APLIKASI SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

Presentasi berjudul: "APLIKASI SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK"— Transcript presentasi:

1 APLIKASI SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

2

3

4

5

6

7

8

9 Teknologi Jarlokaf DLC (Digital Loop Carrier)
PON (Passive Optical Network) AON (Active Optical Network) No Teknologi Konfigurasi Dasar Keterangan 1 Digital Loop Carrier (DLC) Point to Point DLC konvensional Banyak digunakan di dunia Next Generation DLC Relatif baru 2 Passive Optical Network (PON) Point to Multipoint Mulai dioperasikan secara komersial th 74 Pencabangan sinyal optik pasif Konfigurasi sama, perangkat berbeda 3 Active Optical Network (AON) Point to multipoint melalui perangkat pencabangan aktif Belum banyak digunakan

10 Konfigurasi DLC LE CT RT Keterangan : LE = Local Exchange
CT = Central Terminal RT = Remote Terminal CAS, V5.x

11 DLC Topologi DLC : point-to-point (Single star)
DLC terdiri dari dua perangkat utama : CT (Central Terminal) di sisi sentral Fungsi : Interfacing dengan sentral lokal, Multiplexer/Demultiplexer, Crossconnect dan Controller, Interfacing dengan ODN (E/O Converter/OLTE) RT (Remote terminal) di sisi pelanggan Fungsi : Interfacing dengan ODN (E/O Converter/OLTE), Multiplexer/Demultiplexer, Interfacing dengan pelanggan DLC pada umumnya digunakan untuk pelanggan yang terkonsentrasi atau untuk gedung bertingkat

12 Konfigurasi PON / AON OLT LE Keterangan : LE = Local Exchange
FIBER OLT subscriber ONU LE PS / AS Keterangan : LE = Local Exchange OLT = Optical Line Terminal ONU = Optical Network Unit PON = Passive Optical Network AON = Active Optical Network PS = Passive Splitter AS = Active Splitter CAS, V5.x

13 PON Merupakan sistem jarlokaf yang memiliki topologi jaringan point-to-multipoint (Multiple star). Untuk membentuk jaringan point-to-multipoint digunakan komponen pencabang pasif (passive splitter). Diterapkan untuk pelanggan dalam cluster-cluster yang berukuran kecil (4 ~ 120) Jaringan optik PON dapat digunakan bersama bersama-sama/diintegrasikan untuk jaringan distribusi/broadcast (CATV).

14 Fungsi Bagian Penyusun PON
OLT (Optical Line Terminal) berfungsi untuk : Interfacing dengan sentral lokal Multiplexing/Demultiplexing Cross-connect & Controller Interfacing dengan ODN (E/O Converter/OLTE) ODN ( Optical Distribution Network) berfungsi untuk : Transport dan distribusi data dari OLT ke ONU PS (Passive Splitter) berfungsi untuk: Mendistribusikan daya optik ke semua cabang ONU (Optical Network Unit) berfungsi untuk : Interfacing dengan terminal pelanggan

15 Modus Aplikasi Jarlokaf
Fiber To The Building (FTTB) Fiber To The Zone (FTTZ) Fiber To The Curb (FTTC) Fiber To The Home (FTTH)

16 Modus Aplikasi Jarlokaf Cont..

17 FTTZ TKO ditempatkan di luar bangunan (outdoor) baik di dalam kabinet atau di manhole Terminal pelanggan terhubung ke TKO lewat kabel tembaga hingga 1 ~ 3 km FTTZ dapat dianalogikan sebagai pengganti RK

18 FTTC TKO ditempatkan di luar bangunan baik di dalam kabinet, di atas tiang atau di dalam manhole Terminal pelanggan terhubung ke TKO lewat kabel tembaga antara 0,2 ~ 0,5 Km FTTC dapat dianalogikan sebagai pengganti KP (Kotak Pembagi)

19 Modus aplikasi FTTC dengan Konfigurasi PON
OLT ONU PS 2f terminal pelanggan curb LE ONU PS OLT 2f terminal pelanggan curb LE

20 FTTB TKO terletak di dalam gedung bangunan, biasanya ditempatkan di basement Terminal pelanggan terhubung ke TKO lewat kabel tembaga indoor (IKR)

