ANALISIS KUAT SINYAL DAN C/N PADA IMPLEMENTASI HFC TEKNOLOGI DOCSIS. PT. BROADBAND MULTIMEDIA, Tbk (Kabelvision) DI DAERAH BENHIL

Transkripsi

1 ANALISIS KUAT SINYAL DAN C/N PADA IMPLEMENTASI HFC TEKNOLOGI DOCSIS PT. BROADBAND MULTIMEDIA, Tbk (Kabelvision) DI DAERAH BENHIL TUGAS AKHIR Diajukan guna melengkapi salah satu syarat untuk Memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro NAMA : HERLIANY NIM : JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2007

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS KUAT SINYAL DAN C/N PADA IMPLEMENTASI HFC TEKNOLOGI DOCSIS PT. BROADBAND MULTIMEDIA, Tbk (Kabelvision) DI DAERAH BENHIL Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Program Studi Teknik Telekomunikasi Disusun Oleh : NAMA : HERLIANY NIM : Disetujui Oleh : Pembimbing Koordinator Tugas Akhir (Ir. Said Attamimi, MT) (Ir. Yudhi Gunardhi, MT) Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercubuana (Ir. Budi Yanto Husodo, MSc)

3 ABSTRAK Penggunaan jaringan HFC (Hybrid Fiber Coax) yang telah cukup luas pada implementasi televisi kabel menjadikannya sebagai jaringan yang dapat di optimalkan untuk komunikasi dua arah interaktif yang terhubung pada internet. HFC merupakan media jaringan yang menggabungkan dua media transmisi, fiber optik sebagai media dengan kecepatan cahaya yang tidak memiliki delay dan kabel koaksial sebagai media kabel drop kearah outlet pengguna kabel modem. Berdasarkan kriteria secara teknologi dan ekonomis nya maka HFC dipilih sebagai media yang menghubungkan antara CMTS di headend dengan CM di sisi outlet pengguna kabel modem yang berbasis teknologi DOCSIS. Pada Tugas Akhir ini dilakukan analisis jaringan HFC pada tiga daerah Benhil dengan melakukan perhitungan kuat sinyal dan C/N, baik pada arah downstream maupun upstream pada sisi kabel drop atau jaringan koaksial. Berdasarkan pada spesifikasi DOCSIS, amplifier yang digunakan, kabel koaksial maka diperhitungkan nilai kuat sinyal dan C/N yang terjadi pada sisi CM serta CMTS sehingga dapat dianalisis kondisi tiga daerah Benhil tersebut. Penerapan teknologi DOCSIS untuk kabel modem memanfaatkan jaringan HFC yang telah ada menjadikan pelanggan televisi dapat berperan dalam komunikasi global setiap saat melalui internet. Dengan keunggulan yang ada pada teknologi ini maka pelanggan dapat menggunakan komunikasi internet di rumah setiap saat dengan kecepatan yang dapat dipilih sesuai kemampuan.

4 DAFTAR ISI Halaman Judul... Lembar Pernyataan... Lembar Pengesahan... Abstrak... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Daftar Singkatan... i ii iii iv v vii x xi xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Pembatasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II KOMPONEN PENDUKUNG DOCSIS Hybrid Fiber Coaxial Fiber Transmitter Receiver Attenuasi Kabel Koaksial Broadband Tap Pada Kabel Drop 15 vii

5 Splitter Pada Kabel Drop Amplifier Cable Modem Termination System Cable Modem Metode Akses Spektrum Frekuensi Teknik Modulasi Kombiner BAB III KONFIGURASI JARINGAN HFC DI DAERAH BENHIL Perhitungan Kuat Sinyal dan C/N Pada Jaringan HFC Di Daerah Benhil A Perhitungan Kuat Sinyal Kabel Drop Pada Arah Downstream Perhitungan Kuat Sinyal Kabel Drop Pada Arah Upstream Perhitungan C/N Pada Amplifier Di Sisi Downstream Perhitungan C/N Pada Amplifier Di Sisi Upstream Perhitungan Kuat Sinyal dan C/N Pada Jaringan HFC Di Daerah Benhil B Perhitungan Kuat Sinyal Kabel Drop Pada Arah Downstream Perhitungan Kuat Sinyal Kabel Drop Pada Arah Upstream Perhitungan C/N Pada Amplifier Di Sisi Downstream 46 viii

6 3.2.4 Perhitungan C/N Pada Amplifier Di Sisi Upstream Perhitungan Kuat Sinyal dan C/N Pada Jaringan HFC Di Daerah Benhil C Perhitungan Kuat Sinyal Kabel Drop Pada Arah Downstream Perhitungan Kuat Sinyal Kabel Drop Pada Arah Upstream Perhitungan C/N Pada Amplifier Di Sisi Downstream Perhitungan C/N Pada Amplifier Di Sisi Upstream Perhitungan Nilai C/N pada Combiner disisi CMTS. 55 BAB IV ANALISA KUAT SINYAL DAN C/N JARINGAN HFC DI DAERAH BENHIL Analisa Kuat Sinyal Menuju Kabel Modem Analisa C/N Downstream Menuju CM Analisa C/N Upstream Menuju CMTS BAB V KESIMPULAN Daftar Pustaka Lampiran ix

7 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Konfigurasi DOCSIS... 6 Gambar 2.2 Jaringan HFC hingga kabel drop pada pelanggan... 7 Gambar 2.3 Rangkaian dalam Tap.. 16 Gambar 2.4 Struktur dalam splitter untuk dua output. 17 Gambar 2.5 Model sirkuit yang menimbulkan noise komponen Gambar 2.6 Thermal noise pada close circuit. 19 Gambar 2.7 Penguatan ideal pada amplifier 20 Gambar 2.8 Pengaruh Noise Figure pada penguatan amplifier Gambar 2.9 Konfigurasi Upstream pada Kabel Modem Gambar 2.10 Protokol DOCSIS pada sisi CMTS Gambar 2.11 CMTS tampak dari depan Gambar 2.12 Protokol pada Kabel Modem Gambar 2.13 Teknik Akses FDMA, TDMA, CDMA Gambar 2.14 Spektrum Frekuensi yang Digunakan Pada Kabel Modem Gambar 2.15 Konstelasi pada QPSK Gambar 2.16 Ilustrasi Bentuk Gelombang QPSK Gambar 2.17 Kombiner dengan Bandpass Filter 31 Gambar 3.1 Segmen konfigurasi jaringan DOCSIS Gambar 3.2 Konfigurasi Jaringan HFC di daerah Benhil A Gambar 3.3 Konfigurasi jaringan kabel hingga outlet (pelanggan) Gambar 3.4 Konfigurasi Jaringan HFC di daerah Benhil B Gambar 3.5 Konfigurasi Jaringan HFC di daerah Benhil C Gambar 3.6 Penggabungan jalur FO pada Upstream di Benhil x

