PERENCANAAN JARINGAN FIBER TO THE HOME PADA PERUMAHAN PERMATA JINGGA WEST AREA MALANG UNTUK LAYANAN TRIPLE PLAY

Transkripsi

1 1 PERENCANAAN JARINGAN FIBER TO THE HOME PADA PERUMAHAN PERMATA JINGGA WEST AREA MALANG UNTUK LAYANAN TRIPLE PLAY Lalu Sutrisa M. Noor, Dr. Ir. Sholeh H.P.,M.S., Dwi Fadila K., S.T, M.T. Tekologi Gigabit Passive Optical Network (GPON) diguaka utuk memeuhi kebutuha trasmisi data yag semaki berkembag salah satuya adalah triple play. Triple Play merupaka layaa yag megkombiasika trasmisi data, suara, da video dalam satu salura. Perecaaa jariga GPON megguaka model aplikasi Fiber To The Home (FTTH) pada perumaha Permata Jigga West Area Malag. Jariga GPON yag diracag memiliki kecepata trasmisi 1,244 Gbps utuk upstream da 2,44 Gbps utuk dowstream. Aalisis performasi jariga meujukka pada pajag gelombag 1310 m ilai lik power budget sebesar 10,87 db da lik rise time budget sebesar 0,2504 s. Pada pajag gelombag 1490 m ilai lik power budget sebesar 5,2786 db da lik rise time budget sebesar 0,226 s. Pada pajag gelombag 1550 m ilai lik power budget sebesar 8,442 db da ilai lik rise time budget sebesar 0,2306 s. Nilai throughput utuk kaal upstream sebesar 1,23142 Gbps da utuk kaal dowstream 2,277 Gbps. Parameter delay ed to ed meujukk ilai sebesar 875,1504 µs. Kata Kuci FTTH, GPON, Triple Play. I. PENDAHULUAN K ebutuha trasmisi data semaki berkembag termasuk utuk kawasa perumaha. Selai itu, jeis layaa yag diberika kepada pelagga juga semaki berkembag seperti layaa suara, data, video yag disebut triple play. Perbedaa jeis layaa yag diberika kepada pelagga aka mempegaruhi performasi dari jariga yag diguaka. Pegaruh yag diberika berupa peurua throughput jariga da lik power budget, keaika ilai lik rise time budget da delay ed to ed. Perumaha Permata Jigga West Area yag terletak di Kota Malag termasuk kawasa perumaha yag membutuhka akses iteret dega kecepata tiggi. Dega jumlah peggua sebayak 388 peggua da perbedaa jeis layaa yag diberika maka dibutuhka jariga yag dapat medukug layaa triple play. Tekologi yag medukug utuk kebutuha tersebut adalah Gigabit Passive Optical Networrk (GPON) dega model aplikasi Fiber To The Home (FTTH). Kecepata trasmsisi utuk tekologi GPON adalah 1,244 Gbps utuk kaal upstream da 2,44 Gbps utuk kaal dowstream. Tekologi GPON dapat medukug layaa triple play yag dapat metrasmisika layaa data, video, da suara dalam satu salura. Tujua yag igi dicapai dalam peelitia ii adalah merecaaka jariga serat optik yag megguaka tekologi GPON dega model aplikasi FTTH (Fiber To The Home) pada Perumaha Permata Jigga Malag utuk aplikasi Triple Play.. II. TINJAUAN PUSTAKA Sistem GPON secara umum terdiri atas Optical Lie Termiatio (OLT), Optical Network Uit (ONT) atau Optical Network Termiatio (ONT) da Optical Distributio Network (ODN). GPON membutuhka beberapa kriteria agar dapat diaplikasika yag disebut dega GPON Service Requiremets (GSR). Pertama,GPON merupaka full service etwork yag berarti GPON harus dapat meagai semua jeis layaa termasuk 10 da 100 Mbps Etheret, telepo aalog, trafik digital T1/E1 (yaki da Mbps), 155 Mbps Asychroous Trasfer Module (ATM). Kecepata dowstream utuk GPON adalah 1.25 Gbps da 2.5 Gbps sedagka utuk upstram sebesar 155 Mbps, 622 Mbps, 1.25 Gbps, 2.5 Gbps. Kecepata data dapat berbetuk symetrical (kecepataya sama baik arah upstream maupu dowstream) atau asymetrical. Pajag