SIMULASI DAN ANALISIS JARINGAN TIME AND WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING PASSIVE OPTICAL NETWORK MENUJU NEXT GENERATIO NETWORK

Transkripsi

1 Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 0 ISSN 05- ITN Malang, Pebruari 0 SIMULASI DAN ANALISIS JARINGAN TIME AND WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING PASSIVE OPTICAL NETWORK MENUJU NEXT GENERATIO NETWORK Windy Herlin Ali ) ) Teknik Telekomunikasi, Telkom University Jl. Sukabirus 50 Bandung windyherlinali@gmail.com Abstrak. Saat ini accesss network diharapkan mampu memberikan layanan komunikasi voive, video dan data. Layanan TriplePlay dengan bit rate.5/ Gbps terkadang tidak mampu mengatasi kebutuhan bandwidth sehingga dibutuhkan suatu migrasi access network agar dapat menghasilkan bandwidth yang lebih besar. Menurut The Full Service Access Netwrok (FSAN), Time and Wavelength Division Multiplexing (TWDM) dipilih pada April 0 sebagai solusi dari migrasi menuju teknologi Next Generation Optical Network (NG-PON). Pada penelitian ini dilakukan perencanaan dan simulasi serta analisis arsitektur jaringan TWDM-PON menggunakan software Optisystem. Pembahasan akan mengulas kelayakan migrasi G-PON menuju TWDM-PON untuk bit rate 0 Gbps arah downstram dan upstream dengan mengganti sistem pada server yaitu single OLT menjadi stacking buah OLT. Pengukuran terhadap kelayakan jaringan TWDM-PON dilakukan dengan merubah parameter panjang link yaitu 0 dan 0 km serta jumlah user. Analisis didekati dengan perhitungan SNR dan Q Factor. Hasil simulasi dan perhitungan yang telah dilakukan didapatkan bahwa jaringan TWDM-PON mampu menaikan bandwidth sebesar 0 Gbps pada jaringan,, dan 56 user. Jaringan,, dan 56 user memilki performansi yang baik dengan maksimum SNR berturut-turur sebesar 6. db, 6. db, 6. db dan 6.90 db. Kata kunci: TWDM-PON, Stacking OLT, SNR, Q Factor Pendahuluan Perkembangan dunia teknologi komunikasi dan informasi yang semakin cepat dan pesat mengakibatkan bertambahnya kebutuhan masyarakat akan layanan akses komunikasi yang handal, cepat dan efisien. Teknologi komunikasi serat optik saat ini adalah Gigabite Optical Network (G-PON) yang dikembangkan dan disahkan pada 00 oleh International Telecommunication Unioin (ITU-T) []. G- PON diaplikasikan di Indonesia dan diimplementasikan dalam bentuk Fiber To The x (FTT-x). Fiber to The Home (FTTH) merupakan salah satu jenis dari FTTx yang berperan sebagai access network. Contoh dari penerapan FTTH adalah layanan Triple Play Indihome dengan bit rate.5/ Gbps. Teknologi G-PON menggunakan Time Division Multiplexing (TDM) untuk proses transmisi arah downstream dan Time Division Multiple Access untuk transmisi arah upstream []. TDM merepresentasikan infomrasi ke dalam time slot lalu digabungan dan ditransmisikan ke dalam satu kanal serat optik dengan panjang gelombang tertentu []. Pengembangan dari G-PON adalah NG-PON atau yang dikenal dengan TWDM-PON yang dikembangkan oleh Full Service Access Network dan ITU-T. Menurut standar ITU-T Rec G.99. dengan metode stacking XG-PON dan menggunakan empat pasang panjang gelombang {(λ - λ 5 ),(λ - λ 6 ),(λ - λ ),(λ 5- λ )} di sisi transmitter dan sisi receiver seperti pada Gambar. akan menghasilkan agregat 0 Gbps ( x 0 Gbps) arah downstream dan 0 ( x.5 Gbps) Gbps arah upstream. Hal ini menjadikan TWDM-PON sebagai dasar Next Generation Optical Network Stage (NG-PON) []. TWDM-PON berperan sebagai access network dengan panjang link maksimum 0 km. TWDM- PON distandarisasi oleh ITU-T Rec G.99. pada 0. B6.

