BAB II SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY (SDH) DAN DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING (DWDM)

Transkripsi

1 BAB II SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY (SDH) DAN DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING (DWDM) 2.1 Umum SDH merupakan suatu standar transmisi optik sinkron yang dapat digunakan sebagai interface untuk berbagai jenis sinyal dengan kecepatan tinggi secara efisien, termasuk sinyal kecepatan rendah yang telah ada. Pada level hirarki SDH dikenal dengan nama STMN. SDH dikembangkan dengan tujuan utamanya untuk menciptakan standarisasi bit rate secara internasional sehingga bit rate (2 Mbps untuk Eropa dan 1,5 Mbps untuk Amerika Utara dan Jepang). Teknologi Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan teknologi terbaru dalam telekomunikasi dengan media kabel serat optik. Pada prinsipnya DWDM dapat dipandang sebagai sekumpulan kanal-kanal optis yang masing-masing menggunakan panjang gelombang (wavelength) cahaya berbedabeda, tetapi semuanya menggunakan satu serat optik yang sama. Solusi teknologi tersebut mampu meningkatkan kemampuan kapasitas jaringan eksisting tanpa perlu mengeluarkan biaya penanaman kabel kembali, dan secara signifikan mampu mengurangi biaya peningkatan jaringan. 2.2 Synchronous Digital Hierarchy (SDH) SDH merupakan hirarki multiplexing yang berbasis pada transmisi sinkron yang telah ditetapkan oleh ITU-T Grid. Dalam dunia telekomunikasi, sejumlah multiplexing sinyal-sinyal dalam transmisi menimbulkan masalah dalam hal pencabangan dan penyisipan (add/drop) yang tidak mudah serta keterbatasan untuk memonitor dan mengendalikan jaringan transmisinya. Hirarki multiplexing SDH dapat dilihat pada Gambar 2.1. SDH (Synchronous Digital Hierarchy), adalah multiplex digital yang berfungsi menggabungkan: 1. Sinyal digital 2 Mbit/s, 34 Mbit/s, 140 Mbit/s menjadi : a. Sinyal STM-1 (155,52 Mbit/s) atau b. Sinyal STM-4 (622,08 Mbit/s).

2 2. Sinyal STM-1 menjadi : a. Sinyal STM-4, atau b. Sinyal STM-16 (2,48832 Gbit/s). 3. Sinyal STM-4 menjadi : a. Sinyal STM-16, b. Sinyal STM-64 (9,95328 Gbit/s) 4. Sinyal-sinyal PDH dan STM-n menjadi sinyal SDH dengan level yang lebih tinggi. Gambar 2.1 Multiplexing SDH SDH memiliki dua keuntungan pokok yaitu fleksibilitas yang demikian tinggi dalam hal konfigurasi kanal pada simpul-simpul jaringan dan meningkatkan kemampuan manajemen jaringan baik untuk payload traffic-nya maupun elemenelemen jaringan. Secara bersama-sama, kondisi ini akan memungkinkan jaringannya untuk dikembangkan dari struktur transport yang bersifat pasif pada PDH ke dalam jaringan lain yang secara aktif mentransportasikan dan mengatur informasi [1]. Struktur frame SDH terendah yang didefinisikan dalam standar SDH adalah STM-1 (Synchronous Transport Module level 1) dengan laju bit 155,520 Mbit/s (155 Mbps). Ini berarti STM-1 terdiri dari 2430 byte dengan durasi frame 125μ s. Bit rate atau kecepatan transmisi untuk level STM-N yang lebih tinggi juga telah distandarisasi sebagai kelipatan bulat (1, 4, 16 dan 64) dari N x 155,520 Mbps, seperti yang terdapat pada Tabel 2.1 [1].

3 Tabel 2.1 Standar Frame dan Kecepatan SDH Adapun fungsi SDH (Synchronous Digital Hierarchy) yaitu: 1. Mengubah sinyal bipolar PDH input menjadi sinyal unipolar NRZ. 2. Menempatkan sinyal unipolar NRZ pada containernya masing-masing : a. C-12 untuk sinyal 2048 Kbps b. C-3 untuk sinyal Kbps c. C-4 untuk sinyal Kbps 3. Melengkapi sinyal-sinyal C-12, C-3 dan C-4 dengan byte-byte : a. Over Head (POH) b. Pointer 4. Menggabungkan sinyal-sinyal yang sudah dilengkapi dengan byte-byte Over Head dan Pointer menjadi satu deretan sinyal serial. 5. Mengubah sinyal hasil multiplexing menjadi : a. Sinyal Bipolar CMI untuk STM-1 yang dikirimkan melalui Radio Gelombang Mikro Digital SDH atau melalui level SDH yang lebih tinggi. b. Sinyal dengan daya optik untuk STM-1 yang dikirimkan melalui kabel optik. Fungsi Networking utama SDH adalah sebagai berikut: 1. SDH Crossconnect SDH Crossconnect adalah versi SDH dari suatu Time- Space-Time crosspoint switch. Ini meng-connect berbagai channel dari berbagai inputnya ke berbagai channel pada berbagai outputnya. Crossconnect