gelombag yag diguaka adalah 1480 m sampai 1500 m utuk trasmisi suara da data pada arah dowstream da 1260 m sampai 1360 m utuk kaal upstream. Sedagka pajag gelombag 1550 sampai 1560 m diguaka utuk trasmisi video arah dowstream.jarak maksimal trasmisi utuk GPON adalah 10 atau 20 km bergatug pada kemampua dari pemacar da peerima optik. Lalu Sutrisa M. Noor adalah mahasiswa Program Studi Strata 1 Tekik Elektro Uiversitas Brawijaya, Malag, Idoesia ( lalu.sutrisa@gmail.com) Dr. Ir. Sholeh Hadi Pramoo M.S. adalah dose Tekik Elektro Uiversitas Brawijaya, Malag, Idoesia (Telp ; sholehpramoo@gmail.com) Dwi Fadila Kuriawa ST., MT. adalah dose Tekik Elektro Uiversitas Brawijaya Malag, Idoesia ( iwa_fadila@yahoo.com) Gambar 1 Arsitektur GPON

2 2 A. Parameter Performasi 1. Kebutuha Badwidth Pelagga Badwidth yag diguaka pada jariga FTTH aka berbeda tergatug pada peggua. Badwidth utuk pegguaa telepo dega trasmisi data atau iteret aka berbeda. Tabel 1Kebutuha badwidth utuk masig-masig layaa Applicatio Badwidth Video (SDTV) 3.5 Mbps Video (HDTV) 15 Mbps Telecomuicatig 10 Mbps Video Gamig 10 Mbps Voice 64 kbps Peer-to-peer dowloadig 100 kbps 100 Mbps Sumber : Cedric Lam, 2007 : Lik Power Budget Lik power budget karea parameter ii meujukka perbedaa level daya maksimum yag diizika atara pemacar optik da peerima optik. Perbedaa level daya atara pemacar da peerima optik disebaka oleh redama yag ada pada masig masig kompoe dalam sistem FTTH yaki redama pada pemacar da peerima, redama pada serat optik, koektor, wdm coupler, splitter, da splicer. Perhituga 1 diguaka utuk meghitug lik power budget sedagka Persamaa 2 diguaka utuk meghitug redama total pada serat optik (2) M= Margi System; Ps = Daya keluara pemacar (dbm); Pt = Daya keluara peerima (dbm); a total = Redama total (db); = rugi serat optik (db/km); D = pjag serat optik (km); N s = jumlah sambuga; L s = Rugi sambuga; N c = jumlah koektor; L c = rugi koektor; S = Rugi Splitter; L coupler = Rugi WDM coupler. 3. Lik Rise Time Budget Lik rise time budget meujukka ilai batas dispersi dari jariga serat optik. Pada pedekata lik rise time budget, rise time total dari sistem merupaka akar dari pejumlaha rise time dari masig masig kompoe pada sistem.ada tiga faktor yag mempegaruhi ilai dari lik rise time budget yaki rise time peerima da pemacar optik, rise time dispersi itramodal da rise time Polarizatio Mode Dispersio. 1. Rise time peerima da pemacar optik Rise time dari pemacar meujukka waktu yag dibutuhka sumber optik utuk merespo arus kemudi (drive curret). Sedagka rise time pada peerima meujukka kecepata respo dari detektor optik.rise time pada peerima adalah waktu yag dibutuhka keluara dari detektor utuk mecapai ilai dari 10 % higga 90 %. 2. Rise time dispersi itramodal Dispersi itramodal terdiri dari dua bagia yaki dispersi kromatis da dispersi padu gelombag (1) (waveguide). Dispersi kromatis dapat dihitug dega megguaka Persamaa 3. (3) t CD = rise time dispersi kromatis (ps); D CD = koefisie dispersi kromatis dari serat optik (ps/m.km); D = pajag serat optik (km) ;Δλ = lebar spektrum dari sumber optik (m). Dispersi padu gelombag adalah dipersi yag disebabka oleh kompoe frekuesi yag berbeda pada siyal optik merambat dalam kecepata grup (group velocities) yag berbeda dalam serat optik sehigga tiba pada saat yag berbeda di peerima optik.persamaa 4 diguaka utuk meghitug