21

22 Modus Aplikasi FTTB (2) Konfigurasi (3) PON 4f Konfigurasi (4) PON LE
OLT ONU PS 2f LE 4f Konfigurasi (4) PON

23

24 FTTH TKO ditempatkan di rumah pelanggan
Terminal pelanggan terhubung ke TKO lewat kabel tembaga indoor (IKR) hingga beberapa puluh meter FTTH dapat dianalogikan sebagai pengganti Terminal Block

25 Modus Aplikasi FTTH OLT ONU PS 2f LE

26 Topologi Jarlokaf Single Star (Point-to-point) Multiple star Ring

27 Konfigurasi Single Star (P to P)
Jarlokaf yang memiliki satu buah titik star kabel yaitu pada perangkat Jarlokaf di sisi sentral.

28 Konfigurasi Multiple Star
Adalah jarlokaf yang memiliki lebih dari satu buah titik star kabel serat optik (P to P dan P to M)

29 Konfigurasi Ring Kabel
Membentuk jaringan melingkar Untuk meningkatkan keandalan jaringan Untuk proteksi terhadap point-to-point link

30 Konfigurasi Ring Kabel Cont..

31 Konfigurasi Ring Kabel Cont..

32 Konfigurasi Ring SDH Membentuk jaringan melingkar
Untuk meningkatkan keandalan jaringan Untuk proteksi terhadap point-to-point link Dengan Ring SDH (ADM) menghemat Kabel Serat Optik

33 Konfigurasi Ring SDH Cont..

34 TEKNOLOGI WDM DAN DWDM

35 Traditional Single-Channel Systems
Karakteristik: Sejumlah besar sinyal elektronis digital digabungkan menggunakan time division multiplexing (TDM) dan dikirimkan ke sistem transmisi optik sebagai aliran tunggal Aliran data tunggal ini dibawa dalam sebuah kanal optik pada kecepatan antara 155 Mbps sampai 1.2 Gbps Panjang gelombang yang digunakan hampir selalu 1310 nm Setiap km, sinyal diterima oleh repeater, lalu dirubah menjadi elektris kemudian ditransmisikan lagi (setelah di-clock ulang) Jika sistem akan di-upgrade (agar dapat bekerja pada kecepatan yang lebih tinggi) maka seluruh perangkat harus diganti (karena repeater merupakan perangkat yang sensitif terhadap kecepatan dan kode)

36 Amplified Single-Channel Systems
Gambar di atas menunjukkan struktur link komunikasi optik yang lebih baru (amplified) Panjang gelombang yang digunakan adalah 1550 nm dengan alasan sbb: Untuk memanfaatkan pita rendah redaman pada serat Untuk memungkinkan penggunaan Erbium Doped Fibre Amplifiers (EDFAs)/62 Jarak antar amplifiers bisa ditingkatkan menjadi antara 110 dan 150 km (untuk link jarak jauh hal ini merupakan penghematan biaya yang sangat signifikan) Kecepatan pada umumnya dapat ditingkatkan menjadi 1.2 Gbps atau 2.4 Gbps.

37 Secara keseluruhan, aristektur tradisional maupun baru memiliki beberapa persamaan, tetapi terdapat 3 perbedaan yang siginifikan yaitu:: Karena masih menggunakan serat standard yang memiliki dispersi besar pada pita 1550 nm, kita harus memfokuskan design pada pengendalian dispersi. Pada sistem yang lama, serat tidak terlalu mendipsersi sinyal karena masih menggunakan pita 1310 nm dan repeater juga ikut berperan menghilangkan dispersi. Tetapi apabila kita menggunakan pita 1550 nm, maka dispersi akan menjadi masalah yang besar. Amplifier akan menyebabkan akumulasi dispersi sepanjang link Aristektur yang baru bersifat transparan baik terhadap format modulasi maupun kecepatan. Aristektur dapat di-upgrade untuk menggunakan kecepatan yang lebih tinggi maupun format modulasi yang berbeda tanpa harus mengganti perangkat di lapangan melainkan hanya perlu mengganti perangkat di setiap ujung Setelah direncanakan dengan baik, link dapat di-upgrade untuk menggunakan teknologi WDM tanpa perlu merubah outside plant. Perhatian mendalam diperlukan ketika merencanakan kapasitas amplifier (power) karena penambahan WDM akan memerlukan level daya yang lebih tinggi. Meskipun demikian, masih ada kemungkinan untuk merencanakan link sedemikian rupa sehingga upgrading ke WDM tidak memerlukan penggantian perangkat luar (outside equipment)

38 Multi Channels System A WDM link involves
– Generation of multiple streams of light each at a different – Combination of the streams and coupling into an optical fiber (Single Mode) – Amplification of the optical signals as required – Separation of the multiplexed stream into its component streams – Reception of the optical streams by wavelength specific receivers

39 .

