BAB II GIGABIT PASSIVE OPTICAL NETWORK (GPON) BERBASIS INTERNET PROTOCOL (IP)

Transkripsi

1 BAB II GIGABIT PASSIVE OPTICAL NETWORK (GPON) BERBASIS INTERNET PROTOCOL (IP) 2.1 GPON ( Gigabit Passive Optical Network ) Latar Belakang PON Passive Optical Network (PON) adalah jaringan point to multipoint berbasis Fiber Optic yang memiliki elemen pembagi optik (Optical Splitter) yang berfungsi sebagai penyalur data pada beberapa tujuan. Elemen pembagi tersebut bersifat Passive artinya tidak melakukan manipulasi sinyal seperti penguatan pada sinyal optik.[2] 7

2 8 Gambar 2.1 Fixed Access Timeline Jaringan PON memiliki beberapa tipe. Tipt-tipe yang popular yaitu : [2] APON atau BPON EPON atau GEPON GPON

3 Arsitektur Jaringan PON Gambar 2.2 Arsitektur jaringan PON Sinyal optik downstream dan upstream merupakan dua buah sinyal yang berbeda panjang gelombangnya dan dilewatkan pada jalur fiber yang sama. Sinyal tersebut digabungkan dan dipisahkan oleh sebuah alat pada ujung jaringan yaitu pada kantor pusat service provider atau pada alat yang ada di sisi pelanggan. Pemisahan dan penggabungan sinyal optik dilakukan menggunakan sebuah filter Wavelength Division Multiplexer (WDM). [2] Sinyal downstream berupa paket-paket yang dikirimkan dengan cara broadcast lewat sebuah fiber, kemudian optical splitter akan mengirimkan paketpaket tersebut ke semua end-point. Jadi setiap ujung (termination) akan menerima paket data yang sama untuk kemudian disaring hanya data yang ditujukan padanya saja yang akan diproses. Untuk menjaga keamanan data maka setiap paket atau frame dapat dienkripsi terlebih dahulu. [2] Karena kemampuannya untuk mentransfer dengan bandwidth yang tinggi dan jarak yang jauh (sekitar 20 km sampai 30 km), PON biasa digunakan untuk jaringan

4 10 Metro atau untuk mobile backhaul yaitu koneksi antara core network dengan core network lain atau antara base station dengan core network. [2] Pengertian GPON GPON adalah suatu teknologi akses yang dikategorikan sebagai Broadband Access berbasis kabel serat optik. GPON merupakan salah satu teknologi yang dikembangkan oleh ITU-T via G.984 dan hingga kini bersaing dengan GE-PON, yaitu PON versi IEEE. Baik GPON ataupun GEPON, menggunakan serat optik sebagai media transmisinya. Satu perangkat akan diletakkan pada sentral, kemudian akan mendistribusikan traffic Triple Play ke arah subscriber. Yang menjadi ciri khas dari teknologi ini dibanding teknologi optik lainnya semacam SDH adalah teknik distribusi trafficnya dilakukan secara pasif. Dari sentral hingga ke arah subscriber akan didistribusikan menggunakan pasif splitter (1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64). Dengan metoda ini, baik CAPEX maupun OPEX akan dapat ditekan drastis. GPON menggunakan TDMA sebagai teknik multiple access upstream dan menggunakan broadcast ke arah downstream. Tiap pelanggan akan mempunyai identitas berupa T- CONT yang merupakan container komunikasi antara OLT (Sentral) dengan ONT. [1] Perangkat Jaringan GPON A. Optical Distribution Network (ODN) Konfigurasi jaringan optik atau kadang disebut dengan istilah ODN (Optical Distribution Network) adalah jaringan optik antara perangkat OLT