4 SDH digunakan dalam Transit Exchanges, dimana semua input dan output adalah terhubung ke exchanges yang lain. 2. SDH Add-Drop Multiplexer SDH Add-Drop Multiplexer ( ADM ) dapat menambahkan atau mengurangi setiap frame yang dimultiplexkan sehingga menjadi 1.544Mb. Di bawah level ini, standard TDM dapat dibentuk. SDH ADMs juga dapat berfungsi untuk SDH Crossconnect dan juga digunakan pada End Exchanges dimana channel-channel dari subscriber-subscriber dihubungkan ke core PSTN network [1] Topologi Jaringan Transmisi SDH Ada 2 level penggunaan elemen-elemen jaringan SDH dalam jaringan transmisi: 1. Jaringan Akses (Access Network) untuk mengkombinasikan dan mendistribusikan layanan-layanan yang menggunakan semua jenis bit rate (64 kbps, VC-12, VC-3, VC-4) dan dengan bit rate transmisi STM-1, STM-4, STM-16 dan STM Level Transport untuk transmisi sinyal-sinyal STM-1 STM-4, STM-16 dan STM-64 serta node-node jaringan dengan sistem Cross-Connect yang menggunakan semua jenis bit rate (VC-12, VC-3 dan VC-4). Elemen jaringan SDH terdiri perangkat terminal Multiplexer, ADD/Drop Multiplxer, Digital Cross Connect, sejumlah regenerator, dan sepasang core serat optik (TX dan RX). Topologi jaringan SDH dapat dilihat pada Gambar 2.2 [1]. Gambar 2.2 Topologi Jaringan SDH

5 Berbagai macam aplikasi yang digunakan dalam SDH yaitu: 1. Aplikasi terminal point to point (end) Gambar 2.3 berikut merupakan Topologi point-to-point yang hanya cocok untuk trafik rendah dan pelanggan yang terkonsentrasi atau tidak menyebar. Kelemahan dari topologi ini adalah tidak adanya proteksi yang cukup. Gambar 2.3 Topologi Point to point tanpa Proteksi Untuk meningkatkan keamanan jaringan bisa dilakukan peningkatan kehandalan sistem yaitu dengan menggunakan MSP Protected point-topoint seperti yang terlihat pada Gambar 2.4. Jika jarak antar terminal cukup jauh sehingga daya optik turun sampai di bawah sensistifitas detektor optik, maka perlu ditambahkan Optical Amplifier (atau regenerator optik) [1]. Gambar 2.4 Konfigurasi Jaringan 1+1 MSP Protected Point-to-Point 2. Aplikasi Linear Add/Drop Linear Add/ drop ini digunakan apabila sebuah jaringan terdapat lebih dari 2 terminal. Sinyal dari perangkat terminal asal selain diturunkan di terminal

6 berikutnya oleh terminal ini pula diteruskan ke terminal selanjutnya. Konfigurasi jaringan Linear Add/Drop dapat dilihat pada Gambar 2.5 [1]. Gambar 2.5 Konfigurasi Jaringan Linear Add/Drop 3. Aplikasi Jaringan Ring Tipuan (Folded) Apabila terminal akhir dalam suatu jaringan dihubungkan kembali dengan serat optik (pada kabel yang sama) ke stasiun awal, maka seolah-olah membentuk jaringan Ring atau Ring tipu-tipuan (Folded Ring). Berikut Gambar 2.6 Konfigurasi Jaringan Folded Ring [1]. Gambar 2.6 Konfigurasi Jaringan Folded Ring 4. Aplikasi Ring Perangkat ADM 16/1 ini mampu memberikan Jaringan Ring dengan jumlah nodes 2 sampai dengan 16. Gambar 2.7 Konfigurasi Jaringan Ring [1]. Gambar 2.7 Konfigurasi Jaringan Ring

7 2.2.2 Sistem Proteksi 2-Fiber MS-SP Ring Topologi Jaringan dengan menggunakan system proteksi 2-fiber MS-SP Ring (Multiplex Section-Shared Protection Ring) dimana setiap saluran akan proteksi dengan satu saluran yang lain pada arah berlawanan. Dalam hal ini bandwidth akan berkurang menjadi setengahnya. Pada Gambar 2.8 dilukiskan kapasitas trafik yang tersedia pada satu system STM-64 dengan menggunakan Topologi MS-SP Ring [2]. Gambar 2.8 Trafik Normal pada Topologi 2-Fiber MS-SPRing Jika hubungan B-C putus maka komunikasi akan berlangsung seperti Gambar 2.9 [2]. Gambar 2.9 Loopback Protection pada Topologi 2-Fiber MS-SPRing

