Deteksi dan Koreksi Kesalahan

DETEKSI DAN KOREKSI KESALAHAN

Selama pengiriman informasi baik berupa sinyal digital maupun sinyal analog tersebut mengalami perubahan.Media pengiriman informasi sangat terpengaruh oleh gangguan cuaca maupun dari karakteristik media itu sendiri.Derau tidak dapat dihindari tapi diperlukan usaha untuk mencegah, mendeteksi bahkan memperbaiki kesalahan yang terjadi pada data yang dikirim sehingga data yang diterima dan diproses adalah benar – benar data yang dikehendaki.Perlu teknik untuk melacak kesalahan agar data yang salah tidak diproses lebih lanjut bahkan diperbaiki.

Cara mencegah terjadinya kesalahan pada umumnya dilakukan dengan memperbaiki peralatan pengiriman dan penerimaan data maupun media pengiriman datanya sendiri.Deteksi error pada system telekomunikasi data menyangkut penggunaan redundansi yaitu tambahan informasi yang tidak ada sangkut pautnya dengan isi informasi yang dikirimkan.

Data tambahan inilah yang menunjukan ada atau tidak adanya kesalahan pada data yang dikirimkan.Data tambahan ini disebut sebagai parity yaitu penambahan  satu atau beberapa “non information carrying bit” sehingga penerima dapat melakukan perhitungan matematis untuk memeriksa apakah data yang diterimanya benar.Tetapi informasi yang berlebih ini menggunakan sebagian kapasitas saluran transmisi yang dapat digunakan untuk data sebenarnya. Oleh karena itu teknik deteksi error merupakan kompromi antara redundansi dan persentasi error  yang  dideteksi. Makin banyak bit tambahan ini makin baik proteksi terhadap kesalahan tapi makin rendah throughput dari data yang berguna. Throughput adalah perbandingan antara data yang berguna dengan data keseluruhan (termasuk bit tambahan untuk protesi kesalahan)

TEKNIK MENDETEKSI ERROR

Teknik deteksi error menggunakan error-detecting-code, yaitu tambahan bit yang ditambah oleh transmitter. Dihitung sebagai suatu fungsi dari transmisi bit-bit lain. Pada receiver dilakukan perhitungan yang sama dan membandingkan kedua hasil tersebut, dan bila tidak cocok maka berarti terjadi deteksi error. Dan Apabila sebuah frame ditransmisikan ada 3 kemungkinan klas yang dapat didefinisikan pada penerima, yaitu :

O     Klas 1 (P₁) : Sebuah frame datang dengan tidak ada bit error (jadi tidak berarti dalam mendeteksi error, karena nggak ada error!)

O     Klas 2 (P₂) : Sebuah frame datang dengan 1 atau lebih bit error yang tidak terdeteksi

O     Klas 3 (P₃) : Sebuah frame datang dengan 1 atau lebih bit error yang terdeteksi dan tidak ada bit error yang tidak terdeteksi. (nggak berarti juga, semua error udah terdeteksi)

PENDETEKSIAN KESALAHAN

Ada dua pendekatan untuk deteksi kesalahan :

1.Forward Error Control

Dimana setiap karakter yang ditransmisikan atau frame berisi informasi tambahan (redundant) sehingga bila penerima tidak hanya dapat mendeteksi dimana error terjadi, tetapi juga menjelaskan dimana aliran bit yang diterima error.  

2. Feedback (backward) Error Control

Dimana setiap karakter atau frame memilki informasi yang cukup untuk memperbolehkan penerima mendeteksi bila menemukan kesalahan tetapi tidak lokasinya. Sebuah transmisi kontro digunakan untuk meminta pengiriman ulang, menyalin informasi yang dikirimkan

Feedback error control dibagi menjadi 2 bagian, yaitu :

1. Teknik yang digunakan untuk deteksi kesalahan.
2. Kontrol algoritma yang telah disediakan untuk mengontrol transmisi ulang.

PENGONTROLAN KESALAHAN

Pengkontrolan kesalahan berkaitan dengan mekanisme untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan yang terjadi pada pentransmisian frame dengan kemungkinan adanya dua jenis kesalahan, yakni:

1. Hilangnya frame: Frame gagal mencapai sisi yang lain. Sebagai contoh, derau yang kuat bisa merusak frame sampai pada tingkat dimana receiver tidak menyadari bahwa frame sudah ditransmisikan.
2. Kerusakan frame: Frame diakui telah tiba, namun beberapa bit mengalami kesalahan (sudah berubah selama transmisi).

METODE DETEKSI KESALAHAN

1. Echo

Metode  sederhana  dengan  sistem interaktif. Operator memasukkan data melalui terminal  dan mengirimkan ke  komputer. Komputer akan menampilkan kembali ke terminal, sehingga dapat memeriksa apakah data yang dikirimkan dengan benar.

2. Error Otomatis / Parity Check

Penambahan parity bit untuk akhir masing-masing kata dalam frame. Tetapi problem dari parity bit adalah impulse noise yang cukup panjang merusak lebih dari satu bit, pada data rate yang tinggi.