2 Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 0 ISSN 05- ITN Malang, Pebruari 0 λ OLT λ λ WDM Mux OA λ WDM DeMUX Gambar. Arsitektur Jaringan TWDM-PON [] Menurut standar ITU-T G.99, TWDM mentransmisikan informasi dengan jenis bit rate yaitu Basic Rate (9.95 Gbps/. Gbps), Rate Option (9.95 Gbps/9.955 Gbps) dan Rate Option (. Gbps/. Gbps). TWDM menggunakan panjang gelombang nm, spasi antar panjang gelombang 00 Ghz, menggunakan Scrambled NRZ. Panjang link TWDM-PON adalah 0 0 km. Daya kirim TWDM berkisar antar 0-0 dbm untuk bit rate. Gbps arah downstream dan - dbm untuk bit rate 9.95 Gbps arah downstream serta 0-9 dbm untuk bit rate. Gbps arah upstream dan -9 dbm untuk bit rate 9.95 Gbps arah upstream. Dispersion range yaitu 0-0 ps/nm untuk panjang link 0 km dan 0-0 ps/nm untuk panjang link 0 km. Minimum nilai BER adalah 0-9 setara dengan nilai SNR sebesar 0.9 []. Pengaplikasian dari TWDM-PON ialah layanan Pay-As-You-Grow dimana kapasitas bandwidth dapat ditambah secara langsung dengan penambahan panjang gelombang []. Hal ini memungkinkan setiap Operator Service Provider (OSP) dapat meminta bandwidth sesuai dengan kebutuhannya. Selain itu, TWDM-PON memungkinkan layanan Local Loop Unbuilding (LLU) dimana setiap Operatar Service Provider mempunyai kesempatan untuk memilki satu atau lebih OLT yang dikhususkan untuk layanan akses komunikasi pada jaringanya [5]. Dalam penelitian ini dilakukan analisis terhadap simulasi arsitektur jaringan TWDM-PON dengan bit rate 0 Gbps ( x.5 Gbps) pada panjang link 0 dan 0 km. Arsitektur jaringan TWDM-PON dirancang untuk melayani jumlah user yang berbeda-beda sehingga terdapat skenario penelitian dimana skenario dengan jumlah user, skenario dengan jumlah user, skenario dengan jumlah user dan skenario dengan jumlah user 56. Kualitas jaringan dilihat dari nilai SNR dan Q Factor. λ λ λ λ λ λ λ λ Gambar. Skenario Jaringan TWDM-PON (a) (b) B6.

