Unipolar Line Coding, Polar Line Coding dan Bipolar Line Coding

Dalam sistem komunikasi data, data yang dikirimkan sering diterima tetapi rusak atau error. Untuk mengantisipasinya maka diterapkan pengkodean terhadap pengiriman data.

Oleh karena data yang dikirimkan adalah dalam bentuk sinyal digital maka pengkodean data dilakukan dengan membentuk pola data.

Tujuannya menjamin sebuah pesan dapat diterima sesuai dengan pesan yang dikirimkan baik dari sisi reliabilitas maupun dari integritas data.

Sinyal digital tersusun dari sederetan bit biner dan setiap bit memiliki 2(dua) kondisi yaitu logika 0 dan logika 1.

Bentuk kode biner 1 dan 0 tersebut pada saat dikirimkan, melalui media transmisi diubah menjadi format sinyal digital secara serial, kode yang digunakan untuk membentuk data tersebut dikenal dengan istilah line-code.

a. Unipolar Line Coding

Kode ini menggunakan hanya satu non-zero dan satu zero level tegangan, yaitu untuk logika 0 memiliki level zero dan untuk logika 1 memiliki level non-zero.

Implementasi unipolar line coding merupakan pengkodean sederhana, akan tetapi terdapat dua permasalahan utama yaitu akan muncul komponen DC dan tidak adanya sikronisasi untuk sekuensial data panjang baik untuk logika 1 atau 0.

Secara diagram pulsa ditunjukan pada gambar berikut:

Gambar 1. Diagram pulsa kode unipolar

b. Polar Line Coding

Kode ini menggunakan dua buah level tegangan untuk non-zero guna merepresentasikan kedua level data, yaitu satu positip dan satu negatip. Permasalahan yang muncul adalah adanya tegangan DC pada jalur komunikasi, untuk pengkodean polar terdapat 4 macam jenis kode polar seperti ditunjukan pada gambar berikut:

Gambar 2. Struktur kode polar

1) Non Return to Zero (NRZ)

Terdapat dua jenis kode NRZ yang meliputi:

 Level-NRZ,

level sinyal merupakan representasi dari bit, yaitu untuk logika 0 dinyatakan dalam tegangan positip dan untuk logika 1 dinyatakan dalam tegangan negatip. Kelemahan kode ini memiliki sinkronisasi rendah untuk serial data yang panjang baik untuk logika 1 dan 0.

 Invers-NRZ,

Kode dengan ciri invers level tegangan, memiliki nilai logika 1 apabila ada perubahan level tegangan dari tegangan negatif ke tegangan positif atau dari tegangan positif ke tegangan negatif dan berlogika 0 apabila tidak ada perubahan level tegangan.

Untuk logika 1 dalam sederetan data memungkinkan adanya sinkronisasi, walaupun demikian untuk sekuensial yang panjang untuk data berlogika 0 tetap terdapat permasalahan.

Gambar 3. Diagram pulsa pengkodean NRZ

Berdasarkan diagram pulsa di atas ternyata untuk pengkodean NRZ-I masih lebih baik dibanding pengkodean NRZ-L. Walaupun demikian keduanya tetap tidak memberikan sinkronisasi yang lengkap. Penerapan kode ini dapat memberikan sinkronisasi yang lengkap apabila setiap bit terjadi perubahan sinyal.

2). Return to Zero (RZ)

Kode RZ level sinyal merupakan representasi dari bit, yaitu untuk logika 0 dinyatakan dalam tegangan negatip dan untuk logika 1 dinyatakan dalam tegangan positip, dan sinyal harus kembali zero untuk separuh sinyal berdasarkan interval dari setiap bit, artinya bila waktu untuk satu bit baik logika 1 atau logika 0 sama dengan 1 detik maka pernyataan logika 1 dengan level tegangan positip adalah 0,5 detik dan 0,5 detik berikutnya level tegangan kembali ke nol volt (zero). Demikian juga untuk pernyataan logika 0 level tegangan negatip adalah 0,5 detik dan 0,5 detik berikutnya level tegangan kembali ke nol volt (zero).

Gambar 4. Diagram pulsa pengkodean RZ

Penggunaan kode ini memiliki sinkronisasi sempurna, untuk kode balik bit dilakukan dengan perubahan 2 sinyal, kecepatan pulsa adalah 2x kecepatan kode NRZ dan diperlukan bandwidth sekuensial bit yang lebih lebar. Sebagai awal sebuah bit data dapat digunakan level non-zero.

3). Manchester

Pada kode Manchester terjadi inversi level sinyal pada saat sinyal bit berada di tengah interval, kondisi ini digunakan untuk dua hal yaitu sinkronisasi dan bit representasi. Kondisi logika 0 merupakan representasi sinyal transisi dari positip ke negatip dan kondisi logika 1 merupakan representasi sinyal transisi dari negatip ke positip serta memiliki kesempurnaan sinkronisasi.

Selalu terjadi transisi pada setiap tengah (middle) bit, dan kemungkinan satu transisi pada akhir setiap bit. Baik untuk sekuensial bit bergantian (10101), tetapi terjadi pemborosan bandwidth untuk kondisi jalur berlogika 1 atau berlogika 0 untuk waktu yang panjang, kode digunakan untuk IEEE 802.3 (Ethernet).

Gambar 5. Diagram pulsa pengkodean Manchester

4) Diferensial Manchester

Pada kode Diferensial Manchester inversi level sinyal pada saat berada di tengah interval sinyal bit digunakan untuk sinkronisasi, ada dan tidaknya tambahan transisi pada awal interval bit berikutnya merupakan identifikasi bit, dimana logika 0 jika terjadi transisi dan logika 1 jika tidak ada transisi, memiliki kesempurnaan sinkronisasi.

Baik untuk jalur berlogika 1 pada waktu yang panjang, tetapi terjadi pemborosan bandwidth untuk kondisi jalur berlogika 0 untuk waktu yang panjang, kode digunakan untuk IEEE 802.5 (Token Ring).

Gambar 6. Diagram pulsa diferensial Manchester

Gambar 7 menunjukan contoh format pengkodean bit biner data ke dalam metode pengkodean dalam bentuk diagram pulsa, yaitu pengkodean biner ke unpolar NRZ (Non Return Zero), biner ke format polar NRZ, dari biner ke unipolar RZ (Return Zero), dari biner dikodekan ke bipolar RZ (Return Zero) dan dari biner ke kode manchester.

Gambar 7 Pengkodean bit biner (line-code).

c. Bipolar Line Coding

Kode bipolar menggunakan dua level tegangan yaitu non-zero dan zero guna menunjukan level dua jenis data, yaitu untuk logika 0 ditunjukan dengan level nol, untuk logika 1 ditunjukan dengan pergantian level tegangan positip dan negatip, jika bit pertama berlogika 1 maka akan ditunjukan dengan amplitudo positip, bit kedua akan ditunjukan dengan amplitudo negatip, bit ketiga akan ditunjukan dengan amplitudo positip dan seterusnya.

Dalam menggunakan jalur saat melakukan pengiriman data membutuhkan lebih sedikit bandwidth dibanding dengan kode Manchester untuk sekuensial bit logika 0 aau logika 1, kemungkinan terjadi kehilangan sinkronisasi untuk kondisi jalur berlogika 0.