPF juga difungsikan sebagai pengkompensasi saluran transmisi).
- Kedua, struktur rangkaian penerima tidak mengalami perubahan.
- Ketiga, dengan memasang BPF sebelum ADC (filter BPF adalah filter analog), sinyal yang masuk ke
ADC sedikit-banyak sudah diperbaiki. Maksudnya, jika sinyal ADSL passband sangat teredam pada komponen frekuensi tinggi, maka sinyal ini tidak
akan cukup besar untuk dimasukkan ke ADC (AGC mengatur penguatan sinyal berdasarkan nilai rata-
rata, sehingga yang mendapatkan penguatan cukup hanya komponen frekuensi rendah). Karena itu, ADC tidak akan dapat mengkonversi sinyal ADSL ini dengan baik.
- Keempat, seperti diketahui, respons impuls dari saluran relatif panjang, bisa mencapai beberapa ribu sampling, sehingga equalizer yang digunakan harus memiliki jumlah koefisien (tap) yang panjang, yang mampu menjangkau hampir sepanjang respons
impuls saluran (dibutuhkan setidaknya 100 tap). Dengan menggunakan filter BPF (HPF), respons impuls total dapat diperpendek menjadi sekitar 20 sampai 30.
Jika kurang dari itu, harus diketahui respons frekuensi saluran transmisi agar dapat dibuat filter yang sesuai. Tetapi, ini tidak terlalu kritis, karena hanya perlu (sedikit/banyak) memperbaiki respons frekuensi, tanpa perlu menghilangkan seluruh gangguan ISI, sedangkan yang lain akan ditangani equalizer. Solusi ini mungkin bukan yang terbaik, namun cukup sederhana untuk mengatasi masalah.
Berikut ini dikemukakan contoh respons sinyal
passband (setelah AGC) dan baseband (setelah demodulator dan filter SQRT-RC) terhadap beberapa filter BPF hasil simulasi selama penelitian. Digunakan BPF butterworth orde 3 dengan tiga macam frekuensi cut-off rendah (fCL), 100, 200, 300 dan 400 kHz, dan frekuensi cut-off atas (fCH) 500 kHz. Parameter tersebut hanya digunakan sebagai contoh untuk menunjukkan pengaruhnya. Dalam pembuatannya nanti dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
ÂÂ
Gambar 11 dan 12 menunjukkan pemilihan parameter filter mempengaruhi respons hasilnya. Dengan fCL=100 atau 200 kHz, komponen frekuensi tinggi (100 sampai 200 kHz) sangat mendominasi (spektrum tidak merata). Ini akan sangat mempersulit mendapatkan kembali simbol-simbol yang diterima. BPF dengan fCL 300 atau 400 kHz dapat diterima, dan komponen frekuensi rendah (sinyal baseband) mulai nampak membesar dan memiliki spektrum yang hampir merata. Spektrum ini akan memudahkan untuk mendapatkan kembali simbol-simbol yang diterima.
Gambar 11 Spektrum frekuensi passband setelah digunakan BPF orde 3
ÂÂ
Gambar 12 Spektrum ADSL baseband setelah digunakan BPF orde 3
ÂÂ
Contoh berikut ini digunakan untuk menguji apakah parameter pre-filter yang dipilih (BPF butterworth orde 3, fcl=300 kHz dan fch=500 kHz) sesuai untuk beberapa karakteristik saluran transmisi. Pada pengujian digunakan beberapa parameter saluran, mulai dari yang lebih ‘berat” dibandingkan dengan yang digunakan sebelumnya, sampai dengan yang lebih ‘ringan’. Gambar 13 adalah respons impuls setelah keluar dari AGC. Dari gambar tersebut tampak bahwa panjang respons hanya sekitar beberapa puluh sampai seratusan sampling, sehingga hanya diperlukan equalizer dengan panjang koefisien sekitar 20 sampai 30 tap, meskipun dengan berbagai karakteristik saluran yang berbeda.