5 11 sampai perangkat ONU/ONT. Komponen ODN terdiri atas kabel optik dan passive splitter. Level sinyal optik (optical budget) yang distandarkan adalah 28 dbm sd. 29 dbm. Jarak maksimum yang bisa dilayani 20 km dengan aturan pemecahan jaringan optik (splitting ratio) 1:32, 1:64 dan 1:128 dengan jumlah level splitting ratio maksimum 2 level. [1] Gambar 2.3 Konfigurasi ODN Transmisi gelombang optik pada jaringan PON menggunakan 3 panjang gelombang untuk membawa sinyal komunikasi dengan memanfaatkan perangkat Wavelength Division Multiplexing (WDM). Sinyal optik pertama dengan panjang gelombang 1490 nm digunakan untuk transmisi sinyal arah downstream, sinyal optik kedua dengan panjang gelombang 1310 nm sebagai sinyal tansmisi upstream dan sinyal optik ketiga dengan panjang gelombang 1550 nm digunakan sebagai sinyal transmisi analog. Jenis kabel optik yang dipakai mengacu kepada standar kabel optik ITU-T G.652. Dalam kaitannya dengan kemampuan jarak operasi FTTx dan jumlah ONU yang bisa dihandle, jaringan outside plant optik untuk FTTx dikelompokkan dalam beberapa kelas, yaitu class A, B dan C. Berdasarkan hasil evaluasi teknis RFI, para vendor umumnya menggunakan class

6 12 B atau B+ untuk sistem FTTxnya. Class B+ yang dimaksud adalah ODN dengan kemampuan jarak operasi 20 km dengan kemampuan menangani ONT sampai dengan 32 ONT. [1] Tabel 2.1 Tabel Kapasitas ONU Class of Lasser Kapasitas ONU 7 Km 10 Km 20 Km Optical Budget A dbm B dbm B dbm C dbm Passive Splitter (PS) Splitter pada PON dikatakan pasif sebab optimasi tidak dilakukan terhadap daya yang digunakan terhadap pelanggan yang jaraknya berbeda dari node splitter, sehingga sifatnya idle dan cara kerjanya membagi daya optik sama rata. Jenis-jenis splitter antara lain adalah : 1: 2, 1 : 4, 1 : 8, 1 : 16, 1 : 32, 1:64, 1: 128. [1]

7 13 Gambar 2.4 Blok Passive Splitter Keterangan : Pi = Daya Masukan Po = Daya Keluaran Penguatan = A = 10 log ( Po / Pi ) db Redaman = α = 10 log ( Pi / Po ) db B. Optical Line Terminal (OLT) OLT menyediakan interface dengan sisi jaringan yaitu Tributary Unit (TU) dan dihubungkan dengan satu atau lebih ODN (Optical Distribution network). TU menyediakan pula port 2 Mbps yang menggunakan interface V5.1 yang sesuai dengan rekomendasi ITU-T G.703. Setiap perangkat OLT dapat menerima TU dari beberapa jenis layanan. [1]

8 14 Gambar 2.5 Blok Fungsional OLT Blok fungsional OLT terdiri dari 3 block, yaitu: 1) PON Core shell. Block ini terdiri dari 2 bagian yaitu ODN interface function dan PON TC function. 2) Cross-connect Shell. Menyediakan koneksi antara PON core shell dan Service shell. Fungsi dari cross connect memilih mode GEM, ATM, atau Dual. 3) Service Shell. Shell ini sebagai translator antara service interface dan TC frame interface pada PON. C. Optical Network Unit (ONU) ONU menyediakan interface antara jaringan optik dengan pelanggan. Sinyal optik yang ditransmisikan melalui ODN diubah oleh ONU menjadi sinyal elektrik yang diperlukan untuk service pelanggan. Pada arsitektur FTTH, ONU diletakkan di sisi pelanggan. ONU dihubungkan dengan pelanggan dengan menggunakan twisted