•       Jenis Parity Check :

•       Even parity (paritas genap), digunakan untuk transmisi asynchronous. Bit parity ditambahkan supaya banyaknya ‘1’ untuk tiap karakter / data adalah genap

•       Odd parity (paritas ganjil), digunakan untuk transmisi synchronous. Bit parity ditambahkan supaya banyaknya ‘1’ untuk tiap karakter / data adalah ganjil

3  DETEKSI KESALAHAN BIT  PARITI

a.            Vertical Redundancy Check / VRC

Setiap   karakter  yang  dikirimkan   (7  bit) diberi  1  bit pariti.  Bit pariti ini  diperiksa oleh penerima untuk mengetahui apakah karakter yang  dikirim benar atau salah. Cara ini hanya dapat melacak 1 bit dan berguna melacak kesalahan  yang  terjadi pada pengiriman  berkecepatan menengah, karena kecepatan tinggi lebih besar kemungkinan  terjadi kesalahan  banyak  bit.

Kekurangan : bila ada 2 bit yang terganggu ia tidak dapat melacaknya karena paritinya akan benar.

Contoh :

ASCII huruf "A" adalah 41h

  100 0001      ASCII 7 bit

1100 0001       ASCII dengan pariti ganjil

0100 0001       ASCII dengan pariti genap

Akibatnya huruf "A" kode ASCII dalam Hex :

- 41  bilamana pariti genap

- A1 bilamana pariti ganjil

b.            Longitudinal Redundancy Check / LRC

LRC untuk  data dikirim secara blok. Cara  ini seperti  VRC hanya saja penambahan  bit  pariti tidak saja pada akhir karakter tetapi juga pada akhir  setiap blok karakter  yang  dikirimkan. Untuk setiap bit dari seluruh blok karakter ditambahkan 1 bit pariti termasuk juga bit pariti dari masing-masing karakter. Tiap blok mempunyai satu karakter khusus  yang disebut Block Check Character (BCC) yang dibentuk dari bit uji. dan dibangkitkan dengan cara sebagai berikut :

"Tiap bit BCC merupakan pariti dari semua  bit dari blok yang mempunyai nomor bit yang sama. Jadi  bit 1 dari BCC merupakan  pariti  genap dari semua bit 1 karakter yang ada pada  blok tersebut, dan seterusnya"

Kerugian : terjadi overhead akibat penambahan  bit pariti per 7 bit untuk karakter.

c.             Cyclic Redundancy Check / CRC

Digunakan pengiriman  berkecepatan tinggi, sehingga perlu rangkaian elektronik yang sukar. Cara CRC mengatasi masalah overhead dan disebut pengujian berorientasi bit, karena dasar pemeriksaan kemungkinan kesalahan adalah bit / karakter dan menggunakan rumus matematika khusus.

Realisasi Generator CRC / Penguji

Data dimasukkan kedalam register geser pada  berbagai titik  melalui  gerbang  XOR  yang mempunyai hubungan langsung dengan generator polynominal yaitu rumus matematika untuk membagi bit data. Lebih baik dari VRC / LRC, 99% error dapat terdeteksi.

Contoh hasil pada register geser 16 bit dengan gerbang XOR, dimana input pada bit 0, 5, 12 dan output pada bit 15, maka :

CRC-CCITTT         = X¹⁶ + X¹² + X⁵ + 1

CRC-16  = X¹⁶ + X¹⁵ + X² + 1

CRC-12  = X¹² + X¹¹ + X³ + X² + 1

LRC         = X⁸ + 1

RC-32    = X³² + X²⁶ + X²³ + X²² + X¹⁶ + X¹² + X¹¹ + X¹⁰ + X⁸

                   + X⁷ + X⁵ + X⁴ + X² + X¹ + 1

3.  Framing Check

Dipakai pada  transmisi  asinkron dengan adanya bit awal dan akhir. Data berada diantara bit awal dan bit akhir. Dengan memeriksa kedua  bit ini dapat diketahui apakah data dapat diterima dengan baik atau tidak. Transmisi asinkron mempunyai bentuk bingkai sesuai dengan ketentuan yang dipergunakan

 Pendekatan yang umum dipakai adalah data link layer memecah aliran bit menjadi frame-frame diskrit dan menghitung checksum setiap framenya. Ketika sebuah frame tiba di tujuan, checksum dihitung kembali. Bila hasil perhitungan ulang checksum tersebut berbeda dengan yang terdapat pada frame, maka data link layer akan mengetahui bahwa telah terjadi error dan segera akan mengambil langkah tertentu sehubungan dengan adanya error tersebut (misalnya, membuang frame yang buruk dan mengirimkan kembali laporan error).