8 2.3 Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan teknik multiplexing dimana sejumlah sinyal optik dengan panjang gelombang yang berbeda-beda ditransmisikan secara simultan melalui sebuah serat optik tunggal. Tiap panjang gelombang merepresentasikan sebuah kanal informasi. Pada dasarnya, konfigurasi sistem DWDM terdiri dari sekumpulan transmitter sebagai sumber optik yang memancarkan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Sinyal cahaya tersebut kemudian mengalami proses multiplexing dan ditransmisikan secara simultan melalui medium serat optik yang sama. Di sisi receiver, sinyal tersebut kemudian didemultiplikasi kembali dan dipisahkan berdasarkan panjang gelombangnya masing-masing. Konfigurasi sistem DWDM secara umum dapat diperlihatkan pada Gambar 2.10 [3]. Optical Transmitter (Laser) Optical Receiver (Detector) T1 T2 λ 1 λ 2 λ 3 λ Ν λ 3 λ 2 λ 1 λ Ν λ 3 λ 2 λ 1 λ 1 λ 2 λ 3 R1 R2 Tn λ Ν Optical Amplifier λ Ν Rn Multiplex DWDM (Coupler) Beberapa Channel Wavelength Independent Kabel Fiber Optic, membawa beberapa channel Wavelength Demultiplex DWDM (Splitter) Beberapa Channel Wavelength Independent Gambar 2.10 Konfigurasi Sistem DWDM Yang menjadi fungsi dari masing-masing bagian di atas adalah sebagai berikut: 1. Optical Transmitter (Laser) Sistem DWDM menggunakan resolusi yang tinggi atau band yang sempit dan laser mengirimkan pada band panjang gelombang 1550 nm dengan 2 keuntungan a. Memperkecil kehilangan daya optik, selama perjalanan sinyal pada kabel serat optik dari pengirim ke penerima

9 b. Memungkinkan digunakannya penguat optic untuk memperbesar daya optik pada jarak tempuh yang lebih jauh lagi. Laser dikirimkan dengan band yang sempit ini penting, untuk memungkinkan spasi antar kanal menjadi dekat, dan sekaligus untuk memperkecil efek-efek lain dari sinyal, misalnya dispersi chromatic. 2. DWDM Multiplexer DWDM Multiplexer berfungsi untuk menggabungkan sinyal-sinyal transmit yang mempunyai panjang gelombang berbeda-beda menjadi satu, untuk kemudian diteruskan ke satu satu optical fiber. Untuk keperluan multiplexing ini beberapa teknologi digunakan, termasuk filter-filter dielektrik thin-film dan beberapa tipe optical grating. Beberapa multiplex dibuat dari completely passive devices artinya tidak memerlukan catuan listrik [3]. Multiplex optical pasif bekerja sebagaimana prisma dengan presisi yang sangat tinggi untuk menggabungkan beberapa sinyal individual. Multiplex ada yang mempunyai kemampuan untuk transmit dan receive pada satu single fiber, yang dikenal dengan be-directional transmission. 3. Optical Cable Berfungsi untuk menyalurkan sinyal gabungan beberapa panjang gelombang, yang datang dari DWDM Multiplexer. 4. Optical Amplifier Berfungsi untuk menguatkan sinyal optik yang sudah mulai melemah karena redaman sepanjang dalam perjalanan di dalam kabel serat optik. Satu optical amplifier dapat menguatkan beberapa sinyal optik secara bersamaan Topologi Jarigan DWDM Ada tiga topologi jaringan umum yang dapat digunakan pada sistem DWDM yaitu: 1. Jaringan Point-to-point 2. Jaringan Star 3. Jaringan Ring Gambar-gambar berikut memperlihatkan sistem DWDM yang dikonfigurasi pada jaringan point-to-point, star dan jaringan ring. Pada jaringan

10 star, setiap node mempunyai pemancar dan penerima dimana satu transmitter dihubungkan ke satu input passive star dan receiver dihubungkan ke satu output star. Jaringan DWDM juga dapat dikonfigurasikan pada bermacam-macam jaringan ring yang berbeda. Jaringan ring ini mejadi terkenal, karena banyak jaringan elektrik menggunakan topologi ini disebabkan pada jaringan ring mudah mengimplementasikan konfigurasi jaringan sesuai dengan geografi yang ada. Pada contoh berikut, setiap node dapat me-recovery setiap signal wavelength node yang lainnya, yaitu dengan cara menggunakan wavelength-tunable receiver[3]. Gambar 2.11 berikut memperlihatkan hubungan point-to-point sistem DWDM, dimana pada salah satu node digabungkan beberapa wavelength untuk kemudian ditransmisikan melalui fiber optic ke beberapa lokasi dan pada node tujuan gabungan wavelength tersebut akan di-demultiplex. Hal ini dapat dilakukan, apabila fiber optic yang digunakan mempunyai bandwidth tinggi (highbandwidth) [3]. Gambar 2.11 Sistem sederhana transmisi DWDM Point-to-point Sistem sederhana transmisi WDM point-to-point dimana WDM MUX menggabungkan multi wavelength paralel menjadi satu wavelength serial, diteruskan melalui label serat optik dan regenerator (jika diperlukan) ke arah penerima. Oleh WDM DEMUX multi wavelength serial diubah menjadi multi wavelength paralel. Gambar 2.12 menunjukkan bentuk umum jaringan multi user dimana link komunikasi dan routing path ditentukan oleh wavelength yang digunakan antar switching optik. User Node-1 terhubung ke User Node-3 dengan λ3 dan User Node-2 terhubung ke User Node-4 dengan λ4. Routing bandwidth tinggi (high-