9 15 copper pair melalui suatu Adaptation Unit (AU) yang menyediakan fungsi penyesuai antara ONU dan sisi pelanggan. [1] Gambar 2.6 Blok Fungsional ONU Pada Jaringan EPON, sinyal optik downstream dan upstream merupakan dua buah sinyal dengan panjang gelombang berbeda dan dilewatkan pada jalur yang sama. Pada ujung jaringan, sinyal ini akan mengalami penggabungan dan pemisahan. Penggabungan dan pemisahan ini dilakukan dengan menggunakan Wavelength Division Multiplexer (WDM). Untuk protokol, EPON menggunakan ATM sebagai transport protokolnya Teknologi GPON Teknologi BPON mengalami penyempurnaan teknologi dengan beberapa peningkatan kemampuan di sisi teknis dan delivery layanan. Dikarenakan format dari yang digunakan untuk pengiriman informasi antara OLT dengan ONU sudah berbeda dengan BPON dan APON, tidak lagi murni ATM based, maka GPON oleh ITU-T

10 16 distandarkan dengan nomor berbeda menjadi ITU-T G.984. Beberapa pengembangan yang terdapat pada teknologi GPON antara lain : [1] 1) Teknik enkapsulasi data informasi menggunakan metoda GEM (GPON Encapsulation Method). 2) Pengembangan standar keamanan pengiriman paket AES antara OLT dengan ONU. 3) Data rate yang dapat dikirim meningkat dengan mode pengiriman asimetrik menjadi Gbps downstream dan Gbps upstream atau simetrik Gbps GPON Encapsulation Method (GEM) Paket yang lewat pada jaringan Optical Distribution Network (ODN) antara Optical Line Terminal (OLT) dan Optical Network Termination (ONT) harus mampu melewatkan layanan (service) seperti xdsl (ATM based), ethernet frame, RF overlay, E1. Permasalahannya adalah paket data hanya lewat satu single fiber. Oleh karena itu harus ada transport stream yang harus mampu membungkus semua layanan tersebut. GEM menggunakan header : [1] 1) Payload Length Indicator (PLI) 12 bits, menunjukkan panjang payload. 2) Port ID 12 bits. 3) Payload Type Indicator (PTI) 3 bits, menunjukkan apakah fragment berupa user data OAM data dan apakah fragment merupakan frame terakhir user. 4) Header Error Correction 13 bits, untuk deteksi dan koreksi error.

11 17 5) Payload. Payload dapat berupa frame ethernet atau paket IDM. Tipikal frame ethernet terdiri dari : [1] 1) Ethernet header : Destination Address (DA), Source Address (SA), dan Ethertype. DA dan SA merujuk pada Media Access Control (MAC) address, sedangkan Ethertype memberikan informasi protokol apa yang dikandung oleh payload. 2) Payload : paket data. 3) Frame Check Sum (FCS) : untuk memeriksa error Protokol Asynchronus Transfer Mode (ATM) Asynchronus Transfer Mode atau Mode Transfer Asinkron (ATM) merupakan sebuah teknologi lapisan 2, yang digunakan oleh siapa saja, namun sekaligus merupakan sebuah jaringan publik sebagaimana halnya internet. [2] ATM berbeda dalam beberapa hal dari tekhnologi data link lain yang lebih umum seperti Ethernet. Sebagai contoh, ATM tidak melibatkan routing. Komponen perangkat keras yang disebut ATM Switch membentuk koneksi point to point antara kedua ujung transmisi, dan data mengalir langsung dari sumber ke tujuan. ATM tidak menggunakan paket dengan panjang yang berubah-ubah, tetapi menggunakan sel berukuran tetap. [2]