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Data Rate DOCSIS... 4 Tabel 2.2 Perambatan cahaya pada Fiber Optik... 9 Tabel 2.3 Perbandingan PIN photodiode dan APD Tabel 2.4 Sensitivitas dan diameter detector komersial Tabel 2.5 Karakteristik Sinyal Downstream Tabel 2.6 Karakteristik Sinyal Upstream Tabel 2.7 Phase pada QPSK dan ilustrasi simbolnya Tabel 3.1 Karakteristik Amplifier Benhil A 35 Tabel 3.2 Kuat Sinyal Yang Diterima Kabel Modem Pada Daerah Benhil A.. 37 Tabel 3.3 Pengaruh Noise Figure Pada C/N Downstream Daerah Benhil A Tabel 3.4 Pengaruh Noise Figure Pada C/N Fiber Node di Benhil A Tabel 3.5 Karakteristik Amplifier Benhil B Tabel 3.6 Kuat Sinyal Yang Diterima Kabel Modem Pada Daerah Benhil B.. 45 Tabel 3.7 Pengaruh Noise Figure pada C/N Downstream Daerah Benhil B Tabel 3.8 Pengaruh Noise Figure Pada C/N Fiber Node di Benhil B Tabel 3.9 Karakteristik Amplifier Benhil C Tabel 3.10 Kuat Sinyal Yang Diterima Kabel Modem Pada Daerah Benhil C.. 51 Tabel 3.11 Pengaruh Noise Figure Pada C/N Downstream di Benhil C Tabel 3.12 Pengaruh Noise Figure Pada C/N Fiber Node di Benhil C Tabel 4.1 Kuat Sinyal yang diterima CM di Daerah Benhil A.. 56 Tabel 4.2 Kuat Sinyal yang diterima CM di Daerah Benhil B Tabel 4.3 Kuat Sinyal yang diterima CM di Daerah Benhil C 57 Tabel 4.4 Pengaruh Noise figure pada C/N Jaringan Benhil A Tabel 4.5 Pengaruh Noise figure pada C/N Jaringan Benhil B Tabel 4.6 Pengaruh Noise figure pada C/N Jaringan Benhil C Tabel 4.7 Nilai C/N yang didapat fiber node pada daerah Benhil.. 59 Tabel 4.8 Nilai C/N yang diterima CMTS xi

9 DAFTAR SINGKATAN DOCSIS = Data Over Cable System Interface Spesification CMTS = Cable Modem Termination System CM = Cable Modem ISP = Internet Service Provider DHCP = Dynamic Host Configuration Protocol IP = Internet Protocol HFC = Hybrid Fiber Coax TDMA = Time Division Multiple Access TDM = Time Division Multiplex QoS = Quality of Services VPN = Virtual Private Network FTP = File Transfer Protocol PSTN = Public Switched Telephone Network xii

10 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Perkembangan jaman sekarang ini menuntut adanya sarana komunikasi yang cepat, dapat diandalkan dan menjembatani wilayah yang cukup luas dengan batasan-batasan goegrafisnya. Umumnya pelaksanaan untuk komunikasi data dan informasi dibutuhkan dukungan komputer. Oleh karena itu, penggunaan komputer semakin berkembang seiring dengan perkembangan kebutuhan akan data. Dengan adanya jaringan televisi yang ada merupakan alternatif jaringan komunikasi dua arah untuk memenuhi kebutuhan akan data tersebut. Maka hadir teknologi yang diharapkan akan menjadi paradigma baru bagi pemakai internet yaitu kabel Modem berbasis Data Over Cable System Interface Spesification (DOCSIS), dimana perangkat ini mampu untuk membawa layanan internet dengan kecepatan asimetris, yaitu kecepatan downstream, arah sentral ke pelanggan bisa mencapai 27 Mbps dan kecepatan upstream, arah pelanggan ke sentral bisa mencapai 2,3 Mbps. Teknologi DOCSIS memiliki dua komponen utama yaitu Cable Modem Termination System (CMTS) terletak di headend jaringan televisi kabel dan Cable Modem (CM) yang terletak di sisi pelanggan. CMTS mengambil aliran data sejumlah Cable Modem (CM) yang dikirim melalui jalur upstream, kemudian mengirimkan ke Internet Service Provider (ISP) atau ke koneksi Internet. Pada headend, operator televisi kabel juga perlu memiliki (atau menyewa dari ISP) beberapa perlengkapan (hardware dan software) untuk fasilitas Internet. Perlengkapan-perlengkapannya adalah: beberapa komputer server untuk keperluan accounting dan logging. Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) 1

11 untuk keperluan assigning dan administrasi alamat-alamat IP (Internet Protocol) bagi pelanggan-pelanggannya. Sebagai penghubung antara CMTS dan CM digunakan jaringan Hybrid Fiber Coax (HFC). HFC merupakan media jaringan yang memadukan fungsi fiber optik yang mampu melewatkan bandwidth lebar dan meliputi jarak yang jauh tanpa waktu tunda, dengan kabel coaxial yang merupakan kabel yang biasa digunakan untuk sistem transmisi dan mampu melewatkan data cukup besar. Sehingga dari segi teknologi dan ekonomi memenuhi standar untuk digunakan pada teknologi DOCSIS. Untuk memenuhi standar DOCSIS maka sinyal yang lewat pada media HFC perlu diperhitungkan kuat sinyal dan C/N agar tidak terjadi terputusnya koneksi dan rusaknya data yang lewat. Kuat sinyal dan C/N diperhitungkan pada arah downstream dan upstream untuk memastikan bahwa koneksi interaktif dua arah baik. 1.2 TUJUAN Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah menganalisa jaringan HFC yang menggunakan teknologi DOCSIS di daerah Benhil dengan melakukan perhitungan kekuatan sinyal dan C/N yang sesuai spesifikasi DOCSIS pada sisi fiber node hingga outlet (kabel modem di pelanggan). 1.3 PEMBATASAN MASALAH Agar pembahasan lebih terarah dan tujuan yang hendak dicapai dapat terlaksana dengan tepat, maka dilakukan pembatasan pada pembahasannya. Tugas Akhir ini dilaksanakan pada PT. Broadband Multimedia, Tbk (Kabelvision), dimana segala akses 2

12 yang dilakukan dalam penganalisaan disesuaikan dengan aturan yang berlaku pada PT. Broadband Multimedia, Tbk. Jenis CMTS yang di gunakan adalah Cisco UBR 7246 / dengan metode akses Time Division Multiple Access (TDMA) untuk upstream dan Time Division Multiplex (TDM) untuk downstream. Jenis Cabel Modem (CM) yang digunakan adalah berbagai macam dengan syarat berbasis Ethernet. Jalur HFC di daerah Benhil menggunakan fiber optik single mode, terbagi dua jalur yang berbeda untuk downstream dan upstream pada kabel fiber optik, output fiber node menjadi satu dalam kabel koaksial menuju outlet pelanggan. Pembahasan jalur HFC di daerah Benhil dibatasi pada sisi fiber node hingga outlet (kabel modem pelanggan) dikarenakan seringnya masalah pada sisi ini. 1.4 SISTEMATIKA PENULISAN Penulisan Tugas Akhir ini dibagi menjadi lima bab. Untuk melengkapi pembahasan serta mempermudah pemahaman materi maka diberikan gambar dan tabel. Sistematika pembahasan yang digunakan adalah sebagai berikut : Pada bab satu, berisi latar belakang, tujuan, pembatasan masalah dan sistematika analisa jaringan HFC pada teknologi DOCSIS. Pada bab dua, berisi teori dan komponen pendukung teknologi DOCSIS. Pada bab tiga, berisi perhitungan kuat sinyal dan C/N pada jaringan HFC di daerah Benhil. Dan pada bab empat, berisi analisa perhitungan kuat sinyal dan C/N jaringan HFC di daerah Benhil. Akhirnya di bab lima, berisi kesimpulan dari penerapan jaringan HFC di daerah Benhil. 3