11 bandwidth routing) dapat diterapkan pada sistem DWDM, di dalam jaringan multi-user. Tiap-tiap Wavelength harus mempunyai address, agar dapat dibedakan antara wavelength yang satu dengan yang lainnya di dalam jaringan optikal. Sebab setiap NODE akan mengadakan komunikasi dengan NODE lainnya, setiap transmitter atau receiver harus mempunyai wavelength yang tunable. Pada Gambar 2.12, dipilih transmitter yang tunable [3]. Gambar 2.12 Jaringan Generik Multi-User Gambar 2.13 menunjukkan block diagram jaringan bintang yang sederhana dimana: 1. Tx1 transmit λ1, Tx2 transmit λ2,.. Txn transmit λn ke WDM N x N STAR, yang kemudian akan diteruskan ke penerima. 2. Semua wavelength diterima pada perangkat penerima dalam hal ini pertama tama multi wavelength akan diterima oleh Tunable Optical Fiber. 3. Tunable Optical Fiber akan memilih dan meneruskan wavelength yang dikehendaki dan menekan (meredam) panjang gelombang yang tidak dikehendaki [3]. Gambar 2.13 Block diagram jaringan bintang sederhana, dimana DWDM digunakan untuk routing dan multiplexing

12 Gambar 2.14 menunjukkan jaringan ring sistem WDM unidirectional, dimana User Node-2 transmit ke User Node-N dengan λ2 dan User Node-3 transmit ke User Node-1 dengan λ3 [3]. Gambar 2.14 Jaringan Ring Unidirectional sistem DWDM Gambar 2.15 memperlihatkan suatu jaringan Transmisi WDM Ring terdiri dari OADM (Optical Add Drop Multiplexer) yang dapat add dan drop sinyal optik. Sinyal IP dan STM digabungkan menjadi satu dan diteruskan ke E/O converter untuk di add-kan ke OADM. Atau sebaliknya dari OADM sinyal didrop, diteruskan ke O/E converter untuk diteruskan ke DEMUX, dan dipecah menjadi IP dan STM. HUB mengubah sinyal IP dan STM dari elektrik menjadi optik dan digabungkan dengan wavelength yang lainnya, atau memisahkan sinyal dengan wavelength tertentu untuk didrop dan diubah menjadi IP dan STM [3]. Gambar 2.15 Sistem Transmisi DWDM Ring

13 Pada gambar kedua jaringan diatas, jaringan star dan jaringan ring setiap node mempunyai panjang gelombang yang berbeda dan setiap 2 node dapat saling berkomunikasi dengan menggunakan panjang gelombang tersebut. Hal ini berarti, untuk menghubungkan N node, dibutuhkan N panjang gelombang. Keuntungan dari topologi ini, transmisi data dari pengirim hingga penerima tidak akan mengalami interupsi sistem seperti ini dikenal dengan istilah jaringan hop tunggal. Karena data optik mulai dari node pengirim (originating) dan berakhir pada node penerima (destination) tanpa berhenti di suatu node perantara [3]. Kerugian dari jaringan DWDM single hope sebagai berikut: a. Jaringan dan semua komponen harus sebanyak N panjang gelombang dan hal ini dapat menimbulkan kesulitan (bahkan tidak mungkin) untuk diterapkan pada jaringan yang besar. b. Sampai saat ini teknologi pabrik belum dapat menyediakan dan mentransmisikan sebanyak 1000 panjang gelombang untuk 1000 jaringan pemakai. c. Sebagai alternatif untuk mengatasi kebutuhan N panjang gelombang untuk mengakomodasikan N node adalah dengan diterapkannya suatu jaringan multihop dimana setiap 2 node dapat saling berkomunikasi dengan mengirimkan sinyalnya melalui node ke-3 dengan dimungkinkan terdapat beberapa node perantara diantara kedua node yang bersangkutan. Gambar 2.16 memperlihatkan suatu bus ganda multihop pada jaringan WDM 8 node, dimana setiap node dapat mentransmisikan 2 panjang gelombang, dan dapat menerima 2 Panjang gelombang yang lainnya. Jika Node-1 ingin berhubungan dengan Node-5 maka Node-1 akan mentransmisikan panjang gelombangnya sendiri, yaitu λ1. Dan dalam hal ini hanya dibutuhkan single hop. Dan jika Node-1 ingin berhubungan dengan Node-2, maka pertama-tama Node-1 harus mengirimkan sinyalnya ke Node-5, baru kemudian ke Node-2 jadi dalam hal ini dibutuhkan 2 hop [3]. Suatu hop tambahan akan dihapus, apabila: 1. Waktu transmit antara 2 node yang saling berhubungan meningkat, sehingga pada umumnya hop membutuhkan suatu bentuk pendeteksian dan pengiriman kembali.

14 2. Keluaran (throughput) antara 2 node yang saling berhubungan menurun sehingga node pengulang (relaying node) dapat mengirimkan datanya sendiri, sementara node pengulang sedang memproses pengulangan (relaying) data dari node-node yang lainnya. Walaupun demikian suatu jaringan multihop dapat memperkecil jumlah panjang gelombang dan komponen pengatur panjang gelombang (wavelength tunable range). Gambar 2.16 Logika Koneksi Jaringan Multihop 8 node dengan dual-rail DWDM bus Gambar 2.16 menunjukkan koneksi jaringan Multihop yang terdiri dari 8 node, dengan dual-rail WDM bus dimana masing-masing node dapat mengirimkan/menerima 2 wavelength [3]: a. Node-1 berhubungan dengan Node-5 menggunakan λ1, dan dengan Node -6 menggunakan λ2. b. Node-2 berhubungan dengan Node-7 menggunakan λ3, dan dengan Node -8 menggunakan λ4. c. Node-3 berhubungan dengan Node-5 menggunakan λ5, dan dengan Node -6 menggunakan λ6. d. Node-4 berhubungan dengan Node-7 menggunakan λ7, dan dengan Node -8 menggunakan λ8.