12 18 Karakteristik Asynchronus Transfer Mode (ATM) ada dua, yaitu : [2] a) Besarnya paket yang dikomunikasikan menjadi lebih kecil sehingga memungkinkan paket-paket dari pengguna yang berbeda yang melewati jaringan pada waktu yang bersamaan dapat dikelompokkan secara merata. b) Meningkatnya kecepatan, dari 25 hingga 155 Mbps. Bahkan, peralatan ATM dapat menggabungkan 16 saluran menjadi satu untuk meghasilkan kecepatan transfer hampir sebesar 2,5 juta bit per detik 2.2 Triple play Pengertian triple play Triple Play atau yang secara harafiahnya dapat diartikan sebagai tiga permainan sebenarnya merupakan julukan bagi kebutuhan para pengguna teknologi komunikasi akan jalur komunikasi data yang cepat, lebar, dan dapat memainkan berbagai macam peranan bagi mereka. Triple Play merupakan bentuk kebutuhan akan komunikasi yang sangat tinggi. Kebutuhan komunikasi yang tinggi ini adalah komunikasi yang melibatkan komunikasi bentuk data, suara, dan video. Semua harus dapat bekerja dan berkonvergensi antara sesamanya dan yang terpenting semua itu harus dapat difasilitasi oleh satu service saja. Secara sederhana, Triple Play adalah sebuah kebutuhan akan komunikasi yang komplit mulai dari data, suara, dan video yang dapat anda rasakan hanya dengan berlangganan satu jenis media koneksi saja.

13 Aplikasi-Aplikasi Triple Play Teknologi yang mendukung kebutuhan Triple Play memang saat ini sedang berkembang pesat. Mulai dari teknologi media fisiknya hingga ke teknologi logika yang mengatur lalu-lintas datanya semua sedang mengalami perkembangan yang cukup signifikan. Namun sebelum lebih jauh menilik teknologi pendukung Triple Play, ada baiknya Anda mengetahui dulu spesifikasi atau kebutuhan seperti apa yang dapat mendukung servis-servis yang berjalan di atas teknologi Triple Play. 1. Aplikasi Video Untuk menghantarkan komunikasi yang berupa informasi video, sebuah jaringan Triple play haruslah memenuhi spesifikasi sebagai berikut : Tingkat delay yang sangat rendah. Tingkat data loss yang sangat rendah. Dapat menyediakan bandwidth yang sangat tinggi untuk setiap pelanggannya. Mekanisme Broadcast, Multicast, dan Unicast yang efisien dan aman dari gangguan. Mampu dikembangkan untuk keperluan Video on Demand di masa mendatang. Proteksi gangguan fisik di bawah 50 ms.

14 20 2. Aplikasi Suara Aplikasi suara sama sensitifnya dengan aplikasi video seperti yang telah dijelaskan di atas. Untuk itu, spesifi kasi jaringan yang dapat mendukung servis ini dengan lancar hampir-hampir sama dengan yang dibutuhkan oleh video, namun tingkat urgensinya lebih kecil ketimbang aplikasi video: Tingkat gangguan delay, jitter, dan loss yang rendah. Proteksi gangguan fisik di bawah 50 ms. 3. Aplikasi High Speed Internet Untuk memenuhi kebutuhan ber-internet dengan kecepatan yang tinggi dan memuaskan, jaringan Triple Play harus memiliki kemampuan yang cukup berbeda dari kedua aplikasi di atas. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut berikut ini adalah spesifikasinya: Dapat menjamin dan menggaransi bandwidth yang diberikan untuk Internet bagi semua pelanggan servis ini. Memiliki kemampuan untuk memberikan burst bandwidth untuk menangani masalah kekurangan bandwidth pada saatsaat tertentu ketika sangat dibutuhkan. Memiliki kemampuan berinteraksi dan berkolaborasi dengan media-media lain yang berbeda-beda jenis dan berinteraksi dengan perangkat jaringan pendukungnya seperti router, modem, switch, dan banyak lagi

15 Fiber Optik Pengertian Fiber Optik Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar dari pada indeks bias udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spectrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. [3] Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 db/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik. [3] Secara garis besar kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu cladding dan core, Cladding adalah selubung dari inti (core). Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi. [3]