Gambar 14 dan 15 menunjukkan respons frekuensi setelah AGC dan demodulator. Dari hasil-hasil di atas, dengan memilih parameter BPF yang ‘tepat’, kita dapat mengatasi beberapa jenis karakteristik saluran transmisi yang berbeda. Penentuan ini memang tidak dapat dihindari mengingat nanti transceiver ADSL ini digunakan pada saluran transmisi dengan panjang yang
bervariasi, bisa dari beberapa ratus meter sampai beberapa (maksimal ± 5,5) kilo meter[1].
ÂÂ
Gambar 13 Respons impuls setelah AGC pada beberapa karakteristik saluran. Penggunaan BPF dapat memperpendek panjang respons impuls saluran transmisi.
Gambar 14 Respons frekuensi setelah AGC untuk beberapa karakteristik saluran. Karakteristik dengan respons yang lebih ‘berat’ belum mampu dikompensasi oleh BPF, sehingga dapat menggunakan BPF lain dengan karakteristik yang sesuai.
Gambar 15 Respons frekuensi keluaran dari demodulator pada beberapa karakteristik saluran. Ada satu karakteristik saluran yang belum dapat dikompensasi BPF.
4 Simulasi
Beberapa nilai parameter dari masing-masing bagian transceiver telah diuji coba, misalnya dengan mengubah-ubah frekuensi carrier, parameter loop-filter, dan lainnya. Hasil simulasi ditampilkan berikut dengan memilih parameter tertentu dengan spesifikasi sebagai berikut,
ÂÂ
- Frekuensi Sampling 1,6 MHz
- Frekuensi Carrier 300 kHz
- Konstelasi 16-QAM (4-QAM untuk pelatihan pertama dilanjutkan dengan 16-QAM)
- Alphabet {00 01 10 11} à{-3, -1, 1, 3}
- Filter Square-root Raised-cosine: Panjang 17 tap, T=4, a =0,377
- Low Pass Filter (LPF): Filter RC orde 1 dengan fC 500 kHz
- Simulasi saluran transmisi: Filter LPF polinomial Butterworth orde 4 dengan frekuensi cut-off 2,5 kHz
- Band Pass Filter (BPF): Polinomial Butterworth orde 3 dengan frekuensi cut-off bawah (fCL) 300 kHz dan frekuensi cut-off atas (fCH) 500 kHz
- Automatic Gain Control (AGC): Penguatan » 4e8, keluaran ± 3 volt puncak
- Matched-Filter: Sama dengan filter SQRT-RC
- Pre-Filter Detektor Fasa: Filter FIR panjang koefisien 9 tap, fC 100 kHz
- Fractionally-Spaced Equalizer (FSE): Panjang 10 tap, b =1e-4
- Decision-Feedback Equalizer (DFE): Panjang 20 tap, b =5e-5
Setelah 300.000 sampling (0,1875 detik, equalizer dan carrier/timing recovery sudah beradaptasi dengan baik), akan didapatkan hasil seperti pada Gambar 16 dan 17. Jika equalizer dapat beradaptasi dengan baik, nilai koefisiennya akan mirip dengan respons impuls saluran transmisi yang dikompensasi.
ÂÂ
Gambar 16 Koefisien filter DFE (nilai real dan imajiner)
Berikut ini dikemukakan contoh simbol kompleks yang dikirimkan (Gambar 18) dan simbol kompleks yang diterima atau keluaran dari equalizer (Gambar 19).
Gambar 17 Koefisien filter FSE (nilai real dan imajiner)
Gambar 18 Simbol digital yang dikirimkan
(real dan imajiner)
Gambar 19 Simbol keluaran equalizer
(real dan imajiner)
ÂÂ
Dari Gambar 18 dan 19 dapat dilihat terjadi pergeseran sejauh 40 sampling, yang disebabkan oleh penundaan pada filter SQRT-RC (8 sampling), filter LPF + saluran transmisi + filter BPF (6 sampling), matched-filter (8 sampling), FSE (18 sampling). Gambar 20 adalah hasil modulasi dengan carrier 300 kHz. Spektrum frekuensinya berkisar 100- 500 kHz.