40 Early systems used 2 wavelengths which were widely spaced
WDM came to be called DWDM with advent of 16+ channels – More channels on a wavelenght band with finer grain divisions (< 200 GHz) More channels and faster line rates = more optical capacity – Terabits/s capacity in today’s flagship Long Haul DWDM systems, I.e Gigabits/s each

41 Wavelength-Division Multiplexing (WDM)
WDM adalah proses menggabungkan (multiplexing) beberapa panjang gelombang yang frekuensinya berbeda ke dalam satu serat Operasi ini menghasilkan banyak serat virtual yang masing-masing dapat membawa sinyal yang berbeda Gambar di atas memperlihatkan skema dari suatu sistem bidirectional WDM Sistem ini memiliki n interface layanan dan n panjang gelombang yang ditransmisikan pada kedua arah melalui satu buah serat Setiap panjang gelombang beroperasi pada frekuensi yang berbeda

42 Terdapat empat macam WDM yang tersedia:
Metro WDM (< 200 km) Long-haul atau regional WDM ( 200 km s.d. 800 km) User service interfaces biasanya berupa interface OC-48/STM-16 Interface lain yang di-support:Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, ESCON, Sysplex Timer dan Sysplex Coupling Facility Link, serta Fibre Channel Di sisi klien bisa terdapat terminal SONET/SDH, add/drop multiplexer (ADMs), ATM switches, dan routers Extended long-haul WDM (800 km s.d km) Ultra-long-haul WDM (> 2000 km)

43 Dasar-dasar WDM Hubungan antara panjang gelombang dengan frekuensi WDM dinyatakan oleh persamaan c = l x f, dimana c adalah kecepatan cahaya pada vacuum ( m/s), l adalah panjang gelombang yang diukur dalam kondisi cacuum dan f adalah frekuensi Tidak seperti panjang gelombang, frekuensi distandardkan karena tidak tergantung pada medium transmisi WDM dapat dianggap sebagai bentuk frequency-division multiplexing (FDM) yang dikombinasikan dengan timed-division multiplexing (TDM) seperti yang dapat dilihat pada gambar di atas Dalam sistem WDM, panjang gelombang (nm), frekuensi dalam satuan gigahertz.

44 Pita (Jendela)Transmisi Serat Fibre Transmission Windows (Bands)
Karakteristik serat masa kini Untuk alasan sejarah, bisa dikatakan ada tiga pita pada spektrum transmisi serat optik Pita panjang gelombang yang digunakan sistem sangat penting dalam mendefinisikan karakteristik serat optik

45 Pita frekuensi optik yang digunakan di dalam beragam sistem WDM adalah sbb:
O-band (original) - meliputi rentang 1260 nm-1360 nm E-band (extended) - meliputi rentang 1360 nm-1460 nm S-band (short wavelength) - meliputi rentang 1460 nm-1530 nm C-band (conventional) - meliputi rentang 1530 nm-1565 nm L-band (long wavelength) - meliputi rentang 1565 nm-1625 nm U-band (ultra- long wavelength) - meliputi rentang 1625 nm-1675 nm SMF standard (ITU G.625) direkomendasikan untuk digunakan pada sistem WDM O-band Serat low-water-peak (ITU G.652.C) direkomendasikan untuk digunakan pada sistem WDM E-band Serat nonzero dispersion-shifted (ITU G.655) direkomendasikan untuk digunakan pada sistem WDM S-, C- dan L-band

46 Unidirectional WDM Sistem unidirectional WDM mencampur (multiplex) sejumlah panjang gelombang untuk ditransmisikan secara satu arah pada satu serat Perangkat di ujung WDM bertanggung jawab untuk menguraikan (demultiplexing) panjang gelombang dan mengarahkannya ke penerima yang tepat Sistem unidirectional WDM biasa digunakan penyedia jaringan yang mengirimkan trafik multicast ke stasiun penerima downstream