dispersi padu gelombag. - (4) t ω = dispersi padu gelombag (s); D = jarak trasmisi (km); 1 = ideks bias iti serat optik; 2 = ideks bias claddig serat optik; Δ s = selisih ideks bias;a = jari j i i i ik (μm); λ 0 = pajag gelombag yag diguaka (m); c = kecepata rambat cahaya (m/s); Δ λ = lebar spektrum pada detektor optik (m). Sehigga didapatka perhituga utuk meetuka total dispersi itramodal adalah sebagai berikut : t itra τ CD τ w (5) 3. Rise Time Polarizatio Mode Dispersio Polarizatio Mode Dispersio (PMD) terjadi pada serat optik sigle-mode karea dua mode dasar yag salig tegak lurus dalam serat optik merambat dega kecepata yag berbeda. Perbedaa kecepata ii meyebabka pulsa siyal melebar sebesar t PMD yag ditetuka dega Persamaa 6 (6) t PMD = dispersi PMD ( ps/ ); t PMD = rise time PMD (s); D = pajag serat optik (km). Sehigga ilai rise time da laju bit iformasi maksimum dari sistem dapat diketahui dega megguaka Persamaa 7 da Throughput Througput meujukka kecepata sebearya atau kecepata efektif dari suatu jariga.hal ii dikareaka dalam sistem trasmisi terdapat bit bit overhead dalam suatu paket sehigga meguaragi kecepata jariga.padagpon Throughput dari jariga dapat diketahui megguaka utilizatio lik, dimaa utilizatio dari lik pada arah dowstream dapat diketahui dari Persamaa (9) (7) (8)

3 3 Sedagka utilizatio pada arah upstream dari GPON dapat diketahui dari Persamaa 10 Maka throughput dari lik dowstream/ upstream dapat diketahui dega T dowstream / upstream ρ dowstream / upstream x C T (11) ρ GPd = dowstream utilizatio pada GPON; I Ep = pajag payload (byte); I GEMo = Pajag GEM overhead (byte); t Gpdf = durasi dari GEM frame (µs); R GPbr = bit rate pada lik GPON (bps); I GPdo = pajag dari GPON dowstream overhead (byte); I GPua = pajag dari upstream allocatio overhead (byte); t ct = cycle time (ms); N ONU = jumlah dari ONU; ρ GPU = upstream utilizatio pada GPON ; I plou = pajag dari physical layer overhead (termasuk PLOAMu field) (byte); I dbru = jumlah dari DBRu field pada frame upstream GPON (byte); C T = kapasitas maksimal lik. 5. Delay Peracaga jariga FTTH ii memperhitugka empat macam jeis delay yaki delay trasmisi, delay pemrosesa, delay atria, da delay propagasi. a) Delay trasmisi Delay akibat proses trasmisi atara waktu pertama da terakhir bit dari paket ditrasmisika. Durasi frame dari GEM adalah tetap sebesar 125 µs, sehigga delay trasmisi pada jariga GPON adalah sebesar 125 µs. b) Delay pemrosesa Delay pemrosesa adalah waktu yag diperluka utuk memproses paket data da utuk meetuka ke maa data tersebut aka diteruska. Delay proses pada jariga berupa delay ekapsulasi da delay dekapsulasi. Delay pemrosesa dihitug pada arah dowstream da upstream. Besarya delay ekapsulasi adalah: Besarya delay dekapsulasi adalah : (13) t ec = delay ekapsulasi (s); t dec = delay ekapsulasi (s); L = pajag paket (bit); C proc = kecepata proses sebuah simpul sumber (bps); = jumlah paket. Jadi besarya delay proses t proc adalah pejumlaha dari delay ekapsulasi ( t ec ) dadelay dekapsulasi (14) c) Delay atria Delay atria adalah waktu dimaa paket ditugaska dalam suatu atria utuk trasmisi da waktu start saat ditrasmisika. Selama waktu ii, paket meuggu selagi paket lai di dalam atria trasmisi (12) (10) dipacarka. Persamaa 14 diguaka utuk meghitug ilai delay atria. λ ( -ρ) = waktu pelayaa rata-rata; = kuadrat waktu pelayaa rata-rata; µ = rata-rata pelayaa (paket per detik); λ = rata-rata kedataga paket (paket per detik); ρ = utilizatio dari lik. d) Delay propagasi Delay propagasi adalah waktu bit akhir ditrasmisika di titik kepala dari jariga da waktu bit terakhir diterima pada titik ekor (tail ode) atau sebadig dega jarak fisik atara peerima da pegirim. Nilai delay propagasi ditetuka dega Persamaa 15. (16) D prop = delay propagasi (s); v = kecepata cahaya dalam serat optik; s = jarak trasmisi (m). Perhituga delay ed to ed melibatka keempat delay yag telah dibahas sebelumya sehigga Persamaa utuk meghitug delay ed to ed adalah Sehigga utuk meetuka besarya Mea sigal trasfer delay (MSTD) yag merupaka parameter utama dalam peracaga suatu jariga Gigabit Passive Optical Network (GPON) sebagai berikut : D ed to ed = Delay ed to ed (µs); MSTD = Mea sigal trasfer (µs). III. METODE PENELITIAN Lagkah-lagkah dalam peelitia ii dijelaska pada diagaram alir yag terdapat pada Gambar 2. Gambar 2 Diagram Alir Utama Peelitia (18) (15) (17)

4 4 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Perecaaa jariga FTTH pada perumaha Permata Jigga West Area di Kota Malag meliputi peetua kofigurasi jariga da aalisa performasi jariga. Kofigurasi jariga ditujukka pada Gambar 3, yaki jariga megguaka 2 splitter. Jarak tramsisi terjauh yag didapat adalah 4,0855 km dari STO Blimbig sampai perumaha Permata Jigga. Aalisa performasi jariga meliputi empat parameter yaki lik power budget, lik rise time budget, delay, da throughput. pemacar da peerima. Hasil perhituga pada jarak terjauh yaki 4,0855 km meujukka ilai lik power budget sebesar 10,87 db pada pajag gelombag 1310 m, 5,2786 db pada pajag gelombag 1490 m, 8,442 db pada pajag gelombag 1550 m. Gambar 5 memperlihatka ilai lik power budget terhadap jarak trasmisi. Gambar 3 Kofigurasi Jariga FTTH Perumaha Permata Jigga West Area-Malag 1. Badwidth yag Dibutuhka Pelagga Perhituga badwidth yag dibutuhka pelagga megacu pada jeis layaa yag dibutuhka pelagga dalam hal ii adalah layaa data, layaa suara, da layaa video atau triple play. Besar badwidth yag dibutuhka masig masig layaa adalah sebagai berikut : 1. Telepo : 64 kbps 2. Data : 2 Mbps 3. Video Over IP (HDTV) : 20 Mbps Sehigga jika semua pelagga megguaka semua jeis layaa triple play maka total badwidth yag dibutuhka adalah Total Kebutuha Badwidth = 388 x (0, ) = 8,560 Gbps Gambar 4 memperlihatka variasi total kebutuha badwidth pelagga dibadigka dega jumlah pelagga. Gambar 4 Badwidth yag dibutuhka pelagga terhadap jumlah pelagga Gambar 4 dapat diguaka utuk memperkiraka kebutuha badwidth pelagga jika jumlah pelagga bertambah. Faktor faktor yag mempegaruhi keaika badwidth yag dibutuhka pelagga ada dua yaki jumlah pelagga da jeis layaa yag diguaka. Semaki bayak jumlah pelagga maka total badwidth yag dibutuhka juga semaki meigkat. Faktor kedua adalah jeis layaa yag diguaka, layaa video (SDTV) membutuhka badwidth yag berbeda dega layaa suara (voice) 2. Lik Power Budget Parameter lik power budget memujukka perbedaa level daya yag diperbolehka atara Gambar 5 Lik Power Budget pada pajag gelombag 1310 m Pada Gambar 5 terlihat bahwa ilai lik power budget pada setiap pajag gelombag aka berbeda. Hal ii dikareaka ilai rugi serat optik pada setiap pajag gelombag berbeda beda sehigga ilai redama total juga aka berubah. Perbedaa ilai rugi rugi ii disebabka adaya io OH - dalam baha serat optik ketika proses fabrikasi. Io OH - tersebut aka meyerap eergi yag melewati serat optik bergatug pada pajag gelombag. Pajag gelombag 1310 m memiliki ilai rugi rugi tersebat karea ketidakmuria baha serat optik yag diguaka mecapai ilai pucak pada pajag gelombag ii. Faktor lai yag mempegaruhi peurua ilai lik power budget adalah jarak trasmisi. Peigkata jarak trasmisi aka meigkatka ilai redama total sehigga meguragi lik power budget dalam jariga. 