15 e. Node-5 berhubungan dengan Node-1 menggunakan λ9, dan dengan Node -2 menggunakan λ10. f. Node-6 berhubungan dengan Node-3 menggunakan λ11, dan dengan Node -4 menggunakan λ12. g. Node-7 berhubungan dengan Node-1 menggunakan λ13, dan dengan Node -2 menggunakan λ14. h. Node-8 berhubungan dengan Node-3 menggunakan λ15, dan dengan Node -4 menggunakan λ Routing Wavelength Passive Dalam hal jumlah wavelength available yang kita miliki terbatas maka jaringan dapat menggunakan routing passive untuk melalukan suatu sinyal pada jaringan yang hanya berbasis pada panjang gelombangnya sendiri. Routing didesain dengan jalan menggunakan kembali wavelength pada link-link lainnya (non-shared links). Dapat dilihat pada Gambar 2.17, dimana user I dapat menggunakan panjang gelombang λ1 untuk berhubungan dengan user II dan secara bersamaan user V dapat menggunakan kembali panjang gelombang yang sama, λ1, untuk komunikasi dengan user III. Fungsi ini sesuai dengan prinsip cross-connect, dimana route sinyal input pada suatu wavelength menentukan output sinyal. Operasi cross-connect DWDM passive dapat dilihat pada Gambar 2.18 [3]. Cross-connect terdiri dari: a. Demultiplex Wavelength untuk arah sinyal masuk b. Multiplexer Wavelength untuk sinyal arah keluar c. Fiber yang menghubungkan tingkat input dan output Walaupun hanya ada 2 wavelength namun terdapat 4 kemungkinan path routing tanpa saling mengganggu yang berdasar kepada wavelength dan transmitternya (origin). Pada umumnya, N wavelength untuk N kemungkinan koneksi path tetapi sekarang N wavelength untuk N 2 koneksi path. Panjang gelombang yang sama dapat digunakan kembali oleh setiap port input untuk akses ke port output yang sama sekali berbeda dan menentukan penambahan koneksi. Teknik ini mengingkatkan kapasitas dari jaringan DWDM.

16 Gambar 2.17 Jaringan yang dilengkapi dengan wavelength reuse dengan routing wavelength passive Gambar 2.17 menunjukkan suatu jaringan yang dilengkapi dengan wavelength reuse dengan routing wavelength passive yaitu routing tanpa terjadi perubahan wavelength [3]. a. User Node-1 berhubungan dengan User Node-2 menggunakan λ1 dan dengan User Node -5 menggunakan λ3. b. User Node-2 berhubungan dengan User Node-1 menggunakan λ1 dan dengan User Node -4 menggunakan λ2. c. User Node-3 berhubungan dengan User Node-5 menggunakan λ1. d. User Node-4 berhubungan dengan User Node-2 menggunakan λ2. e. User Node-5 berhubungan dengan User Node-1 menggunakan λ3 dan dengan User Node -3 menggunakan λ1. Gambar 2.18 Cross-Connect Wavelength 2x2

17 Gambar 2.18 menunjukkan contoh jaringan Cross Coonnect Wavelength 2 x 2 dimana routing port outputnya ditentukan oleh Input wavelength tertentu dan input port tertentu pula. Dua buah Wavelength DEMUX masing-masing menerima input 2 wavelength λa dan λb. Masing-masing wavelength ditransmisikan ke dua wavelength Mux yang berbeda [3] Shifting Wavelength Active Berbeda dengan routing passive yang dibatasi pada kondisi jaringan statis, pada shifting wavelength active sifatnya dinamis dapat menyesuaikan dengan perubahan yang terjadi pada kondisi jaringan. Hal ini berarti bahwa perubahan routing tergantung pada wavelength dan link yang ada. Konsep jaringan ini memerlukan shifting wavelength active. Pada Gambar 2.20 diperlihatkan 2 LAN kecil dihubungkan ke suatu WAN yang lebih besar dimana setiap LAN hanya dapat mentransmisikan melalui Node-II ke Node-I, yaitu λ a dan λ b. Node-I ingin berhubungan dengan Node-II. Apabila Node-I ingin mentransmit, maka wavelength yang dapat digunakan hanya λ a. Karenanya, jika sinyal muncul pada LAN kanan, hal ini akan revealed bahwa λ a sudah digunakan oleh LAN kanan. Berarti, hanya ada satu cara bagi sinyal yang akan muncul di Node-II, yaitu dengan mengaktifkan switch ke λ b yang dapat digunakan [3]. Gambar 2.19 Active Wavelength Switching di dalam satu WAN dinamis, 2 jaringan LAN yang lebih dapat saling berhubungan hanya dengan menggunakan sepasang wavelength yang terbatas yaitu λa dan λb [3]. a. Pada Ring A : untuk komunikasi digunakan λb. b. Pada Ring B : untuk komunikasi digunakan λa. Gambar 2.19 Active Wavelength Switching di dalam suatu WAN dinamis