13 BAB II KOMPONEN PENDUKUNG DOCSIS Teknologi DOCSIS merupakan suatu teknologi tambahan yang digunakan pada jaringan televisi kabel, dimana jaringan televisi kabel yang tersedia harus mampu untuk membawa layanan 2 arah secara interaktif. Jaringan televisi kabel yang saat ini dikembangkan lebih dikenal dengan jaringan Hybrid Fiber Coax (HFC), suatu jaringan yang mengkombinasikan dua buah karakteristik jaringan yang berbeda, yaitu fiber optik dan kabel koaksial. Namun kedua jaringan tersebut mampu untuk membawa bandwidth sampai 1 GHz. Untuk kemampuan transfer data pada DOCSIS terlihat pada Tabel 2.1 berikut: Tabel 2.1 Data Rate DOCSIS [2] Teknologi DOCSIS terdiri dari 2 perangkat utama, yaitu CMTS (cable modem termination system) dan CM (cable modem). CMTS diletakkan disisi sentral, dengan fungsi sebagai router dan provisioning system, dimana setiap registrasi dari cable modem akan didaftarkan dan diatur quality of services (QoS)-nya tergantung dari berapa besar bandwidth yang diinginkan oleh pelanggan. Dengan karakteristik jaringan yang transparent dan sharing bandwidth, maka jaringan HFC akan memberikan keunggulan 4

14 lebih dibandingkan dengan alternatif solusi dalam mengakses internet. Bagi ISP, dengan bandwidth yang di sharing, akan menyebabkan biaya interkoneksi ke Internet Enterprise menjadi lebih murah dan keandalan bisa disesuaikan dengan traffik dari pelanggan. Keunggulan disisi pelanggan adalah tidak dibutuhkan pulsa telepon dan koneksi internet terhubung 24 jam penuh. Dengan kemampuan akses internet seperti ini tentunya diharapkan akan lebih meningkatkan kemudahan dan kecepatan dalam akses informasi. Kabel modem disamping dapat memberikan kemudahan bagi pelanggan diperumahan juga memberikan fasilitas untuk area bisnis dan area pemerintahan. Di area bisnis, kemampuan kabel modem lebih diarahkan pada pemakaian VPN (virtual private network) dimana dengan pemakaian jaringan internet publik dengan sistem enkripsi yang hanya dimiliki oleh suatu perusahaan, maka perusahaan yang menggunakan akan memiliki intranet yang memiliki security cukup tinggi. Kemampuan kabel modem untuk memberikan fitur VLAN (virtual LAN), merupakan jaminan bagi pemakai di area bisnis untuk mendapatkan fasilitas high speed internet akses yang cepat dan handal. Sedangkan untuk area pemerintahan, dengan adanya otonomi daerah dimana saat ini sudah banyak dipublikasikan masalah e-goverment, dengan jaringan HFC yang menggunakan kabel modem, maka dapat dijamin masalah jaringan untuk akses e-goverment antar daerah. Kemudahan implementasi jaringan dengan tingkat keandalan yang tinggi akan menjamin e-goverment suatu daerah dibangun dengan sistem yang state-of the art. Konfigurasi DOCSIS terlihat pada Gambar 2.1 berikut: 5

15 Gambar 2.1 Konfigurasi DOCSIS [2] Penyedia jasa televisi kabel yang harus menyediakan jasa internet dengan menghubungkan diri dengan penyedia jasa backbone internet yang lebih besar. Idealnya menggunakan koneksi OC-3 (155 Megabit per detik) atau bahkan multiple redundant OC- 3 untuk mencukupi kebutuhan bandwidth dari banyak pelanggan. Pelanggan akan seperti berada di dalam jaringan lokal (LAN) yang sangat luas, di mana jaringan lokal ini terhubung dengan internet. 2.1 HYBRID FIBER COAXIAL (HFC) Teknologi HFC merupakan suatu langkah teknologi yang unik, yang menggabungkan dua teknologi jaringan yang saling bertolak belakang. Pada satu sisi jaringan kabel tembaga, termasuk jaringan kabel koaksial, dituntut untuk dapat mengikuti perkembangan layanan menuju layanan pita lebar (broadband services). Pada sisi yang lain digunakan jaringan kabel serat optik dengan kemampuan sangat tinggi yang saat ini sudah mencapai 10 Gbps. Penggabungan teknologi ini diharapkan menghasilkan performansi layanan yang baik, dapat mengimbangi teknologi lain yang berkembang seperti FITL (Fiber in the Loop) atau teknologi xdsl seperti ADSL (Asymetric-data Digital Subscriber 6

16 Line) dan VDSL (Very high-data Digital Subscriber Line). Konfigurasi Jaringan HFC yang biasa terdapat pada teknologi DOCSIS terlihat pada Gambar 2.2 berikut: Gambar 2.2 Jaringan HFC hingga kabel drop pada pelanggan [3] Fiber Konfigurasi jaringan dari headend sampai dengan BONU (Broadband ONU) menggunakan jaringan serat optik. Perangkat headend berfungsi sebagai integrasi fungsi modulator-demodulator dan sebagai antar muka. Fungsi modulator-demodulator digunakan untuk layanan broadcast dan off air televisi, sementara fungsi antar muka digunakan dengan PSTN (Public Switched Telephone Network) dan komunikasi data. Pada beberapa referensi terdapat pemakaian istilah yang berbeda, namun mempunyai maksud yang sama. Seperti penggunaan istilah HIU (Headend Interface Unit), CIU dengan CTU (Coaxial Terminal Unit), MDU dengan istilah CNU (Coaxial Network Unit). Penamaan istilah ini tergantung dari produk masing-masing vendor. Namun pada suatu saat nanti perlu adanya standarisasi dalam penamaannya. Media yang digunakan dari headend sampai dengan fiber node adalah kabel serat optik, sebagai jaringan backbone. Sementara jaringan kabel koaksial dimulai dari titik fiber node sampai dengan terminal 7

17 CIU, BIU atau MDU. Termasuk didalamnya sistem pencatuan perangkat, tapper dan amplifier. Perangkat CIU (Customer Interface Unit) digunakan untuk daerah residensial/perumahan, BIU (Business Interface Unit) untuk gedung perkantoran dan MDU (Multiple Dwelling Unit) pada apartemen/flat. Penemuan fiber optik sebagai media transmisi pada suatu sistem komunikasi didasarkan pada hukum Snellius untuk perambatan cahaya pada media transparan seperti pada kaca yang terbuat dari kuartz kualitas tinggi dan dibentuk dari dua lapisan utama yaitu lapisan inti yang biasanya disebut core terletak pada lapisan yang paling dalam dengan indeks bias n1 dan dilapisi oleh cladding dengan indeks bias n2 yang lebih kecil dari n1. Dewasa ini ada tiga jenis fiber optik yang populer pemanfaatannya pada sistem komunikasi Fiber Optik yaitu multimode step indek, Fiber optik multimode Graded dan Fiber optik single mode. Perambatan cahaya pada fiber optik terlihat pada Tabel 2.2 berikut ini: 8

18 Tabel 2.2 Perambatan Cahaya Pada Fiber Optik [3] Skema Transmisi Space Division Multiplexing (SDM) Wave Division Multiplexing (WDM) Time Compression Multiplexing (TCM) Skema Transmisi Dua Arah Simpleks Dipleks Dupleks Jumlah Serat Optik Panjang Gelombang Keterangan 2 (dua) 1310 nm sinyal kirim Sinyal kirim dan sinyal dan sinyal terima terima dikirim melalui serat optik yang berbeda. 1 (satu) 1550 nm sinyal kirim 1310 nm sinyal terima 1310/ x nm sinyal kirim Sinyal kirim dan sinyal terima dikirim pada waktu yang bersamaan tetapi menggunakan panjang gelombang yang berbeda 1310/ x nm sinyal terima 1 (satu) 1310 nm sinyal kirim Sinyal kirim dan sinyal dan sinyal terima terima di-kirm pada waktu yang berbeda dan bergantian Menurut hukum Snellius jika seberkas sinar masuk pada suatu ujung fiber optik (media yang transparan) dengan sudut kritis dan sinar itu datang dari medium yang mempunyai indeks bias lebih kecil dari udara menuju inti fiber optik (kuartz murni) yang mempunyai indeks bias yang lebih besar maka seluruh sinar akan merambat sepanjang inti (core) fiber optik menuju ujung yang satu. Konfigurasi Dasar Sistem Komunikasi Fiber Optik terdiri dari tiga komponen, yaitu transmitter berupa Laser Diode ( LD ) dan Light Emmiting Diode (LED), media transmisi berupa fiber optik, receiver yang merupakan detektor penerima digunakan PIN dan APD. 9

19 Transmitter Transmitter terdiri dari rangkaian elektrik yang berfungsi untuk mengkonversi sinyal digital menjadi sinyal analog, dan selanjutnya data tersebut ditumpangkan ke dalam sinyal gelombang optik yang telah termodulasi. Sumber gelombang optik berupa sinar Laser Diode (LD) dan LED (Light Emmiting Diode) yang pemakaiannya disesuaikan dengan sistem komunikasi yang diperlukan. Laser Diode dapat digunakan untuk sistem komunikasi optik yang sangat jauh seperti Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) dan Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO), karena laser LD mempunyai karakteristik yang handal yaitu dapat memancarkan daya dengan intensitas yang tinggi, stabil, hampir monokromatis, terfokus, dan merambat dengan kecepatan sangat tinggi, sehingga dapat menempuh jarak sangat jauh. Pembuatannya sangat sukar karena memerlukan spesifikasi tertentu sehingga harganya pun mahal. Jadi LD tidak ekonomis dan tidak efisien jika digunakan untuk sistem komunikasi jarak dekat dan pada trafik kurang padat. Sedangkan LED digunakan untuk sistem komunikasi jarak sedang dan dekat agar sistem dapat ekonomis dan efektif karena LED lebih mudah pembuatannya, sehingga harganya pun lebih murah. Dapat diilustrasikan karakteristik transfer dari LD dan LED dan menganalisanya bahwa setelah suatu harga tertentu dilampaui, dengan input yang sama ternyata daya output LD jauh lebih besar dari LED Receiver Receiver atau bagian penerima terdiri dari dua bagian yaitu detektor penerima dan rangkaian elektrik. Detektor penerima berfungsi untuk menangkap cahaya yang berupa gelombang optik pembawa informasi, dapat berupa PIN diode atau APD (Avalance Photo Diode) pemilihannya tergantung keperluan sistem komunikasinya. Untuk komunikasi jarak 10

20 jauh digunakan detektor APD yang dapat bekerja pada panjang gelombang 1300 nm, 1500 nm serta 1550 nm dengan kualitas yang baik. Artinya detector APD mempunyai sensitivitas dan response yang tinggi terhadap sinar laser LD sebagai pembawa gelombang optik informasi. Untuk komunikasi jarak pendek lebih efisien jika menggunakan detektor PIN diode, karena PIN baik digunakan untuk bit rate rendah dan sensitivitasnya tinggi untuk LED. Sumber cahaya LD terlihat memiliki daya lebih besar, stabil, konstan pada bit rate berapapun, sedangkan sumber cahaya LED mempunyai daya pancar yang lebih kecil dan pada bit rate 100 Mbps dayanya mulai menurun. Detektor penerima PIN bereaksi baik pada bit rate rendah tetapi kurang sensitif bila bit rate dinaikan. Detektor penerima APD lebih sensitif pada bit rate tinggi. Untuk transmisi jarak jauh diperlukan daya pancar yang lebih besar dan sensitifitas yang tinggi, sistem fiber optik akan menggunakan laser LD sebagai sumber cahaya dan APD sebagai detektor penerima. Sedangkan untuk transmisi jarak dekat cukup digunakan LED sebagai sumber optik dan PIN sebagai detektor penerima. Rangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi cahaya pembawa informasi terhadap data informasi terhadap data informasi yang dibawa dengan melakukan regenerasi timing, regenerasi pulse serta konversi sinyal elektrik ke dalam interface V.28 yang berupa sinyal digital dan sebaliknya. Detektor pada penerima dapat dibedakan menjadi PIN Photodiode dan Avalanche Photo Diode (APD). Tabel 2.3 memperlihatkan perbandingan PIN photodiode dan avalanche photodiode (APD). 11

21 Tabel 2.3 Perbandingan PIN photodiode dan APD Untuk Komunikasi Optik [3] Karakteristik PIN photodiode Bandwidth modulasi Puluhan MHz hingga puluhan GHz Gain I photo 1 Kebutuhan rangkaian tambahan APD Ratusan MHz hingga puluhan GHZ Sumber tegangan bias yang tinggi, rangkaian pengkompensasi suhu Linieritas Tinggi Rendah Biaya Rendah Sedang hingga tinggi Untuk keperluan deteksi sinyal multi Gbps, meningkatnya noise bandwidth membatasi sensitivitas dari receiver. Avalanche Photo Diode (APD) dapat meningkatkan sensitivitas hingga 10 db. Forward Error Correction juga dapat meningkatkan sensitivitas hingga 4 db lebih. Mungkin tantangan paling signifikan dari meningkatnya rate menuju multi Gbps, adalah ukuran (diameter) detector. Karena kapasitansi, detector dengan bandwidth yang lebih tinggi memiliki ukuran yang lebih kecil. Photodetector komersial bervariasi dalam ukuran mulai dari 30 μm untuk 10 Gbps hingga 70 μm untuk 2,5 Gbps. Field of view yang terbatas ini, mengakibatkan detector ini membutuhkan pointing yang akurat. Sensitifitas berdasarkan ukuran detector terlihat pada Tabel 2.4 berikut ini: Tabel 2.4 Sensitivitas dan Diameter Detector Komersial Dengan Berbagai Datarate [3] 12