3 Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 0 ISSN 05- ITN Malang, Pebruari 0 λ λ λ λ 6 λ λ λ λ Gambar. Skenario Jaringan TWDM-PON (a) (b) 56 Pemodelan jaringan TWDM-PON dilakukan pada software Optisystem. Gambar adalah Transmitter dan Receiver pada Jaringan TWDM-PON. Transmitter dimodelkan sebagai OLT pada sisi sentral dan Reciver dimodelkan sebagai di sisi user. Gambar. Simulasi TWDM-PON (a) OLT (b) Jaringan TWDM-PON bersifat bidirectional sehingga OLT dan berperan sebegai transceiver. Gambar (a) menjelaskan tentang sistem OLT yang disimulasikan. Untuk pentransmisian arah downstream menggunakan panjang gelombang 596 nm untuk OLT, 596. nm untuk OLT, 59.6 nm untuk OLT dan 59. untuk OLT. Sinyal cahaya dipancarkan oleh CW Laser dengan minimum daya sebesar 0 dbm dan maksimum daya sebesar 0 dbm. Informasi dihasilkan oleh PRBS Generator dengan kapasitas.5 Gbps per OLT dan dikodekan NRZ Pulse Generator. Sinyal cahaya dan sinyal informasi dimodulasi menggunakan Mach Zhender Modulator dengan Extinction Ratio sebesar 0. Sinyal cahaya akan dikirimkan sampai ke dengan panjang link yang sudah ditentukan sebelumnya yaitu 0 dan 0 km. Gambar (b) menjelaskan tentang sistem yang disimulasikan. Penerima informasi terdiri dari Bessel Optical Filter yang berguna untuk meloloskan sinyal cahaya dengan panjang gelombang yang diinginkan dan memblok panjang gelombang yang tidak diingkan. Sinyal keluaran Bessel Optical Filter akan ditangkap oleh APD untuk diubah menjadi sinyal elektrik. Sinyal elektrik keluaran APD masuk ke Low Pass Filter yang berguna untuk meloloskan sinyal infromasi dengan frekuensi yang rendah. Sinyal elektrik akan mengalami regenerasi pada R dan kualitas sinyal dlihat pada BER Analyzer. BER Analyzer menampilkan nilai Q Factor pada setiap skenario. Dari nilai Q Factor maka akan didapatkan nilai SNR dengan Persamaan (). Tabel. Parameter Simulasi TWDM-PON Perangkat Parameter Nilai PRBS Bit Rate.5 Gbps Generator B6. ()

4 Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 0 ISSN 05- ITN Malang, Pebruari 0 Pulse Generator Downstream Laser Line Coding NRZ Power 0 dbm(0 km), dbm(0 km) (Skenario ) dbm(0 km), 6 dbm(0 km) (Skenario ) dbm(0 km), 9 dbm(0 km) (Skenario ) 0dBm(0 km) (Skenario ) Wavelength nm nm DS Laser US Laser Optical Fiber Ref. Wavelength 550 nm Length 0 dan 0 km Attenuation 0.dB/km AWG Frequency 596 Bandwidth 0. nm Freq. Spacing 0. nm APD Avalanche Gain 0 Responsitivity 0.5 A/W Ionization Ratio 0.5 Resistance 0 Ohm Pembahasan Hasil yang didapatkan pada simulasi tiap skenario terlihat pada Tabel. Tabel. Hasil Simulasi Skenario Skenario Skenario Skenario Arah ( ) ( ) ( ) (56 ) Jarak Transmisi SNR SNR SNR SNR 0 DS US DS US Pada Skenario untuk panjang link 0 km dan 0 km memiliki performansi yang baik ditunjukan dari nilai Q Factor yang berada di atas thershold yaitu 6. Terlihat bahwa nilai Q Factor pada panjang link 0 km lebih besar dari nilai Q Factor pada panjang link 0 km. Hal ini diakibatkan oleh redaman serat optik sebesar 0. db/km sehingga panjang link 0 km memiliki redaman sebesar. db sedangkan panjang link 0 km memiliki redaman yang lebih besar yaitu. db. Pada Skenario untuk panjang link 0 dan 0 km memilki performansi yang baik ditunjukan dari nilai Q Factor yang melebihi 6. Terlihat bahwa nilai Q Factor skenario mendekati nilai Q Factor skenario. Hal ini diakibatkan pada skenario menggunakan daya kirim yang lebih besar dari skenario sehingga kualitas jaringan masih dapat dipertahankan walapun mengalami loss akibat pembagian daya sebesar db. Terlihat juga bahwa SNR panjang link 0 km lebih besar dari SNR panjang link 0 km yang diakibatkan oleh redaman serat optik seperti yang telah dijelaskan pada análisis skenario. Pada Skenario untuk panjang link 0 dan 0 km memiliki performansi yang baik ditunjukan dari nilai Q Factor yang melebihi 6. Pada skenario, loss yang dialami akibat pembagian daya pada passive splitter stage sebesar 5.05 db. Oleh karena loss yang semakin tinggi maka daya kirim pada skenario B6.