18 Untuk komunikasi antara Ring A dan Ring B, dari Ring A sampai Wavelength Router menggunakan λa. Pada Wavelength Router panjang gelombang dihubungkan dari λa ke λb. λb dari Wavelength Router diteruskan ke Ring B. LAN lainnya yang membutuhkan switching wavelength aktif adalah suatu kondisi dimana satu set wavelength yang digunakan secara eklusif oleh antar LAN. Wavelength yang digunakan di dalam suatu LAN dapat digunakan lagi oleh suatu LAN yang lainnya, selama diantara wavelength tersebut tidak saling mengganggu (interference) [3]. Gambar 2.20 Jaringan Wide Area Network (WAN) Gambar 2.20 menunjukkan jaringan Wide Area Network (WAN) dimana beberapa jaringan LAN (A B C D) saling dihubungkan. Satu set Wavelength Lokal yang dapat digunakan lagi oleh tiap-tiap LAN dan satu set Wavelength Global yang digunakan untuk menghubungkan antar LAN. Penggeseran satu panjang gelombang ke panjang gelombang yang lainnya merupakan pekerjaan yang sangat sulit di dalam suatu jaringan. Satu metode untuk membentuk switching panjang gelombang aktif adalah dengan menggunakan optoelectronic penggeser panjang gelombang. Metode ini membutuhkan pengubah optoelectronic dan akan menyebabkan suatu kejadian dimana kecepatan optoelectronic menjadi leher botol. Untuk mengatasi masalah ini adalah dengan jalan digunakannya all-optical active wavelength shifting yang bekerja pada kecepatan tinggi. All-optical disini berarti bahwa semua penggeser panjang gelombang (shifter) harus optical murni misalnya tidak menggunakan pengubah optoelectronic data optik. Dalam hal ini ada beberapa metode untuk all-optical

19 wavelength shifting dimana setiap methode mempunyai keuntungan dan kerugian [3]. Gambar 2.21 Jaringan Multihop 8 node dengan dual-rail DWDM bus Gambar 2.21 menunjukkan suatu jaringan multihop dengan 8 node yang menggunakan bus WDM dual-rail, Node-1 berhubungan dengan Node-5 (λ1) dan Node-1 berhubungan dengan Node-2 (λ1 dan λ10 melalui Node-5) dimana masing-masing node dapat bekerja dengan 2 pasang wavelength yang berbeda kombinasi λ1 s/d λ16. Semua node dapat saling berhubungan. Node-1 berhubungan dengan Node-5 menggunakan λ1. Node-2 melalui Node-5 dengan menggunakan λ10 [3]. 2.4 Sistem Proteksi Teknologi SDH dan DWDM menggunakan sarana transmisi kabel serat optik merupakan suatu teknologi yang digunakan untuk jaringan telekomunikasi pada kondisi trafik tinggi. Proteksi yang digunakan pada sistem ini yaitu: 1. Path Protection Path Protection atau disebut juga Sub Network Connection Protection (SNCP), sinyal infomasi input pada sisi kirim ditransmisikan ke dua arah working path dan protection path pada jaringan yang berbentuk ring. Sedangkan pada sisi terima, akan menerima memilih/melaksanakan switching sinyal informasi mana yang akan ditransmisikan dari sisi pengirim [4] Multiplex Section Protection

20 Pada sistem proteksi ini, sinyal informasi dikirim dari sisi multiplex secara parallel melalui media serat optik ke sistem serat optik working dan serat optik protection. Di sisi terima, akan dilaksanakan switching, dipilih sinyal mana yang mempunyai kualitas baik. Jadi switching terjadi pada sisi terima (proteksi ada pada sisi terima). 3. 1:1 Multiplex Section Protection Multiplex Section Protection merupakan sistem proteksi untuk multiplex dimana sistem switching terjadi pada sisi kirim dan sisi terima secara bersamaan dipilih kualitas sinyal informasi yang memenuhi tolok ukur Bit error rate (proteksi terdapat pada sisi kirim dan terima). Sinyal informasi dikirim secara paralel melalui serat optik working dan serat optik protection [4]. 4. Bi-directional Selfhealing Ring (BSHR) Proteksi ini merupakan kombinasi dari path protection dan line protection. Pada saat kondisi normal, bagian switching/proteksi tidak akan bekerja. Sinyal informasi akan ditransmisikan pada sistem working. Jika serat optik terjadi gangguan (putus), multiplex akan melaksanakan loopback ke sistem proteksi. 5. Card/Module Protection Card Protection adalah sistem protection yang dilaksanakan pada tingkat equipment (module). Proteksi modul ini dirancang untuk melaksanakan proteksi apabila module working terganggu dan akan diswitch ke modul proteksi yang dikendalikan oleh module switching [4]. Card Protection ada 2 tipe: a. Tipe 1: N Card Protection. Tipe ini, beberapa module working diproteksi oleh satu module protection. b. Tipe 1+1 Card Protection. Tipe ini, satu module working diproteksi oleh satu module Protection. 6. Power Supply Protection Power supply protection adalah sistem proteksi untuk perangkat power supply artinya setiap modul yang terpasang dicatu oleh dua power supply secara parallel [4].