22 Attenuasi Attenuasi adalah besaran pelemahan energi sinyal informasi dari fiber optik yang dinyatakan dalam db dan disebabkan oleh 3 faktor utama yaitu absorpsi, hamburan (scattering) dan mikro-bending. Gelas yang merupakan bahan pembuat fiber optik biasanya terbentuk dari silicon-dioksida (SiO2). Variasi indeks bias diperoleh dengan menambahkan bahan lain seperti titanium, thallium, germanium atau boron. Dengan susunan bahan yang tepat maka akan didapatkan atenuasi yang sekecil mungkin. Attenuasi menyebabkan pelemahan energi sehingga amplitudo gelombang yang sampai pada penerima menjadi lebih kecil dari pada amplitudo yang dikirimkan oleh pemancar. Absorpsi merupakan sifat alami suatu gelas. Pada daerah-daerah tertentu gelas dapat mengabsorpsi sebagian besar cahaya seperti pada daerah ultraviolet. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan elektron yang kuat. Demikian pula untuk daerah inframerah, terjadi absorpsi yang besar. Ini disebabkan adanya getaran ikatan kimia. Oleh karena itu, sebaiknya penggunaan fiber optik harus menjauhi daerah ultraviolet dan inframerah. Penyebab absorpsi lainnya adalah adanya transmisi ion-ion logam dan ion OH. Ion OH ini ternyata memberikan sumbangan absorpsi yang cukup besar. Semakin lama usia suatu fiber maka bisa diduga akan semakin banyak ion OH di dalamnya yang menyebabkan kualitas fiber menurun. Seberkas cahaya yang melalui suatu gelas dengan variasi indeks bias di sepanjang gelas tadi, sebagian energinya akan hilang dihamburkan oleh benda-benda kecil yang ada di dalam gelas. Hamburan yang disebabkan oleh tumbukan cahaya dengan partikel tersebut dinamakan hamburan Rayleigh. Besarnya hamburan Rayleigh ini berbanding terbalik dengan pangkat empat dari pangjang gelombang cahaya yaitu 1/ λ, sehingga dapat disimpulkan untuk lamda kecil, hamburan Rayleigh besar dan sebaliknya. Seberapa besar 13

23 sumbangan hamburan Rayleigh ini terhadap attenuasi transmisi dapat dilihat pada rekomendasi oleh CCITT. Ternyata pada panjang gelombang sekitar 0,85 μm yaitu panjang gelombang sinar laser Ga A1 As, hamburan Rayleigh memberikan loss akibat hamburan sangat kecil dibandingkan dengan loss fiber optik multimode. Karena itu fiber optik singlemode lebih baik mutunya sebagai media transmisi dibandingkan dengan fiber optik multimode. Attenuasi lainya adalah attenuasi yang disebabkan mikro-bending yaitu pembengkokan fiber optik untuk memenuhi persyaratan ruangan. Namun pembengkokan dapat pula terjadi secara tidak sengaja seperti misalnya fiber optik yang mendapat tekanan cukup keras sehingga cahaya yang merambat di dalamnya akan berbelok dari arah transmisi dan hilang. Hal ini tentu saja menyebabkan attenuasi Kabel Koaksial Broadband Sistem kabel koaksial memakai pengkabelan televisi kabel standar yang menggunakan transmisi analog. Kabel dapat digunakan 300 MHz dan dapat beroperasi hampir 100 Km sehubungan dengan sinyal analog, yang jauh lebih aman dibanding pensinyalan digital. Untuk mentransmisikan sinyal digital pada jaringan analog, maka setiap interface harus dipasang alat elektronik untuk mengubah aliran bit keluar menjadi sinyal analog dan sinyal analog yang masuk menjadi aliran bit. Tergantung pada jenis alat elektroniknya, 1 bps dapat mengisi kurang lebih 1 Hz bandwidth. Pada frekuensi yang lebih tinggi akan lebih banyak lagi bit per Hz dimungkinkan apabila menggunakan teknik-teknik modulasi tingkat lanjut [1]. Sebuah perbedaan penting antara baseband dengan broadband adalah bahwa sistem broadband umumnya meliputi wilayah yang luas sehingga diperlukan amplifier analog untuk memperkuat sinyal secara periodik. Amplifier ini dapat menngunakan amplifier dua 14

24 arah, untuk downstream dan upstream dengan menggunakan filter frekuensi. Sebagai penghubung digunakan tap dan splitter di kabel drop (kabel koaksial yang menuju outlet) yang sesuai dengan perhitungan dan kebutuhan dilapangan. Umumnya penggunaan kabel coaxial dibedakan berdasarkan redaman yang dimilikinya dan bentuk fisik yang sesuai di lapangan. Biasanya parameter utama pada kabel twisted pair sudah kita ketahui, tetapi jarang ada yang mengetahui mengenai kabel coaxial. Kabel coaxial lebih baik penggunaannya didalam jaringan sinyal radio dimana cocok untuk mengadakan kombinasi dan pembagian jaringan dilapangan dengan komponen yang sesuai. Kabel coaxial sendiri memiliki redaman per satuan panjang dengan rumus: Ac = ( K1 f + K2 f ) d (2.1) Ac = redaman kabel coaxial; K1 = konduktor loss; K2 = dielektrik loss f = frekuensi (Mega Heartz); d = jarak (Kilo feet) Tap Pada Kabel Drop Tap dipergunakan untuk menyambung kabel penurunan ke kabel distribusi yang berfungsi sebagai pelewat arus. Tap membuat loss tanda yang jauh lebih tinggi untuk menjatuhkan nilai sinyal dalam kabel agar sesuai dengan karakteristik penerima baik televisi maupun kabel modem. Rangkaian dalam Tap terlihat dalam Gambar

25 Gambar 2.3 Rangkaian dalam Tap [2] Nilai-nilai redaman dan output ke arah kabel distribusi pada tap bervariasi sesuai dengan kebutuhan kuat sinyal dan jumlah pelanggan. Umumnya tap-tap dipasang berurutan berdasarkan nilai redamannya sehingga memudahkan dalam maintenance, biasanya di mulai dari redaman 26 db hingga redaman 8 db dimana setiap tap berjarak sekitar 100 feet. Untuk menghindari adanya refleksi sinyal maka antara tap dan splitter harus memiliki nilai impedansi yang sama yaitu 75 ohm. Khusus pada tap terakhir dimana sudah tidak ada tap di ujungnya lagi, maka tap tersebut harus di tutup dengan redaman sehingga tidak terjadi refleksi sinyal yang menyebabkan intermodulasi sinyal Splitter Pada Kabel Drop Splitter merupakan komponen pada kabel drop untuk membagi sinyal pada sisi lokasi pelanggan yang biasa digunakan kabel coaxial RG-6. Pada splitter memiliki beragam output dan redaman di sesuaikan dengan kondisi di lokasi. Struktur dalam splitter terlihat dalam Gambar 2.4 berikut : 16

26 Gambar 2.4 Struktur dalam splitter untuk dua output [2] Umumnya splitter memberikan redaman sekitar 3.5 db, tetapi untuk implementasi di lapangan di sesuaikan dengan kondisi jaringan yang ada Amplifier Amplifier memegang peranan penting dalam jaringan HFC untuk penerapan teknologi DOCSIS. Dikarenakan peran pentingnya itulah maka diperlukan pemantauan secara periodik dan maintenance untuk kondisi amplifier yang sudah menurun. Pada sisi downstream untuk input amplifier di rancang sebesar 17 dbmv dan pada sisi upstream 0 dbmv dengan besarnya penguatan amplifier sebesar 20 db. Sesuai karakteristik DOCSIS bahwa untuk downstream C/N minimal 35 db dan upstream 25 db maka dirancang dan diperhitungkan agar C/N hingga kabel modem adalah 35 db dan hingga CMTS adalah 25 db, dimana bila lebih kecil dari itu maka sinyal akan rusak sehingga data yang di transfer dianggap salah yang mengakibatkan putusnya koneksi kabel modem.[4] Banyak hal yang mempengaruhi besarnya C/N ini selain dari power carrier yang kita jaga besarnya, besarnya noise juga amat mempengaruhi mutu sinyal yang di hasilkan. Noise merupakan sinyal dari luar yang mengganggu sinyal carrier dimana mempengaruhi besarnya C/N yang seharusnya. Pada input amplifier, noise pun telah berpartisipasi masuk, dengan yang biasa kita sebut thermal noise. 17