16 22 Gambar 2.7 Bagian-bagian Fiber Optic Dalam aplikasinya serat optik biasanya diselubungi oleh lapisan resin yang disebut dengan jacket, biasanya berbahan plastik. Lapisan ini dapat menambah kekuatan untuk kabel serat optik, walaupun tidak memberikan peningkatan terhadap sifat gelombang pandu optik pada kabel tersebut. Namun lapisan resin ini dapat menyerap cahaya dan mencegah kemungkinan terjadinya kebocoran cahaya yang keluar dari selubung inti. Serta hal ini dapat juga mengurangi cakap silang (cross talk) yang mungkin terjadi. [3] Macam-macam pembagian Fiber Optik Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan : 1. Berdasarkan mode yang dirambatkan : Single mode : serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar 8,3 mikron), diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul

17 23 ke dinding selongsong (cladding). Bagian inti serat optik single-mode terbuat dari bahan kaca silika (SiO2) dengan sejumlah kecil kaca Germania (GeO2) untuk meningkatkan indeks biasnya. Fiber Optik jenis ini bekerja pada panjang gelombang 1300 nm 1550 nm. Gambar 2.8 Mode Propagasi Single Mode Multi mode : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini. Fiber Optik jenis ini bekerja pada panjang gelombang 550 nm 800 nm. Gambar 2.9 Mode Propagasi Multi Mode

18 24 2. Berdasarkan indeks bias core : Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen. Gambar 2.10 Mode Propagasi Step Indeks Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan. Gambar 2.11 Mode Propagasi Graded Indeks Keuntungan Fiber Optik : Lebih murah, bentuknya lebih ramping Kapasitas transmisi yang lebih besar Sedikit sinyal yang hilang Data diubah menjadi sinyal cahaya sehingga lebih cepat

19 25 Tenaga yang dibutuhkan sedikit Tidak mudah terbakar Tahan terhadap interferensi Kelemahan Fiber Optik : Biaya peralatan yang mahal Memerlukan konversi data listrik ke cahaya dan sebaliknya yang rumit Memerlukan peralatan khusus dalam prosedur pemakaian dan pemasangannya serta untuk perbaikan yang kompleks membutuhkan tenaga yang ahli dalam bidang ini 2.4 OSI Layer Pengertian Model OSI Model referensi jaringan terbuka OSI atau OSI Reference Model for open networking adalah sebuah model arsitektural jaringan yang dikembangkan oleh badan International Organization for Standardization (ISO) di Eropa pada tahun OSI sendiri merupakan singkatan dari Open System Interconnection, yaitu model yang mendefinisikan standar untuk menghubungkan komputer-komputer dari vendor-vendor yang berbeda. Model ini disebut juga dengan model "Model tujuh lapis OSI" (OSI seven layer model). [4]

20 26 Gambar 2.12 The Seven Layers OSI Arsitektur Model OSI Model referensi terdiri dari 7 buah bagian (layer), yang masing-masing layer mempunyai tugas sendiri-sendiri. OSI dapat diartikan sebuah sistem yang terbuka untuk berkomunikasi dengan sistem yang lain. [4] 7 Layer OSI 1. Lapisan Fisik ( hubungan fisik ) Fungsi : Menyediakan electrical, mekanikal, prosedural, dan fungsional untuk menjaga aktifasi dan perawatan link-link antar sistem. 2. Lapisan Link Data ( lewat modem ) Fungsi : Menyediakan akses ke media dan menangani error notification, topologi yang digunakan, dan memberi alamat fisik dari frame. 3. Lapisan Network ( jaringan ) Fungsi : Responsibel untuk pengalamatan logical dari paket dan menentukan lintasan/path.