21 2.5 Sistem Amplifikasi Untuk melengkapi handalnya jaringan beroperasi, perlu adanya amplifier yang mampu memberikan daya. Ada 3 bagian amplifikasi dalam sistem ini yaitu Amplifier EDFA, Semiconductor Optical Amplifier (SOA) dan Amplifier Raman. Sehubungan dengan penguatan yang digunakan dalam proyek ini maka hanya dibahas 2 amplifikasi saja yaitu Amplifier EDFA dan Amplifier Raman[5] Amplifier EDFA Untuk penguatan optical disediakan tehnologi Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA). SURPASS hit 7500 dilengkapi dengan broadband EDFA, yang dapat menguatkan seluruh channels optic secara bersamaan, sehingga memperpanjang jarak tempuh transmisi lebih dari 3000 km dan dapat mentransmisikan individual wavelengths dengan bit rates s/d 40 Gbit/s. Gambar 2.22 Arsitektur EDFA Module optical EDFA mempunyai 3 tingkat penguat optical dimana EDFA tingkat pertama akan bekerja menguatkan sinyal dengan power rendah secara optimal dan menguatkan noise sekecil mungkin. Antara EDFA tingkat pertama dan tingkat kedua (mid-stage access point pertama), dipasang suatu Variable Optical Attenuator (VOA) untuk setting agar EDFA dapat menguatkan sinyal secara optimal [5]. EDFA tingkat kedua menyediakan penguatan optical yang moderat, sehingga level output signal sesuai dengan kebutuhan dispersion-compensating module (DCM), yang dipasang pada mid-stage access point kedua. Pada mid-

22 stage access point kedua dapat ditambahkan spectral control untuk Hit7500, misalnya Pre-Tilt compensation filter untuk menekan Raman Tilt. EDFA tingkat ketiga (terakhir) untuk mengoptimalkan penguatan terhadap sinyal optik sebelum dikirim saluran. Disini dapat ditambahkan modul External pump untuk meningkatkan power sinyal output. Untuk memperkuat EDFA disini ditambahkan pada OLI suatu alat ukur power Optical Performance Analyzer for Power (OPAP) sehingga dapat meningkatkan performansi perangkat. OPAP digunakan untuk memonitor penguatan tilt channel yang dikuatkan dan menyediakan feedback untuk Pre-Tilt compensation filter untuk memperoleh kompensasi yang lebih akurat sepanjang link. Skema 3 tingkatan Amplifikasi EDFA diperlihatkan pada Gambar 2.22 berikut [5]. Gambar 2.23 Skema Amplifikasi (tiga tingkatan EDFA Amplifier) Adapun keuntungan EDFA yaitu: 1. Efficient pumping 2. Sensitifitas polarisasi yang minimal 3. Daya output yang tinggi 4. Rendah noise 5. Rendah distorsi dan minimal crosstalk 6. Mempunyai efisiensi lebih tinggi dari Raman untuk low amplifier pump powers (aplikasi kanal rendah). 7. Dapat digabung dengan Raman, untuk mendapat hasil yang jauh lebih baik lagi.

23 Kekurangan EDFA : 1. Terbatas untuk band C dan L 2. Pada higher amplifier pump powers (aplikasi kanal lebih tinggi) kurang efisien dibanding Raman amplifiers Raman amplification Untuk lebih memperpanjang jarak antara inline amplifier sites dan total optical transmission reach, SURPASS hit7500 dilengkapi dengan Raman amplification. Dasar dari Raman amplification adalah energy scattering effect yang disebut Stimulated Raman Scattering (SRS). SRS bekerja dengan cara mentransfer power dari signal pada higher frequency (lower wavelength) ke satu lower frequency (higher wavelength) didalam media fiber optic. Hal ini dapat digunakan untuk menguatkan sinyal optical pada gelombang lower frequency yang membawa sinyal trafik sebenarnya, selama sinar pada higher frequency berfungsi sebagai pump source. Proses amplifikasi Raman terjadi pada ujung akhir dari suatu optical span SURPASS hit7500. Jika signal melemah, maka terhadap energi signal tersebut akan diperbarui melalui pump light yang akan diinsertkan pada ujung akhir dari hop pada arah yang berlawanan. Seperti pada Gambar 2.24 penguatan Raman yang sebenarnya terjadi hanya pada span beberapa kilometers terakhir. Peristiwa ini dikenal dengan istilah contra-directional Raman pumping, dimana Raman pump light berjalan pada arah yang berlawanan dengan arah signal traffic yang sebenarnya. Raman amplification mempunyai beberapa implikasi penting untuk sistem DWDM [5]: 1. Memungkinkan spasi antar optical amplifiers ditingkatkan 2. Mengurangi power output per channel EDFA, sehingga meningkatkan jumlah total dari optical spans. Hal ini menyebabkan sistem SURPASS hit7500 dapat dikembangkan menjadi sistem Ultra Long Haul (ULH).