27 dbmv = 20 log Amplitudo sinyal (mv)/ mv (2.2) Thermal noise menurut fundamental RF merupakan naik turunnya tegangan di sekitar tahanan yang menyebabkan terganggunya konsumsi power. Model sirkuit noise tahanan dapat di ilustrasikan sebagai noise yang ada karena hubungan seri antara noise sumber tegangan dengan noise resistor, atau terdapat juga pada sirkuit hubungan paralel seperti tanpa pada Gambar 2.5 berikut: Gambar 2.5 Model sirkuit yang menimbulkan noise komponen [2] Pada model sirkuit ini memperlihatkan gambaran disain elektronik amplifier, konsep berdasarkan input noise tegangan dan input noise arus amatlah penting. Optimalisasi sumber tahanan perlu untuk meminimalisasi noise figure pada sebuah amplifier elektronik yang merupakan rasio dari input noise tegangan dengan input noise arus umumnya. Hal di atas amat penting bila sirkuit bekerja untuk penguatan frekuensi rendah, dimana input noise tegangan dan noise arus tidak berkorelasi. Pada frekuensi tinggi penguat tipe RF, input noise tegangan dan input noise arus memiliki korelasi dimana mengakibatkan input impedansi bernilai kompleks, disisi inilah yang menjadi penting untuk di bahas nantinya. Berdasarkan Fundamentals of RF and Microwave Noise Figure Measurement dikatakan pengantaran power oleh sumber thermal kedalam impedance match load merupakan ktb watts, dimana : 18

28 en (watts) = ktb (2.3) en (watts) = thermal noise K = Boltzmann s Constant (1.38 x Joule/Kelvin) T = Temperature (Kelvin) B = Bandwidth Dikarenakan rumus diatas menghasilkan dalam besaran watt sedangkan dalam perhitungan di DOCSIS nantinya dalam volt maka digunakan rumus perpaduan antara rumus (2.2) dengan (2.3) yang menghasilkan: en (volt) = 4kTBR (berlaku jika kondisi open sirkuit) (2.4) R = resistansi (ohm) Bila kondisi dalam close sirkuit dan tahanan yang diberikan match maka kondisi thermal noise : Gambar 2.6 Thermal noise pada close circuit [2] en(volt) = ( 4kTBR) / 2 (2.5) Setelah mendapat besaran volt, nilai di rubah kedalam dbmv dengan persamaan (2.1) agar sesuai dengan karakteristik perhitungan DOCSIS yang mempunya range penerimaan di modem dan CMTS sebesar 10 dbmv hingga +10dBmV, dimana sinyal terbaik diusahakan sebesar 0 dbmv dengan catatan C/N untuk downstream 35 db dan upstream 25 db. Selain itu untuk peralatan amplifier sendiri memiliki noise akibat interaksi komponen elektrikal di dalamnya yang biasa kita sebut dengan noise figure. Untuk amplifier yang biasa digunakan pada jaringan HFC untuk DOCSIS pada PT. Broadband 19

29 Multimedia tbk memiliki gain 20 db dan noise figure 7-11 db. Untuk gambaran amplifier yang ideal terlihat pada Gambar 2.7 berikut : Gambar 2.7 Penguatan ideal pada amplifier [2] Untuk operasi amplifier yang ideal terlihat pada gambar diatas dimana terjadi penguatan sebesar 20 db pada output carrier-nya, begitu pula pada noise-nya terjadi penguatan 20 db sehingga total pada input dan output tetap 47 db. Kenyataannya pada pengoperasiannya amplifier memiliki noise figure sehingga nilai C/N yang terjadi pada output terlihat seperti Gambar 2.8 berikut ini: Gambar 2.8 Pengaruh Noise Figure pada penguatan amplifier [2] Karena adanya noise figure pada setiap peralatan elektronika yang berkaitan dengan penguatan maka output kumulatif yang terjadi pada CNR adalah 40 db dimana terjadi kehilangan 7 db sebagai akibat nilai noise figurenya. Berdasarkan Fundamentals of RF and microwave Noise Figure Measurement, noise figure di definisikan sebagai penurunan nilai SNR sebagai akibat masuk dan melewatinya 20

30 sinyal dalam suatu komponen elektronika. Pada persamaan yang memperhitungkan noise figure adalah: NF = (S i / N i ) / (S o / N o ) (2.6) NF = Noise Figure S i / N i = Signal to Noise Rasio input S o / N o = Signal to Noise Rasio output Masalah akan timbul ketika amplifier dirangkai dalam banyak cascade kearah pelanggan sehingga menimbulkan penurunan nilai C/N, dengan rumus : (2.7) atau bisa di singkat bila nilai pada C/N setiap amplifier dianggap sama maka rumusnya : C/Nt = C/Ni - 10log(N) (2.8) N = jumlah amplifier Untuk arah upstream terdapat pertemuan cabang koneksi seperti terlihat pada contoh konfigurasi jaringan pada Gambar 2.9 dibawah ini, sehingga persamaan yang terjadi pada perhitungan C/N nya menggunakan persamaan 2.7 berikut ini: Gambar 2.9 Konfigurasi upstream pada kabel modem Setiap amplifier pada arah upstream memiliki C/N 50 db maka pada pertemuan disisi 4 terdapat perhitungan gabungan dari rumus sebelumnya. Sisi 1 : C/N 1 = 50-10log 2 = 47 db Sisi 2 : C/N 2 = 50-10log 3 = 45.2 db 21

31 Sisi 3 : C/N 3 = 50-10log 4 = 44 db Maka pada sisi 4 menggunakan persamaan 2.7 berikut ini : C/N 4 = -10 x log [ 10-47/ / /10 ] C/N 4 = -10 x log [ ] C/N 4 = 40 db 2.2 Cable Modem Termination System (CMTS) Kehandalan broadband akses mewujudkan kesempatan baru bagi operator kabel untuk mengoptimalkan jaringan yang telah ada. Saat ini operator kabel telah berkembang ke dalam operator multi-servis (MSO), dimana penyediaan koneksi hingga ke pelanggan rumah dan pelanggan perusahaan dengan broadband akses Internet yang ditambah dengan fasilitas baru. Broadband servis termasuk suara via IP, video on demand dan keamanan. Untuk penyediaan jaringan hingga ke pelanggan yang bermacam-macam dan menyadari pendapatan dari servis seperti itu, MSO harus dapat menyediakan perlengkapan jaringan kerja yang handal dengan biaya seefisien mungkin. Konfigurasi berdasarkan lapisan pada CMTS terlihat pada Gambar 2.10: Gambar 2.10 Protokol DOCSIS pada sisi CMTS [2] CMTS adalah elemen baru yang sangat penting untuk mendukung penggabungan service data komunikasi upstream dan downstream melalui jaringan kabel data. Jumlah channel upstream dan downstream yang ada pada CMTS dapat diklasifikasikan 22