21 27 4. Lapisan Transport Fungsi : Menyediakan keandalan, kontrol aliran, dan koreksi kesalahan melalui penggunaan TCP. 5. Lapisan Session ( perkenalan / basa basi ) Fungsi : Menyediakan komunikasi antar host dengan cara membangkitkan, merawat, dan menghentikan sesi. 6. Lapisan Presentasi ( format, encryption ) Fungsi : Menyediakan representasi data dan memformat pengkodean. 7. Lapisan Aplikasi ( , file transfer ) Fungsi : Menyediakan interface user ke lingkungan OSI. 2.5 TCP / IP ( Transmission Control Protocol / Internet Protocol ) TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) adalah standar komunikasi data yang digunakan oleh komunitas internet dalam proses tukarmenukar data dari satu komputer ke komputer lain di dalam jaringan Internet. Protokol ini tidaklah dapat berdiri sendiri, karena memang protokol ini berupa kumpulan protokol (protocol suite). Protokol ini juga merupakan protokol yang paling banyak digunakan saat ini. Data tersebut diimplementasikan dalam bentuk perangkat lunak (software) di sistem operasi. Istilah yang diberikan kepada perangkat lunak ini adalah TCP/IP stack. Protokol ini menggunakan skema pengalamatan yang sederhana yang disebut sebagai alamat IP (IP Addres ) yang mengizinkan hingga beberapa ratus juta komputer untuk dapat saling berhubungan satu sama lainnya di Internet. Protokol ini

22 28 juga bersifat routable yang berarti protokol ini cocok untuk menghubungkan sistemsistem berbeda (seperti Microsoft Windows dan keluarga UNIX) untuk membentuk jaringan yang heterogen. [5] 2.6 Perbedaan TCP/IP dan OSI Layer TCP/IP dan OSI Model pada dasarnya tidak mempunyai perbedaan prinsip yang berlebihan. Kedua model tersebut hanya terpaut masalah simplisitas dan penjelasan lebih jauh. Inti dari kinerja kedua model tersebut adalah sama dan sebangun. Namun tetap saja kedua hal tersebut mempunyai perbedaan walaupun tidak terlalu prinsip. Berikut ini beberapa perbedaan mendasar antara kedua model jaringan tersebut. [5] 1) Perbedaan Penggunaan Kedua model jaringan tersebut digunakan pada dua buah jaringan yang berbeda. Mungkin secara fisik sama namun ketika berhubungan dengan user atau pengguna, maka terdapat perbedaan mendasar diantara keduanya. TCP/IP lebih digunakan pada jaringan yang masih berbasis text, dos atau segala bentuk jaringan yang tidak mengacu pada user interface. Sedangkan OSI Model mempunyai penggunaan yang lebih mendetail tentang fungsionalitas dari aplikasi, user interface maupun komponen-komponen aplikasi yang lebih kompleks.

23 29 2) Perbedaan Antara Layer Pendukung Aplikasi Baik TCP/IP maupun OSI Model mempunyai layer yang medukung aplikasi. Layer-layer tersebut mempunyai fungsionalitas yang sama namun dibedakan pada detail fungsionalitas dan protokol-protokol yang bekerja di dalamnya. Untuk mendukung proses layer aplikasi, TCP/IP hanya menyediakan sebuah layer protokol. Sedangkan OSI Layer menyediakan 3 layer untuk medukung aplikasi yaitu : application layer, presentasion layer, dan session layer. Ketiga layer tersebut mempunyai fungsi antara lain : untuk melakukan proses network, melakukan data representasi dan untuk melakukan interhost communication (mempertahankan sesi koneksi antara dua buah jaringan). 3) Perbedaan Antara Link Layer Dalam link layer terdapat masing-masing persamaan maupun perbedaan diantara kedua model jaringan. Kedua model jaringan tersebut sama-sama menambahkan frame untuk menentukan alamat data tujuan maupun alamat data asal yang berupa MAC address dari masing-masing piranti komputer. Alamat MAC ini digunakan untuk memastikan agar data tersebut dapat diterima secara tepat dan konfirmasi dari penyampaian data dapat diterima oleh piranti komputer yang mengirimkan data. Pada OSI Layer juga memuat tambahan berupa Physical data yang menjelaskan bagaimana data diubah dari bentuk data frame menjadi bit-bit yang disalurkan dari media transmisi data.