BAB III CROSSTALK PADA JARINGAN DWDM. (tersaring). Sebagian kecil dari daya optik yang seharusnya berakhir di saluran

Transkripsi

1 BAB III CROSSTALK PADA JARINGAN DWDM 3.1 Umum terjadi pada panjang gelombang yang terpisah dan telah di filter (tersaring). Sebagian kecil dari daya optik yang seharusnya berakhir di saluran tertentu ( pada output filter tertentu ) sebenarnya berakhir di dalam saluran yang berdekatan (saluran yang lain). sangat penting dalam sistem DWDM. Ketika sinyal dari satu saluran tiba di tempat lain maka akan menjadi noise di saluran lain[9]. Hal ini dapat berdampak serius pada sinyal untuk rasio kebisingan dan oleh karenanya ini menjadi tingkat kesalahan dari sistem tersebut. biasanya disebut sebagai kondisi Kasus Terburuk. Disinilah sinyal dalam satu saluran yang tepat diperbolehkan di tepi band. diartikan sebagai rugi rugi dalam satuan db yang menyatakan tingkat input sinyal dan Kuat sinyal yang berdekatan ( tidak diinginkan )[9]. Gambar 3.1 memperlihatkan definisi crosstalk. Gambar 3.1 Definisi 31

2 3.2 Optical Cross Connect (OXC) merupakan elemen jaringan yang terpenting yang memungkinkan dapat dilakukannya rekonfigurasi jaringan optik, dimana lintasan cahaya dapat dinaikkan dan diturunkan sesuai kebutuhan [10]. Hal ini menawarkan skalabilitas routing, bit rate dan protokol independen dan meningkatkan kapasitas transport pada jaringan DWDM. Propagasi melalui elemen-elemen switching yang merupakan bagian dari OXC menghasilkan degradasi sinyal yang disebabkan rugi-rugi intrinsik perangkat dan ketidaksempurnaan operasi. Ketidaksempurnaan switching menyebabkan kebocoran sinyal, dimana panjang gelombang bisa saja sama atau berbeda dengan panjang gelombang sinyal[10] Wavelength Multiplexer / Demultiplexer Multiplexer dan demultiplexer adalah komponen penting pada sistem DWDM. Wavelength Multiplexer berfungsi untuk memultiplikasi kanal-kanal panjang gelombang optik yang akan ditransmisikan dalam serat optik. Sedangkan wavelength demultiplexer berfungsi untuk mendemultiplikasi kembali kanal panjang gelombang yang ditransmisikan menjadi kanal - kanal panjang gelombang menjadi seperti semula. Demultiplexer membutuhkan sebuah mekanisme pemilihan panjang gelombang dan secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kategori, yaitu : 1. Demultiplexer yang didasarkan pada difraksi (diffraction-based demultiplexer), menggunakan sebuah elemen dispersi angular, misalnya sebuah kisi difraksi, yang menghamburkan cahaya yang terjadi secara ruang ke berbagai komponen panjang gelombang. 32

3 2. Demultiplexer yang didasarkan pada interferensi (Interference-based demultiplexer), menggunakan perangkat seperti filter optik dan pengkopel direksional. Untuk keduanya, perangkat yang sama dapat digunakan sebagai multiplexer atau demultiplexer, tergantung pada arah propagasi, karena gelombang optik dapat berbalik arah secara padu di dalam media dielektrik. Demultiplexer yang didasarkan pada kisi menggunakan fenomena difraksi Bragg dari sebuah kisi optik. Gambar 3.2 menunjukkan perancangan dua demultiplexer yang demikian. Sinyal masukan DWDM difokuskan pada sebuah kisi pemantul (reflection grating), yang memisahkan beragam panjang gelombang secara ruang, dan sebuah lensa memfokuskannya pada masing-masing serat. Penggunaan lensa dengan indeks yang bertingkat menyederhanakan penyusunan dan membuat perangkat relatif lebih padu. Gambar 3.2 Demultiplexer yang berdasarkan kisi yang dibuat dari (a) sebuah lensa konvensional dan (b) lensa dengan indeks bertingkat 33