47 Bidirectional WDM Sistem bidirectional WDM mengirim dan menerima sejumlah panjang gelombang pada serat yang sama Perangkat ujung WDM bertanggung jawab untuk multiplexing dan demultiplexing panjang gelombang dari dan ke tujuan pengirim dan penerima masing-masing Ada beberapa teknik yang dapat digunakan untuk memperoleh transmisi dua arah full-duplex melalui satu serat Pada dasarnya sinyal yang berpropagasi berlawanan (counter-propagating signal) pada satu serat harus dipisahkan oleh suatu perangkat yang sesuai

48 Spasi antar Kanal (Channel Spacing)
Spasi antar kanal adalah jarak panjang gelombang minimum antara dua kanal berbeda yang digabungkan (multiplexed) pada satu serat Spasi antar kanal menjamin kanal-kanal yang bertetangga tidak akan overlap (overlaping menyebabkan kopling daya antar kanal yang bertetangga) Spasi antar kanal merupakan fungsi kepresisian laser Semakin presisi penalaan, akan semakin kecil spasi antar kanal yang diperlukan Kepresisian laser memiliki hubungan yang linier dengan harganya Spasi yang dapat digunakan dipengaruhi oleh karakteristik serat yang ada Faktor lain yang mempengaruhi spasi antar kanal adalah kemampyuan amplifier optik untuk menguatkan rentang kanal Semakin dekat panjang gelombang ditempatkan, akan semakin penting untuk menjamin agar sinyal tengah (centers) dapat dibedakan dengan sinyal lain di dalam serat yang sama Rentang nilai spasi antar kanal mulai dari 200 GHz (1,6 nm), 100 GHz (0,8 nm), 50 GHz (0,4 nm), 25 GHz (0,2 nm), sampai 12,5 GHz (0,1 nm) ITU telah mempublikasikan suatu wavelength grid sebagai standard interoperable yang dapat dijadikan sebagai patokan

49 Coarse WDM Coarse WDM (CWDM) cocok untuk pengangkutan layanan data, voice, video, storage, dan multimedia jarak dekat (short-haul) Maksimum 50 km Bit rate laser WDM secara langsung menentukan kapasitas panjang gelombang dan bertanggung jawab untuk merubah sinyal data elektrik menjadi panjang gelombang CWDM menggunakan laser dengan bit rate sampai 2,5 Gbps (OC-48/STM-16) dan dapat di-multiplex sampai 18 panjang gelombang Dapat menyediakan maksimum 45 Gbps pada satu serat Gambar di bawah menunjukkan skema CWDM

50 Dense WDM Dense Wavelength-Division Multiplexing (DWDM) cocok untuk pengangkutan layanan data, voice, video, storage, dan multimedia jarak dekat (short-haul) maupun jarak jauh (long-haul) Sangat cocok untuk inti metro atau long-haul dimana permintaan akan kapasitas sangat tinggi Jika di dalam perencanaan ternyata diperlukan lebih dari 18 panjang gelombang , maka sistem DWDM akan menjadi pilihan dibandingkan dengan CWDM Sistem DWDM tipikal biasanya menggunakan laser dengan bit rate sampai 10 Gbps (OC-192/STM-64) dan dapat dilakukan multiplex hingga 240 panjang gelombang Dengan demikian tersedia kapasitas sampai 2,4 Tbps untuk satu serat DWDM yang lebih baru dapat mendukung sampai 300 kanal panjang gelombang 40 Gbps yang menghasilkan bandwidth sebesar 12 Tbps di dalam satu serat Transceiver DWDM mengkonsumsi lebih banyak daya dan mendisipasikan panas yang lebih banyak daripada CWDM DWDM memerlukan sistem pendingin