32 berdasarkan wilayah service, jumlah dari konsumen, tingkatan data yang ditawarkan pada masing-masing pengguna jasa internet. Elemen penting lainnya dalam pengoperasian dan management day-to-day dari sistem kabel data adalah "Element Management System" (EMS). EMS adalah sistem pengoperasian yang didesain secara khusus untuk menyusun dan mengendalikan CMTS serta menggabungkan pelangganan kabel modem. Tugas pengoperasian termasuk persyaratan, administrasi day-to-day, monitoring, alarm, dan mengupdate dari bermacam-macam komponen dari CMTS. Dari pusat network operations center (NOC), sebuah EMS dapat mendukung beberapa sistem CMTS dalam satu bagian wilayah geografis. Karakteristik downstream dari sisi CMTS menuju CM terlihat pada Tabel 2.5 berikut : Tabel 2.5 Karakteristik Sinyal Downstream Output of CMTS Input to CM Frekuensi 91 to 857 MHz 91 to 857 MHz Signal level 50 to 61 dbmv -15 to +15 dbmv C/N treshold 35 db Sedangkan pada PT. Broadband Multimedia, Tbk (Kabelvision), signal level yang diberikan adalah -10 dbmv hingga +10 dbmv dan C/N threshold sebesar 37 db, yang dibuat berdasarkan keadaan yang ada di lapangan. Super hub adalah lokasi ujung kabel dengan fasilitas tambahan kontrol ke arah pengguna dengan bermacam server komputer, yang mana sangat dibutuhkan untuk menjalankan jaringan kabel data. Server termasuk pengiriman file, menggunakan hak dan pembukuan, kontrol log (syslog), alamat IP dan administrasi (server DHCP), server DNS, dan Data Over Cable Service Interface Spesifications (DOCSIS) kontrol server. Pengguna data dari lokasi dasar dan super hub adalah penerima pada pusat regional data untuk kesatuan yang lebih lanjut dan distribusi melalui jaringan. Super hub didukung oleh 23

33 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), DNS (Domain Name Server), dan server log kontrol yang penting untuk administrasi jaringan kabel data. CMTS terlihat pada Gambar 2.11 berikut ini: ubr7246 VXR I/O controller card Poert Aapter Port Adapter card (slot_2) Clock Card Slot_3 Slot_4 Slot_5 Slot_6 US_ VXR 1-3DS 1-4DS 1-5DS 1-6DS Network process Engine card Modem cards MC16 Upstream ports Downstream ports Gambar 2.11 CMTS tampak dari depan [2] Pusat regional data dihubungkan dengan pusat data regional yang lainnya menggunakan jaringan "backbone" nasional. Selain itu, tiap pusat regional data juga dihubungkan ke internet dan jasa jaringan dunia luas. Pada headend terdapat juga DHCP server sebagai pemberi IP pada pengguna kabel modem yang terjadi secara otomatis, TFTP server yang berguna sebagai pemberi konfigurasi operating sistem dan QoS pada CM, juga terdapat server ToD yang memberikan kesesuaian waktu untuk log di CM. Semua server tersebut bisa terdapat dalam satu CMTS maupun pada rak yang yang berbeda, tergantung dari tipe dan jenis CMTS yang menunjangnya. 24

34 2.3 CABLE MODEM (CM) Modem pada sisi pelanggan biasa kita sebut dengan cable modem (CM), kabel modem adalah alat yang memberikan akses berkecepatan tinggi ke internet melalui jaringan kabel televisi. Sama halnya dengan respon dari modem analog tradisional, kabel modem memiliki keunggulan mempunyai kekuatan yang mampu mengirimkan data lebih cepat kira-kira 500 kali. Konfigurasi CM pada Gambar 2.12 berikut ini. Gambar 2.12 Protokol pada CM [2] Kabel modem merupakan gabungan yang lebih fungsional untuk jasa internet dengan kecepatan tinggi. Pada jaringan kabel, data dari jaringan ke pengguna adalah sebagai "downstream", dimana data pengguna ke jaringan adalah sebagai "upstream". Dari pandangan pengguna, kabel modem adalah 64/256 QAM FM penerima mampu mengirimkan data lebih dari 30 s/d 40 Mbps dalam satu kabel 6 MHz. Hal ini lebih cepat 500 kali dari dari modem 56 Kbps. Data dari penguna ke jaringan dikirim secara fleksibel dan terprogram diawasi dari "headend". Modulasi data menggunakan pemancar QPSK/16 QAM dengan tingkatan data dari 320 Kbps sampai 10 Mbps. Tingkatan data upstream dan downstream mungkin dapat dikonfigurasikan secara fleksibel dengan menggunakan kabel modem. Karakteristik upstream dari CM menuju CMTS terlihat pada Tabel 2.6 berikut: 25

35 Tabel 2.6 Karakteristik Sinyal Upstream Output of CM Input of CMTS Frekuensi 5 to 42 MHz 5 to 42 MHz Signal Level 8 to 58 dbmv -7 to +23 dbmv C/N threshold 25 db Sedangkan pada PT. Broadband Multimedia, Tbk (Kabelvision), signal level yang diberikan adalah sekitar 0 dbmv dan C/N threshold sebesar 25 db, yang dibuat berdasarkan keadaan yang ada di lapangan. Para pelanggan dapat melanjutkan ke penerima televisi kabel ketika penerima data pada kabel modem diantar ke personal komputer (PC) dengan bantuan "simple one-to-two splitter". Service data yang ditawarkan oleh kabel modem mungkin dapat dibagi lebih dari 16 pengguna pada konfigurasi jaringan wilayah lokal (LAN). Karena beberapa jaringan kabel sangat baik untuk jasa siaran televisi lokal, kabel modem mungkin menggunakan jalur telepon standar atau QPSK/16QAM modem yang menawarkan sistem kabel dua arah untuk mentransmisikan data upstream dari lokasi pengguna ke jaringan. Ketika jalur telepon menggunakan gabungan dengan jaringan siaran satu arah, sistem kabel data digunakan seperti sistem telephony return interface (TRI). Dalam jenis ini, satelit atau jaringan televisi tanpa kabel dapat juga digunakan sebagai jaringan data. Pada ujung-ujung kabel, data dari pengguna disaring oleh demodulasi upstream (atau telephone-return system, sebagai layaknya) untuk diproses lebih lanjut oleh sistem akhir kabel modem (CMTS). CMTS adalah switching sistem, biasanya didesain untuk rute data dari sebagian besar pengguna kabel modem melalui jaringan multiplexed interface. CMTS menerima data dari internet dan provider untuk rute data pada pengguna kabel modem. Data dari jaringan ke grup pengguna dikirim ke modulasi 64/256 QAM. Hasilnya adalah 26

36 para pengguna modulasi data lebih dari 6 MHz per channel, yang mana pengalokasian spektrum untuk channel televisi kabel seperti untuk siaran televisi. Kombinasi ujung-ujung kabel antara kanal data downstream dengan video, pay per-view, audio, dan program pemasangan iklan lokal yang akan diterima oleh televisi. Lalu kombinasi sinyal akan ditransmisikan jaringan distribusi kabel. Di tempat pengguna, sinyal televisi diterima oleh "set-stop-box", sementara data pengguna diterima secara terpisah oleh kotak kabel modem dan dikirimkan ke PC. 2.4 METODE AKSES Untuk mengakses bandwidth yang disediakan oleh operator jaringan internet digunakan metode multiple access, yaitu suatu teknik yang mengijinkan banyak terminal kabel modem untuk mengakses satu CMTS yang sama untuk membangun hubungan komunikasi. Beberapa metode multiple access, antara lain : Pada FDMA, setiap kabel modem menggunakan frekuensi carrier yang berbeda-beda satu sama lain dalam bandwidth yang di sediakan jaringan itu. Bandwidth akan dibagi-bagi berdasarkan jumlah kabel modem. Setiap pasangan kabel modem yang terhubung akan diberikan suatu nilai frekuensi tertentu sehingga dapat mengakses menuju CMTS secara bersamaan. FDMA dapat dilihat pada Gambar Pada CDMA, setiap kabel modem akan menggunakan bandwidth secara keseluruhan dalam satu blade, tetapi setiap sinyal yang dikirim oleh setiap kabel modem diberi kode tertentu yang diacak dalam waktu tertentu. Setiap kabel modem akan memancarkan sinyal dengan menggunakan frekuensi yang berbeda-beda pada interval waktu tertentu secara acak. CDMA dapat dilihat pada Gambar