5 Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 0 ISSN 05- ITN Malang, Pebruari 0 untuk panjang link 0 dan 0 km dinaikan terhadap skenario dan. Hasilnya menunjukan bahwa jaringan masih dalam kondisi baik walaupun daya kirim belum mencapai batas maksimum. Pada Skenario untuk panjang link 0 km memiliki performansi yang baik ditunjukan dari nilai Q Factor melebihi 6. Skenario tidak disimulasikan pada panjang link 0 km oleh karena setelah melakukan perhitungan Margin Daya, terdapat nilai Margin daya di bawah 0 sehingga jaringan dianggap tidak layak untuk diimplementasikan. Daya kirim pada skenario adalah daya kirim maksimum yaitu 0 dbm dengan memperhitungkan loss jaringan yang lebih bessar dibandingkan dengan skenario, dan. Gambar. Eye Diagram (a) 0 km (b) 0 km Gambar 5. Eye Diagram (a) 0 km (b) 56 0 km Gambar dan Gambar 5 merupakan Eye Diagram hasil simulasi dari jaringan TWDM-PON seluruh skenario pada panjang link 0 km. Terlihat bahwa terdapat bukaan mata yang baik setiap skenario. Hal ini menunjukan bahwa setiap skenario TWDM-PON memiliki kualitas sinyal yang baik. Simpulan a) TWDM-PON mampun menikan bandwidth sebesar 0 Gbps pada transmisi arah downstream b) Dibutuhkan pengaturan daya kirim yang baik dengan memperhitungkan loss jaringan yang dimodelkan sehingga jaringan tetap dalam kondisi yang baik. Jaringan menggunakan daya kirim maksimum sebesar db, jaringan menggunakan daya kirim maksimum sebesar 6 db, jaringan menggunakan daya kirim maksimum sebesar 9 db dan jaringan 60 menggunakan daya kirim maksimum sebesar 0 db. c) Nilai SNR maksimum untuk seluruh skenario jaringan adalah 6. db dan SNR minimum adalah 6.06 db. d) Nilai Q Factor maksimum untuk seluruh skenario jaringan adalah 0. dan Q Factor minimum adalah.50. e) Semakin besar panjang link yang digunakan maka loss jaringan akan semakin besar B6.5

6 Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 0 ISSN 05- ITN Malang, Pebruari 0 Daftar Pustaka []. ITU-T, G.9. Gigabit-capable Optical Networks (GPON) : Physical Media Depenedent (PMD) Layer, March 00. []. G. Keisar, Optical Fiber Communication, Boston: McGraw-Hill, 05. []. Y. Luo, X. Zhou and F. Effenbereger, "Time- and Wavelength- Division Multiplexed Optical Network (TWDM-PON) for Next-Generation Network PON Stage (NG-PON)," Journal of Lightwave Technology, vol., pp. 5-59, February 0. []. ITU-T, G Gigabit-capable passive optical networks (NG-PON): Physical media dependent (PMD) layer specification, December 0. [5]. H. Nakamura, "Tutorial NG - PON Technologies," NTT Access Network Service Systems Laboratories, 0. [6]. V. Sharma and D. D. Kaur, "Review On Multiplexing Techniques in Optical Communication System," European Sceintific Journal, vol., pp. -9, October 05 []. Goyal, Rakesh; Kaler, S R;, "Performance Investigation of Bidirectional Hybrid (Wavelength- Division Multiplexing/Time-Division Multiplexing) Optical Network," Optoelectronics and Advanced Material, vol., pp , 0 []. Full Service Access Network, "FSAN Highlights & NG-PON Standards Update," February 05. [9]. Peter Vetter-Bell Labs, "Tutorial Next Generation Optical Access Technologies," Alcatel-Lucent, 0. [0]. A. Mishra and P. Mishra, "Optical Communication with Time Division Multiplexing (OTDM) and Hybrid WDM/OTDM PON," International Journal of Science and Research, vol., no., pp. 6-, December 0. B6.6