3. Lik Rise Time Budget Parameter lik rise time budget meujukka ilai batas dispersi pada jariga serat optik. Hasil perhituga pada jarak terjauh yaki 4,0855 km meujukka ilai lik rise time budget sebesar 0,2504 s pada pajag gelombag 1310 m, 0,226 s pada pajag gelombag 1490 m, 0,2306 s pada pajag gelombag 1550 m. Nilai bit rate system utuk jarak trasmisi terjauh yaki 4,0855 km adalah sebesar 2,794 Gbps pada pajag gelombag 1310 m, 3,0925 Gbps pada pajag gelombag 1490 m da 3,0343 Gbps pada pajag gelombag 1550 m. Gambar 6 memperlihatka ilai lik rise time budget terhadap jarak trasmisi da Gambar 7 meujukka ilai bit rate system terhadap jarak trasmisi. Gambar 6 Nilai Lik Rise Time Budget terhadap jarak trasmisi

5 5 Seperti yag ditujukka pada Gambar 6 terlihat bahwa semaki meigkat jarak trasmisi atara OLT dega ONT maka semaki tiggi ailai dari lik rise time budget. Hal ii sesuai dega Persamaa 3, 4, 6 da 7. Faktor lai yag mempegaruhi perbedaa ilai lik rise time budget pada ketiga pajag gelombag yag diguaka adalah dispersi kromatis. Dispersi kromatis terjadi ketika siyal ditrasmisika pada serat optik dega pajag gelombag yag berbeda. Perbedaa pajag gelombag aka meyebabka perbedaa kecepata perambata sehigga siyal yag diterima aka tiba pada waktu yag berbeda, Perbedaa waktu ii aka meyebabka pelebara pulsa. Nilai rise time pada peragkat pemacar da peerima juga mempegaruhi ilai lik rise time budget. Gambar 7 Nilai Bit Rate System terhadap jarak trasmisi Pada Gambar 7 terlihat bahwa semaki besar peigkata jarak trasmisi atara OLT dega ONT maka ilai dari bit rate system aka berkurag sesuai dega Persamaa 8 dimaa ilai dari t sys berbadig terbalik dega bit rate system. 4. Throughput Parameter throughput meujukka kecepata efektif dari suatu jariga. Perhituga parameter throughput dilakuka dega asumsi semua pelagga megguaka layaa triple play ( data, video, da suara) secara bersamaa. Namu, utuk layaa video broadcast perhituga haya dilakuka pada trasmisi arah dowstream. Aalisa throughput dilakuka pada arah trasmisi dowstream da upstream. Nilai throughput pada arah upstream adalah 1,2314 Gbps sedagka pada arah dowstream ilai throughput sebesar 2,277 Gbps. Gambar 8 meujukka ilai throughput pada arah upstream da Gambar 9 meujukka ilai throughput pada arah dowstream terhadap jumlah ONT. Gambar 9 Throughput pada arah dowstream Gambar 8 da 9 memperlihatka peurua ilai throughput terhadap jumlah ONT. Faktor yag mempegaruhi peurua ilai throughput adalah jumlah peggua yag megguaka jariga dalam waktu yag bersamaa. 