37 Pada TDMA, penggunaan bandwidth akan dibagi berdasarkan waktu (secara bergantian), tetapi setiap kabel modem akan menggunakan keseluruhan bandwidth. Setiap carrier akan diberikan waktu tertentu untuk melakukan transmisi dengan menggunakan seluruh bandwidth yang dialokasikan. Interval waktu tersebut disebut slot. Teknik akes ini dengan kemampuannya menjadi pilihan yang digunakan pada teknologi DOCSIS. TDMA merupakan metode pengaksesan (penggunaan) menuju CMTS oleh banyak kabel modem dalam suatu jaringan secara bersama berdasarkan pembagian waktu. Setiap kabel modem menggunakan carrier tunggal dengan frekuensi sama dan bandwidth yang beda dalam satu blade. Sinyal yang ditransmisikan oleh kabel modem dalam slot-nya disebut burst. Transmisi burst-burst dari seluruh kabel modem dalam jaringan diatur sedemikian rupa sehingga sampai di CMTS pada saat yang telah ditentukan dan tidak terjadi tumpang tindih (overlap). Ilustrasi metode akses TDMA dapat dilihat pada Gambar Gambar 2.13 Teknik akses FDMA, TDMA, CDMA [4] 2.5 SPEKTRUM FREKUENSI Spektrum frekuensi yang digunakan pada jaringan untuk pelayanan internet merupakan spektrum frekuensi yang mengoptimalkan jalur televisi yang telah ada. Untuk upstream digunakan band frekuensi IF, untuk meminimalisasi rusaknya data digunakan modulasi QPSK dengan FEC ½, sehingga dari 2 bit yang di kirim satu merupakan faktor koreksi 28

38 mengingat pada jalur frekuensi ini rentan terhadap noise. Sebagai jalur spektrum downstream digunakan frekuensi yang cukup tinggi, maka modulasi dari hasil percobaan yang sesuai adalah 64QAM. Pada tabel dibawah terlihat alokasi frekuensi yang digunakan untuk pelayanan internet lewat televisi kabel. Band frekuensi 5-42 MHz digunakan sebagai frekuensi upstream, dimana dipancarkan dari sisi pelanggan atau kabel mode dengan modulasi QPSK. Sebagai downstream digunakan frekuensi MHz yang dipancarkan dari sisi CMTS atau hub dengan modulasi 64QAM. Sedangkan band frekuensi antara MHz digunakan sebagai frekuensi channel televis kabel. Pemberian jarak antara band frekuensi uplink dan downlink diberikan untuk memperkecil terjadinya efek interferensi antar sinyal pembawa. Dengan adanya pemisahan jaringan antara carrier upstream dan downstream pada jalur fiber optik mengoptimalkan transmisi sinyal terbaik menuju pelanggan. Spektrum frekuensi pada teknologi DOCSIS terlihat pada Gambar 2.14 berikut ini. Spektrum Frekuensi Upstream Spektrum Frekuensi TV Spektrum Frekuensi Downstream Gambar 2.14 Spektrum frekuensi yang digunakan pada kabel modem 29

39 2.6 TEKNIK MODULASI Modulasi yang digunakan pada upstream adalah quadrature phase shift keying (QPSK), dimana setiap phase yang di kirim terdapat 2 bit sehingga error yang terjadi bisa dieliminasi dengan menggunakan FEC ½ maka dari 2 bit yang dikirim 1 merupakan faktor koreksi. Bentuk dari sinyal yang dimodulasi oleh QPSK terlihat pada Gambar 2.15 berikut: Gambar 2.15 Konstelasi pada QPSK Dan penggunaan bit yang ada terlihat pada Tabel 2.7 berikut: Tabel 2.7 Phase pada QPSK dan ilustrasi simbolnya Perubahan Phase Contoh Perubahan (Degree) Simbol debit 0 A ke A A ke B B ke D D ke C 11 Bentuk gelombang QPSK yang terjadi bila diberikan simbol-simbol seperti yang terlihat Gambar 2.16 berikut: Gambar 2.16 Ilustrasi bentuk gelombang yang ditransmisikan pada QPSK 30

40 Modulasi yang digunakan pada downstream adalah QAM (Quadrature Amplitude Modulation). QAM bekerja pada frekuensi tinggi yang berindikasi lebih sedikit noise dan dapat memberikan transfer data yang lebih banyak persatuan waktunya, maka digunakanlah modulasi QAM. Pada kenyataannya modulasi ini sama dengan modulasi pada QPSK, bedanya hanya pada bit yang di transfer lebih banyak, sehingga selain membedakan phase juga dibedakan amplitudonya. Untuk konstelasi dan pengkodean dari digital ke bentuk gelombang analog serupa pada QPSK. 2.7 KOMBINER Kombiner berfungsi menggabungkan sinyal broadcast channel dan data yang telah ditempatkan pada suatu frekuensi pembawa (carrier) tertentu oleh modulator. Setelah proses penggabungan sinyal elektrik tersebut dikonversikan ke sinyal optik untuk disalurkan ke fiber node dengan menggunakan media transmisi serat optik. Komponen ini merupakan pasif device, cara kerjanya kebalikan dari splitter. Ada juga kombiner yang memiliki bandpass filter untuk memastikan sinyal yang keluar sesuai yang dikehendaki, terlihat pada Gambar 2.17 berikut ini. Gambar 2.17 Kombiner dengan bandpass filter [3] 31

41 BAB III KONFIGURASI JARINGAN HFC DI DAERAH BENHIL Untuk mengirim sinyal mulai dari headend sampai ke pelanggan dilalui beberapa segmen, yang dapat dilihat pada Gambar 3.1 dibawah ini. Gambar 3.1 Segmen konfigurasi jaringan DOCSIS Segmen satu merupakan optical transport, dimana pada segmen ini menghubungkan headend dengan distribution hub biasa yang menggunakan sistem fiber link dimana seluruh informasi direpresentasikan melalui perubahan intensitas cahaya yang dihasilkan oleh laser. Tipe laser yang digunakan adalah DFB (Distributed Feedback). Hubungan antara headend dengan distribution hub sendiri menggunakan single mode fiber 1550 nm karena mempunyai rugi redaman saluran yang kecil. Segmen dua merupakan optical distribution yang menghubungkan hub dengan optical node. Pada segmen ini digunakan teknologi optik analog dengan radius hub sekitar 4 km, sehingga link yang menghubungkan hub dengan node mempunyai jarak sekitar 5 km. Hubungan antar distribution hub dengan node biasanya menggunakan mode fiber 1310 nm karena memberikan performansi yang bagus terhadap jaringan. Tetapi, jika jaraknya cukup jauh, maka digunakan teknologi mode fiber 1550 nm dengan tipe laser yang digunakan YAG (Yttrium Aluminium Garnet) atau EMAT (Externally Modulated Amplified Transmiter). Dengan menggunakan 1310 nm ini, maka ukuran jaringan sendiri menjadi kecil, tetapi kualitas sinyal yang dikirimkan distribution hub akan menjadi sangat bagus. 32