4 Demultiplexer yang didasarkan pada filter menggunakan fenomena interferensi optik untuk memilih panjang gelombang. Demultiplexer yang didasarkan pada filter MZ telah menarik perhatian besar. Gambar 3.3 mengilustrasikan konsep dasar dengan menunjukkan tampilan dari sebuah multiplexer empat kanal. Perangkat ini terdiri dari tiga interferometer MZ. Satu lengan dari tiap-tiap interferometer MZ dibuat lebih panjang dari yang lain untuk menghasilkan pergeseran phasa yang bergantung pada panjang gelombang di antara dua lengan. Perbedaan panjang lintasan dipilih supaya total daya masukan dari dua port masukan pada panjang gelombang yang berbeda terjadi pada hanya satu port keluaran. Gambar 3.3 Multiplexer empat kanal yang didasarkan pada interferometer machzehnder Kinerja multiplexer terutama ditentukan oleh besarnya insertion loss pada tiap-tiap kanal. Kriteria kinerja demultiplexer lebih ketat. Pertama, kinerja demultiplexer sebaiknya tidak dipengaruhi oleh polarisasi sinyal DWDM. Kedua, demultiplexer sebaiknya memisahkan tiap tiap kanal tanpa perusakan dari kanal yang berdekatan. Dalam praktiknya, perusakan sebagian daya sering terjadi, khususnya pada sistem DWDM dengan interchannel spacing yang kecil. 34

5 Perusakan daya ini dinyatakan sebagai crosstalk dan sebaiknya bernilai kecil (< - 20 db) untuk memberikan kinerja sistem yang memuaskan[10] Optical Switch Optical switch yang paling sederhana adalah mechanical switching [10]. Sebuah cermin sederhana dapat dijadikan switch apabila arah keluarannya dapat diubah dengan memiringkan cermin tersebut. Tidaklah praktis bila cermin yang digunakan berukuran besar karena jumlah switch yang dibutuhkan untuk membuat OXC adalah banyak. Oleh sebab itu digunakanlah teknologi micro-electro mechanical sistem (MEMS) sebagai perangkat switching. Gambar 3.4 menunjukkan sebuah optical switch MEMS 8 x 8 yang memuat array dua dimensi dari cermin mikro yang bebas berotasi. Cermin cermin yang kecil ini dapat memantulkan 100 % sinyal cahaya ataupun sebagiannya (partial transmission). Rugi ruginya juga lebih kecil[10]. Gambar 3.4 Optical switch MEMS 8 x 8 dengan cermin mikro yang bebas berotasi Semiconduktor waveguide juga dapat digunakan untuk membuat optical switch dalam bentuk pengkopel direksional, interferometer MZ, dan sambungan 35

6 Y. Teknologi InGaAsP / InP sangat umum digunakan sebagai switch. Gambar 3.5 (a) menunjukkan sebuah switch 4 x 4 yang didasarkan pada sambungan Y; elektrorefraksi digunakan untuk men-switch sinyal di antara dua lengan sambungan Y. Karena waveguide InGaAsP menghasilkan penguatan, SOA dapat digunakan untuk mengimbangi rugi-rugi penyisipan. SOA sendiri dapat digunakan untuk membuat OXC. Ide dasarnya ditunjukkan secara skematis pada Gambar 3.5 (b) dimana SOA bertindak sebagai gerbang switch. Masing-masing input dipisahkan menjadi N cabang mengunakan pemisah panjang gelombang, dan masing-masing cabang dilewatkan melalui SOA, dimana salah satunya memblok cahaya melalui penyerapan atau melewatkannya sambil memperkuat sinyal secara simultan. perangkat space switch ini untuk ukuran 2x2 bernilai -40 db[10]. Gambar 3.5 Contoh optical switch yang didasarkan pada : (a) semiconductor waveguide sambungan-y dan (b) SOA dengan pemisah 36