Gambar 20 Sinyal ADSL passband
(hasil modulasi) dan spektrumnya
Setelah sinyal ADSL passband diubah ke analog menggunakan DAC, difilter dengan LPF dan dikirimkan melalui saluran transmisi, sinyal dengan komponen frekuensi tinggi tidak tampak sama sekali (Gambar 21.a). Terlihat juga dari spektrum frekuensinya (Gambar 21.b) bahwa sinyal didominasi oleh komponen frekuensi di bawah 10 kHz. Sinyal ini sama sekali tidak dapat digunakan lebih lanjut tanpa melalui proses kompensasi awal.
Gambar 21 Sinyal ADSL passband keluaran saluran transmisi dan spektrumnya
Dengan digunakannya BPF (sebagai kompensasi awal, filter noise, sinyal POTS dan ISDN) yang memiliki frekuensi cut-off tertentu, sinyal dengan komponen frekuensi yang lebih tinggi (sinyal ADSL passband) dapat ditampakkan lagi (Gambar 22).
Dilihat dari spektrum frekuensinya, spektrum sinyal ADSL passband masih belum kembali seperti semula (Gambar 20, ini memang tidak diperlukan; yang penting, komponen frekuensi dari sinyal ADSL dapat ditampakkan semua). Perbaikan akhir akan dilakukan oleh equalizer. Setelah didemodulasi dan difilter, akan didapatkan sinyal ADSL baseband (masih banyak mengandung ISI). Sinyal ADSL baseband tersebut dimanfaatkan untuk mendapatkan informasi fasa bagi keperluan carrier/timing recovery. Setelah sinyal baseband disampling pada 2 kali kecepatan simbol, sinyal diumpankan ke FSE untuk menghilangkan atau memperkecil precursor ISI. Keluaran FSE disampling lagi pada periode simbol dan dimasukkan ke DFE.
Keluaran dari equalizer berupa simbol kompleks (Gambar 19) yang sama dengan simbol yang dikirimkan (Gambar 18) dengan pergeseran waktu tertentu
Gambar 22 Sinyal keluaran ADC (setelah BPF, AGC dan ADC) dan spektrumnya
Gambar 23 menunjukkan perubahan fasa dan periode sampling, dengan puncak-puncak perubahan fasa sekitar 0,04 periode sampling. Atau, jika perbedaan 1 sampling =360° , maka perubahannya sekitar 14,4° . Jika dihitung sebagai perbedaan fasa sinyal carrier, perbedaannya sekitar 0,04 x 360° x 300 kHz / 1600 kHz = 2,7° . Nilai ini relatif kecil dibandingkan dengan perbedaan fasa terkecil antarsimbol pada titik-titik konstelasi yang sekitar 18,4349° . Demikian juga dengan perubahan periodenya, hanya sekitar 0,01 sampling atau 1 % sampling atau 0,01 x 300 kHz / 1600 kHz = 0,0019 (0,19 %) periode sinyal carrier.
Gambar 23 Fasa dan periode sinyal sampling
Sebagai pelengkap, berikut ini akan ditampilkan grafik hasil perekaman beberapa nilai selama proses adaptasi atau pelatihan dari penerima ADSL. Gambar 24 merekam besarnya kesalahan fasa sampling rata-rata yang terjadi mulai dari awal; pada 50.000 sampling pertama masih terjadi kesalahan fasa yang cukup besar, sampai akhirnya mengecil dan mendekati nol.
Gambar 24 Kesalahan fasa sinyal carrier
Gambar 25 menunjukkan perubahan fasa sinyal sampling. Setelah 300.000 sampling (0,1875 detik), fasa sampling mencapai titik sekitar 0,25 sampling (90° ).