51 Spasi frekuensi yang biasa digunakan pada DWDM adalah 200, 100, 50, 25, atau 12,5 GHz dengan jumlah kanal 300 atau lebih pada jarak beberapa ribu kilometer disertai penguatan (amplification) dan regenerasi (regeneration). Sistem Metro DWDM yang sudah digelar biasanya menggunakan spasi frekuensi 100 GHz atau 200 GHz Standard ITU G menyatakan bahwa spasi kanal 50 GHz atau 100 GHz sedangkan grid frekuensinya ditetapkan pada 193,1 THz Sistem DWDM memiliki granularitas antar panjang gelombang yang lebih halus (spasi tipikal 100 GHz) dibandingkan CWDM Grid ITU untuk produk DWDM beroperasi didalam pita C (C-band) antara 1530 nm dan 1565 nm atau di dalam pita L (L-band) antara 1565 nm dan 1625 nm Perlu dicatat bahwa tidak semua jaringan serat yang sudah digelar dapat digunakan untuk transmisi DWDM karena serat yang sebelumnya biasanya dioptimalkan untuk bekerja pada O-band (pita 1310 nm) Seluruh serat yang sudah digelar harus ditest sebelum digunakan untuk transmisi DWDM

52 Karakteristik WDM dan Pengaruh Buruknya (impairments) terhadap Transmisi
Bit Error Rate (BER) menunjukkan perbandingan antara bit yang mengalami kesalahan dengan total bit yang dikirimkan Nilai tipikal untuk SONET adalah sedangkan untuk perangkat transport sistem long-haul masa depan adalah 10-15 Gambar di bawah ini menunjukkan eye pattern untuk gelombang OC-192/STM-64 Eye pattern digunakan untuk verifikasi sinyal (memenuhi kriteria kinerja atau tidak) Pola mata yang terbuka menunjukkan distorsi sinyal yang minimal Distorsi akibat intersymbol interference dan noise muncul sebagai penutup (closure) eye pattern

53 Optical Signal-to-Noise Ratio (OSNR)
Noise bisa muncul pada sistem yang melibatkan penguatan optik akibat adanya amplified spontaneous emission (ASE) yang terbangkitkan selama proses penguatan dan relatif broadband Ini merupakan sumber noise utama Tetapi noise juga bisa muncul pada sistem yang tidak melibatkan proses penguatan Akibat adanya perangkat aktif (laser dll) dan perangkat pasif lain (tap, serat dll.) OSNR menyatakan perbandingan antara daya sinyal terhadap daya noise yang dinyatakan dalam decibels (dB) Nilai BER eksak untuk OSNR tertentu tergantung pada penerima OSNR dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut OSNR = 10 log10 (Ps/Pn) Ps = Level daya sinyal Pn = Level daya noise OSNR end-to-end sistem dipengaruhi oleh efek kumulatif dari Noise Figure (NF) masing-masing amplifier NF adalah perbandingan antara OSNR input dengan OSNR output pada sebuah amplifier optik Perhitungan NF digunakan untuk membantu perencanaan rute yang diperlukan di dalam jaringan DWDM dan untuk perhitungan OSNR NF = SNRINPUT/SNROUTPUT NF dinyatakan dalam decibel

54 OSNR untuk satu tahap amplifier ditentukan oleh persamaan berikut:
OSNR = (PIN)/(NFSTAGEhf) PIN = Daya input amplifier (dBm) NFSTAGE= NF amplifier (dB) h = konstanta Planck (6,6260 x 1034)  = Konstanta frekuensi optik (193 THz) f = Konstanta bandwidth yang merupakan ukuran NF (0,1 nm) Untuk penguatan N tahap, OSNR dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut: 1/OSNR = (1/OSNR1)+ (1/OSNR2)+..+ (1/OSNRN) OSNR final untuk sistem dengan N tahapan dapat didekati dengan asumsi berikut: NF setiap amplifier dianggap sama Span loss dianggap sama untuk semua span Noise adalah nonpolarisasi Pada multispan system, sangatlah baik bila digunakan span loss terburuk untuk perhitungan OSNR OSNR final dihitung menggunakan persamaan berikut: OSNRFINAL = PIN – PS – NF – 10log10(N) – 10 loh10(hf) PS = Total span loss (dB) NF = NF amplifier (dB) N = jumlah span f = Konstanta bandwidth yang merupakan ukuran NF (0,1 nm atau 12,5 GHz)

55 Dengan memasukkan nilai konstanta Planck (h),  dan f maka persamaan sebelumnya dapat dinyatakan sebagai berikut: OSNRFINAL = PIN + 58 – PS – NF – 10log10(N) PIN = Daya input amplifier (dBm) PS = Total span loss (dB) NF = NF amplifier (dB) N = jumlah span