FRAMING CHECK

Salah satu cara untuk melaksanakan pembuatan frame ini adalah dengan cara menyisipakn gap waktu di antara dua buah frame, sangat mirip seperti spasi antara dua buah katan dalam suatu teks. Akan tetapi, jaringan jarang memberikan jaminan tentang pewaktuan. Karena itu, mungkin saja gap ini dibuang, atau diisi oleh gap lainnya selama proses transmisi, karena sangat besar risikonya dalam menghitung pewaktuan untuk menandai awal dan akhir frame, telah dibuat metode lainnya, yaitu 4 buah metoda :

1.            Karakter penghitung

2.            Pemberian karakter awak dan akhir, dengan pengisian karakter

3.            Pemberian flag awal dan akhir, dengan pengisian bit

4.            Pelanggaran pengkodean physical layer.

·         Metoda framing pertama menggunakan sebuah field pada header untuk menspesifikasikan jumlah karakter di dalam frame. Ketika data link layer pada mesin yang dituju melihat karakter penghitung, maka data link layer akan mengetahui jumlah karakter yang mengikutinya, dan kemudian juga akan mengetahui posisi ujung frame-nya.  Masalah yang dijumpai dalama algoritma ini adalah bahwa hitungan dapat dikacaukan oleh error transmisi. Misal bila hitungan karakter 5 frame menjadi 7, maka tempat yang dituju akan tidak sinkron dan tidak dapat mengetahui awal frame berikutnya.

Bahkan bila cheksum tidak benar sehingga tempat yang dituju mengetahui bahwa frame yang bersangkutan buruk, maka tidak mungkin untuk menentukan awal frame berikutnya. Pengiriman kembali sebuah frame ke sumber untuk meminta pengiriman ulangpun tidak  akan menolong, karena tempat yang dituju tidak mengetahui jumlah karakter yang terlewat untuk mendapatkan awal transmisi. Untuk alasan ini, metoda hitungan karakter ini sudah jarang digunakan lagi.

·         Metode framing yang kedua mengatasi masalah resinkronisasi setelah terjadi suatu error dengan membuat masing-masing frame diawali dengan sederetan karakter DLE STX ASCII dan diakhiri dengan DLE ETX (DLE=Data Link Escape, STX=Start Of Text, ETX=End Of Text). Dalam metoda ini, bila tempat yang dituju kehilangan track batas-batas frame, maka yang perlu dilakukan adalah mencari karakter-karakter DLE STX dan DLE ETX. Masalah serius yang terjadi pada metoda ini adalah ketika data biner, seperti program object, atau bilangan floating point, ditransmisikan. Karakter-karakter DLE STX dan DLE ETX yang terdapat pada data mudah sekali menganggu framing. Satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan membuat data link pengirim menyisipkan sebuah karakter DLE ASCII tepat sebelum karakter DLE "insidentil" pada data. Data link layer pada mesin penerima membuang DLE sebelum data diberikan ke network layer. Teknik ini disebut character stuffing (pengisian karakter). DLE-DLE pada data selalu digandakan. Kerugian penting dalam memakai metoda framing ini sangat berkaitan erat dengan karakter 8-bit secara umum dan kode karakter ASCII pada khususnya. Dengan berkembangnya jaringan, kerugian dari melekatkan kode karakter dalam mekanisma framing menjadi semakin jelas, sehingga suatu teknik baru perlu dibuat untuk memungkinkan pemakaian karakter berukuran sembarang

·         Teknik baru memungkinkan frame data berisi sembarang sejumlah bit dan mengijinkan kode karakter dengan sembarang jumlah bit per karakter. Teknik ini bekerja seperti berikut, setiap frame diawali dan diakhiri oleh pola bit khusus, 01111110 yang disebut flag. Kapanpun data link layer pada pengirim menemukan lima buah flag yang berurutan pada data, maka data link layer secara otomatis mengisikan sebuah bit 0 ke aliran bit keluar. Pengisian bit ini analog dengan pengisian karakter, dimana sebuah DLE diisikan ke aliran karakter keluar sebelum DLE pada data. Ketika penerima melihat 5 buah bit 1 masuk yang berurutan, yang diikuti oleh sebuah bit 0, maka penerima secara otomatis mengosongkan (menghapus) bit 0 tersebut. Seperti halnya pengisian karakter transparan sepenuhnya bagi network layer pada kedua buah komputer, demikian pula halnya dengan pengisian bit. Bila data pengguna berisi pola flag 01111110, maka flag ini akan ditransmisikan kembali sebagai 011111010 tapi akan disimpan di memory penerima sebagai 01111110. Dengan pengisian bit, maka batas antara dua frame dapat dikenal jelas oleh pola flag. Jadi bila penerima mengalami kehilangan track frame tertentu, yang perlu dilakukan adalah menyisir input deretan flag, karena flag tersebut hanya mungkin terdapat pada batas frame saja dan tidak pernah berada pada data.

• Metode framing terakhir hanya bisa digunakan bagi jaringan yang encoding pada medium fisiknya mengandung beberapa redundansi (pengulangan). Misalnya, sebagian LAN melakukan encode bit 1 data dengan menggunakan 2 bit fisik. Umumnya, bit1 merupakan pasangan tinggi-rendah dan bit 0 adalah pasangan rendah-tinggi. Kombinasi pasangan tinggi-tinggi dan rendah-rendah tidak digunakan bagi data. Proses itu berarti bahwa setiap bit data memiliki transisi di tengah, yang memudahkan penerima untuk mencari batas bit. Manfaat kode fisik yang invalid merupakan bagian standard LAN 802.2.