5. Delay Aalisa delay yag dilakuka mecakup empat bagia yaki delay pemrosesa, delay trasmisi, delay atria, da delay propagasi. Pada jarak terjauh diketahui ilai delay trasmisi sebesar 125 μs, delay pemrosesa sebesar 482,5465 μs, delay atria sebesar 227,6209 μs, da delay propagasi sebesar 19,9917 μs. Nilai delay ed to ed sebesar 875,1504 μs. Nilai Mea Sigal Trasfer Delay pada jarak trasmisi terjauh sebesar 437,5752 μs Gambar 10 da 11 memperlihatka ilai delay ed to ed da MSTD terhadap jarak trasmisi. Gambar 10 Delay ed to ed terhadap jarak trasmisi Gambar 10 meujukka ilai delay ed to ed yag megalami peigkata ketika jarak trasmisi bertambah. Parameter yag berpegaruh terhadap perubaha ilai delay ii adalah jarak trasmisi. Peigkata jarak trasmisi aka meyebabka peigkata ilai delay propagasi sesuai dega Persamaa 16. Pajag paket yag aka ditrasmisika juga aka mempegaruhi ilai delay ed to ed Gambar 8 Throughput pada arah upstream

6 6 delay pemrosesa sebesar 482,5465 μ, delay atria sebesar 227,6209 μ, delay propagasi sebesar 19,9917 μ. i i Mea Sigal Trasfer Delay pada jarak trasmisi 4,0855 km sebesar 437,5752 μ. Jariga yag telah diracag telah memeuhi stadar ITU-T G yag mesyaratka jariga FTTH memiliki ilai MSTD dibawah 1,5 ms. Gambar 11 Nilai MSTD terhadap jarak trasmisi Gambar 11 memperlihatka bahwa ilai MSTD semaki meigkat seirig dega meigkatya jarak trasmisi. Nilai MSTD berbadig lurus dega ilai delay ed to ed. Hal ii sesuai dega Persamaa 18. Faktor lai yag mempegaruhi ilai MSTD adalah pajag paket yag ditrasmisika. Semaki pajag paket yag aka ditrasmisika maka semaki besar delay pemrosesa sehigga ilai MSTD juga aka semaki besar. DAFTAR PUSTAKA [1] Dutto, Harry. U ig O i mm i i.north Carolia: IBM [2] Dorf, Richard..The Hadbook of Optical Commuicatio Networks. Boca Rato: CRC Press [3] ITU-T G G h i i Gig bi - b iv O i w k [4] K i,g.. FTTX Cocepts ad Applicatios. New Jersey: Joh Wiley & Sos [5] Lallukka, Sami &Raatikaie, Pertti.. Passive Optical Networks Trasport Cocepts. Espoo : VTT Publicatios p [6] Lam, Cedric.. Passive Optical Networks : Priciples ad Practice. Elsevier. USA [7] Massa, Nick..Fudametals Of Photoics.Uiversity of Coecticut.USA [8] PT. Telekomuikasi Idoesia Tbk..Padua Desai FTTH. PT. Telekomuikasi Idoesia Tbk. Jakarta [9] Moch. Adi M ST..Perecaaa GPON Pada FTTH : Uiversitas Brawijaya, Skripsi tidak diterbitka V. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Perecaaa jariga FTTH di Perumaha Permata Jigga West Area Malag meghasilka kofigurasi jariga yag terdiri dari 4 kompoe utama yaki Optical Lie Termiatio (OLT), splitter 1:4, splitter 1:8 da Optical Network Termiatio (ONT). Dari hasil studi lapaga didapatka jarak trasmisi terjauh atara OLT yag ada di STO Blimbig dega ONT yag ada di Perumaha Permata Jigga sebesar 4,0855 km. 2. Total badwidth yag dibutuhka peggua yag berjumlah 388 adalah sebesar 8,560 Gbps. 3. Perhituga lik power budget meujukka hasil 10,87 db pada pajag gelombag 1310 m, 5,2786 db pada pajag gelombag 1490 m, 8,442 db pada pajag gelombag 1550 m. Utuk ONT yag lai, ilai lik power budget pada ketiga pajag gelombag lebih besar dari 0 db sehigga jariga yag telah diracag memeuhi kelayaka opreasioal. 4. Perhituga lik rise time budget meujukka hasil 0,2504 s pada pajag gelombag 1310 m, 0,226 s pada pajag gelombag 1490 m, 0,2306 s pada pajag gelombag 1550 m. Nilai bit rate system utuk jarak trasmisi terjauh yaki 4,0855 km adalah sebesar 2,794 Gbps pada pajag gelombag 1310 m, 3,0925 Gbps pada pajag gelombag 1490 m 3,0343 Gbps pada pajag gelombag 1550 m. 5. Dari hasil perhituga didapat ilai throughput pada arah upstream adalah 1,2314 Gbps sedagka pada arah dowstream ilai throughput sebesar 2,277 Gbps. 6. Perhituga delay ed to ed meujukka ilai 875,1504 μs dega delay mi i b 5 μ,