7 3.3 Model Sistem yang Dianalisis Model sistem dari optical cross connect DWDM yang dianalisis adalah seperti pada Gambar 3.6. Pada model sistem ini, crosstalk yang dihasilkan kombinasi switch[11]. Gambar 3.6 Ilustrasi Skematik konvensional OXC Gambar 3.6 menunjukkan cross connect terhubung di mana terdapat M serat masukan dan N serat keluaran kanal. Cross connect menswitch sinyal ke lokasi yang diinginkan untuk pada sisi lain yang di demultipleks. Pada switch, sinyal dari input 1 dihubungkan dengan output 3. Dan sinyal dari input 3 dihubungkan ke output 1. itu dapat dilihat bahwa dalam output 3, sebagian kecil masukan 3 telah masuk bersama dengan sinyal 1. Demikian pula pada output 1 sebagian kecil dari masukan 1 telah masuk bersama- sama dengan sinyal 3. Ini adalah dari sinyal yang tidak diinginkan yang masuk ke dalam output dari optical cross connect[11]. yang masih ditolerir ( Maksimal ) adalah -40 db[10]. 37

8 3.4 Analisa Sistem Untuk menghitung crosstalk pada kanal masukan dan kanal keluaran dapat digunakan Persamaan 3.1[11] : 2 M. b Dimana : 2. R 2 d. P 2 s 2 N 3 X } adj monadj switch (3.1) M b N R d P s : kanal masukan : Perbandingan tinggi puncak suatu sinyal : Kanal keluaran : Detektor Respon : Daya Input Sinyal adj : efektif kanal yang berdekatan nonadj : efektif kanal yang tidak berdekatan X switch : Nilai ( dalam satuan linier ) pada suatu optical switch ASE (Amplified Spontaneous emission) adalah yang disebabkan oleh gain dan hamburan Spontan Raman di optik Amplifier Ramen. Untuk menghitung crosstalk yang disebabkan oleh gain dapat digunakan Persamaan 3.2[11] : Dimana : G 1. N. h. v BW (3.2) ase sp. G : gain N sp : faktor emisi spontan atau Faktor populasi inversi h : konstanta Planck (6, JKg -1 K-1) v = c / λ adalah frekuensi sinyal 38

9 c : kecepatan cahaya ( ) λ : panjang gelombang BW : lebar pita (hertz) 3.5 di Optical Cross Connect Ada beberapa jenis crosstalk yang terjadi pada OXC berdasarkan sumbernya[10] : 1. Interband crosstalk Interband crosstalk adalah crosstalk yang terjadi pada panjang gelombang di luar slot kanal (panjang gelombang di luar bandwith optik). ini dapat dihilangkan dengan filter narrow-band dan tidak menghasilkan getaran (beating) selama pendeteksian, sehingga tidak terlalu merugikan. 2. Intraband crosstalk yang terjadi pada slot kanal panjang gelombang yang sama disebut intraband crosstalk. ini tidak dapat dihilangkan dengan optical filter sehingga berakulumasi sepanjang jaringan. Karena tidak dapat dihilangkan, maka crosstalk jenis ini harus dihindarkan. Gambar 3.7 memperlihatkan interband dan intraband crosstalk Gambar 3.7 Interband dan Intraband 39