Gambar 25 Fasa sinyal sampling
Gambar 26 menunjukkan perubahan frekuensi sampling sejak awal, yang tidak terlalu mencolok (frekuensi sampling relatif stabil pada nilai 1,6 MHz). Perubahan frekuensinya sekitar ± 10 kHz.
Gambar 26 Frekuensi sinyal sampling
Gambar 27 mencatat perubahan rata-rata kuadrat kesalahan (mean square error, MSE) pada equalizer. Sampai sampling ke 50.000 error menurun dengan
cepat sampai akhirnya pada sampling lebih besar dari 50.000 turun secara perlahan. Hasil akhirnya tercatat sekitar 0,4.
Gambar 27 Kesalahan adaptasi equalizer
5 Kesimpulan
- Sistem ADSL menggunakan saluran transmisi dari jaringan PSTN (semula digunakan untuk transmisi sinyal suara, spektrum 300- 3400 Hz). QAM-ADSL 1,6 Mbps menggunakan daerah frekuensi 100- 500 kHz. Karena itu, sinyal ADSL yang dikirimkan akan sangat teredam.
- Equalizer berperan penting dalam beberapa sistem modulasi untuk ADSL, guna meniadakan pengaruh karakteristik saluran. Dengan tambahan pre-kompensasi, kompleksitas equalizer dapat ditekan.
- Sebelum digunakan pre-kompensasi panjang, koefisien DFE dalam sistem ADSL dapat mencapai 100 tap, dan dengan menggunakan pre-kompensasi, panjang koefisien DFE dapat ditekan sampai sekitar 20 tap.
- Hasil akhir perancangan transceiver ADSL ini
adalah: - Setelah 300.000 sampling (0,1875 detik), kesalahan fasa sampling menjadi sekitar ± 7,2° atau fasa carrier menjadi sekitar ± 1,35° . Perubahan frekuensi sampling sekitar ± 10 kHz.
- Equalizer mulai dapat beradaptasi dengan baik setelah 50.000- 100.000 sampling (0,03125- 0,0625 detik).
- Transceiver dapat mulai mengirimkan data
setelah pelatihan sekitar 0,25- 0,5 detik.
ÂÂ
Sumber :
Suhono H. Supangkat.* dan Eru P**ÂÂ
bused..bahan kuliahan 2 semester dimuat di sini..xixixi..:p
*hampir ngantuk…kirain salah blog..xixixi..*
bagus juga penjelasannya seh…:)
Emank bahan 2 kuliah nih om, tapi berhubung buat tugas di suatu tempat, sekalian aja di upload disini.. Berbagi ilmu sikit2 lah :p
ASS
Luar Biasa….semua analisanya sangat masuk akal…
tapi om, tolongdong kirimin saya cara perancangan BPF..ada tugas neh,,,
klo bisa sertain analisa perancangannya,…
terimakasih banyak ya om.WSLM
Sorry baru baca blog ini…
Buagus buanget… cuma, gwe gak paham semua..:D
Boleh nanya dikit ya…
Kalo saya mau konekin jaringan antar dua ruko dengan jarak sekitar 2-4 km, apakah saya harus pake Adsl, Sdsl ataukah Vdsl.
Trus pakenya kabel telphone atau utp.
Installasinya ribet/repot gak..?
Investasi berapa mahal, terutama utk beli alat modem2nya.
Thanks jawabnya, maklum masih awam…
Klo rukonya tinggi dan tidak terhalang gedung tinngi mendingan pakai WiFI, dengan konsep wajan bolik saya rasa bisa dilakukan. Kalau tidak bisa dapat juga menggunakan VPN atau mengunakan frame relay. Tergantung bujet saja pak.
Klo VPN bapak bisa menggunakan adsl coorporate telkom speedy. Mungkin jauh lebih murah, Bapak bisa menyediakan vpn server atau bapak bisa menggunakan sistem tunneling.
Kalau engga mau repot bapak bisa mengunakan SDSL milik lintasarta yang mereka juga menyediakan koneksi 1:1 menggunakan wifi. Tapi itu tergantung dari Orang network dan bujet bapak.