24 Gambar 2.24 Arsitektur Raman Amplification Keuntungan Raman yaitu : 1. Bandwidth lebar. 2. Dapat bekerja pada band C, L, dan S. 3. Penguatan Raman dapat muncul di dalam ordinary silica fibers 4. Pada higher amplifier pump powers (aplikasi kanal lebih tinggi) lebih efisien dari EDFAs. 5. Dapat digabung dengan Raman, untuk mendapat hasil yang jauh lebih baik lagi. Kekurangan Raman : Mempunyai efisiensi lebih rendah dari EDFAs untuk low amplifier pump powers (aplikasi kanal rendah) [5]. 2.6 Dispersion Compensating Fiber Dispersion Compensating Fiber (DCF) digunakan sebagai pengkompensasi akumulasi dispersi pulsa akibat pengaruh dispersi kromatik. DCF merupakan serat optik dengan panjang tertentu yang dibuat dari material yang memiliki koefisien dispersi kromatik yang khusus pada panjang gelombang operasinya. Koefisien dispersinya kromatik ini bernilai negatif dan bernilai lebih besar per unit panjangnya dibandingkan dengan koefisien dispersi dari serat optik yang digunakan sistem. Dengan karakteristik ini, maka panjang DCF yang cukup pendek dapat mengkompensasi akumulasi dispersi kromatik pada serat optik yang digunakan sistem.

25 2.7 Regenerator / Optical Amplifier Adapun yang menjadi bagian dari regenerator/optical Amplifier dalam DWDM ini yaitu : 1. Pre-amplifier Ditempatkan persis sebelum receiver, untuk menaikkan kekuatan signal; sesuai dengan rentang sensitivitas receiver. 2. Post amplifier menguatkan sinyal pada sisi pengirim, dipasang persis setelah transmitter. 3. In-Line Amplifier (ILA) Ditempatkan kira-kira setiap 80 s/d 100 km media optik, untuk menguatkkan signal yang mengalami redaman selama dalam transmisi untuk mencapai tempat yang dituju, ILA berikutnya atau sisi terminal. ILA bekerja pada daerah optik, dan berfungsi sebagai amplifier 1R. Amplifier dikatagorikan kedalam 1R, 2R, dan 3R: a. 1R : Re-amplify b. 2R : Re-amplify dan reshape c. 3R : Re-amplify, reshape, dan retime Pengembangan jaringan WDM/DWDM agar mencakup jarak lebih jauh dan/atau menambah jumlah node memerlukan penyisipan repeater atau amplifier. Amplifier dapat menyediakan regenerasi 1R hanya untuk menanggulangi redaman daya optik. Repeater dapat menyediakan regenerasi 3R untuk menanggulangi redaman dan disperse. Perangkat 1R hanya menguatkan sinyal yang diterima. Perangkat 2R menyediakan amplification dan reshaping gelombang untuk menyediakan recovery data. Perangkat 3R melakukan amplifications dan reshaping serta memerlukan sumber waktu yang digunakan bagi pewaktuan kembali transponder [5]. 2.8 Optical Cross-connect Tingkat tinggi modularitas jalan, scaling kapasitas, dan fleksibilitas dalam menambahkan atau menjatuhkan saluran di sebuah situs pengguna dapat dicapai dengan memperkenalkan konsep arsitektur cross-terhubung optik dalam struktur jalur fisik (lapisan jalan disebut) dari suatu optik jaringan. Optikal cross-connect

26 ini (OXCs) beroperasi tepat di optikal domain dan dapat merutekan kapasitas data data stream WDM yang sangat tinggi melalui jaringan jalur optik saling berhubungan [2]. Gambar 2.25 Arsitektur optikal Cross-connect menggunakan switch optic dan tanpa wavelength conventer Untuk memvisualisasikan operasi OXC, anggap pertama kali bahwa arsitektur OXC yang terlihat pada Gambar 2.25 menggunakan switching tanpa konversi panjang gelombang. Daerah switch dapat dikonstruksikan ke dalam kaskade elektronik terkontrol elemen pasangan direksional optikal atau gerbang switching penguat optikal semikonduktor. Tiap input fiber membawa M panjang gelombang (empat), satu atau semua yang mana dapat ditambahkan atau didrop pada sebuah node. Pada input, jumlah sinyal panjang gelombang yang tiba dikuatkan dan dengan pasif dicabangkan ke N jalur oleh penguat splitter. Pemilihan filter kemudian memilih panjang gelombang individual, yang diteruskan ke matrix space switching optic. Kemungkinan, gelombang demultiplexer yang mengganggu dapat digunakan untuk mencabangkan kumpulan masukan ke dalam kanal gelombang individual. Switch matrix meneruskan kanal lainnya ke delapan keluran jika sinyal tersebut dilaluinya atau ke bagian penerima yang berdempet dengan OXC pada output port 9 melalui port 12 jika telah didrop ke user pada node tersebut. Sinyal akan dibangkitkan di tempat itu oleh user untuk

27 menghubungkan elektrik via Digital Cross-connect Matrix (DXC) ke penerima optikal. Dari sini, masukka n switch matrix, yang membawanya ke output line yang tepat. M output, tiap gelombang pembawa terpisah, diberikan ke multiplexer panjang gelombang ke bentuk kumpulan keluaran single. Sebuah penguat optik menaikkan level sinyal untuk mentransmisikan trunk fiber secara normal yang mengikutinya [2].