10 Pada intraband crosstalk, akan didefenisikan perbedaan antara incoherent dan coherent crosstalk. Perbedaan antara kedua jenis crosstalk ini dapat dilihat dari konsekuensi yang ditimbulkannya. Interferensi kanal sinyal dan kanal crosstalk pada detektor menghasilkan pola getaran (beat term). dinyatakan sebagai coherent crosstalk bila total crosstalk didominasi oleh getaran ini. Jika pola getar ini sangat kecil dibandingkan total crosstalk, maka dinyatakan sebagai incoherent crosstalk. Pada incoherent crosstalk pola getar dapat diabaikan (misalnya jika panjang gelombang-panjang gelombangnya berbeda). Pada coherent crosstalk, pola getar tidak dapat diabaikan. ini terjadi pada jaringan DWDM jika kanal-kanal dengan frekuensi carrier yang sama digabungkan. yang terjadi pada jaringan DWDM juga dapat dibedakan atas : 1. Interchannel crosstalk Interchannel crosstalk terjadi ketika interferensi sinyal dihasilkan oleh kanal yang bersebelahan yang beroperasi pada panjang gelombang yang berbeda. Ini terjadi karena ketidaksempurnaan perangkat pemilih panjang gelombang dalam menolak atau menahan sinyal dari kanal panjang gelombang lain yang berdekatan. Gambar 3.8 menunjukkan sebuah contoh crosstalk dalam sebuah demultiplexer. Gambar 3.8 Interchannel pada sistem DWDM 40

11 2. Intrachannel crosstalk Pada intrachannel crosstalk, sinyal interferensi mempunyai panjang gelombang yang sama dengan sinyal yang diinginkan. Gambar 3.9 adalah sebuah contoh sumber intrachannel crosstalk. Dua sinyal yang independen, masingmasing dengan panjang gelombang, memasuki sebuah optical switch. Switch ini merutekan sinyal masukan port 1 ke keluaran port 4, dan merutekan sinyal masukan port 2 ke keluaran port 3. Di dalam switch, daya optik masukan port 1 terkopel ke port 3, dimana sinyal ini akan berinterferensi dengan sinyal dari port 2. 1λ Gambar 3.9 Intrarchannel pada sistem DWDM 3.6 Derau ( Noise ) Sinyal yang ditransmisikan dari satu titik ke titik lain dapat diklasifikasikan mempunyai dua bagian, yaitu satu bagian yang memuat informasi dan bagian yang lain adalah bagian yang tidak di kehendaki, bagian ini selanjutnya disebut derau (noise)[12]. 41

12 BAB IV ANALISIS PENGARUH CROSSTALK PADA JARINGAN DWDM 4.1 Umum Tugas Akhir ini bertujuan untuk pengaruh terjadinya crosstalk pada masing masing Optical Cross Connect ( OXC ) Jaringan Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). Adapun model sistem OXC yang dianalisis adalah sistem OXC kombinasi switch 4.2 Analisis Terhadap Kanal Masukan (M) dan Kanal Keluaran (N) Dari model Optical Cross Connect (OXC) dengan kombinasi switch pada Gambar 3.6, maka dapat dihitung nilai untuk kanal masukan ( M ) yang bervariasi : 6,10,14,18,22 dan kanal keluaran ( N ) yang bervariasi : 5,10,15,20,25 dengan daya input ( Ps) : -8 dbm. Dengan asumsi, b=1, R d = 0,85, E adj = 0,5 dan E nonadj =0,5 dari diambil dari referensi [9]. Maka nilai crosstalk dapat dihitung dengan Persamaan (3.1) sebagai berikut: P s = -8 dbm= W M = 6,10,14,18,22 N = 5,10,15,20,25 σ 2 = M.b 2.R d.p s 2 {2E adj + (N 3)E nonadj + X switch } 42

13 = (6)(1) 2 (0,85) 2 ( ) 2 {2(0,5)+(5-3)0,5+0,01} = (6)(1)(0,7225)( ){1+1+0,01} = 4,335 x {2,01} σ 2 = 8,71335 x σ = 0,00046 Watt = -33,29 db Tabel 4.1 Hasil Analisis OXC terhadap Kanal Masukan dan Kanal Keluaran M N ( Watt) (db) 6 5 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,59 43

14 Dari Tabel 4.1 di atas, maka dapat diperoleh data hasil analisis dalam bentuk grafik yang menggambarkan pengaruh crosstalk OXC terhadap kanal masukan dan kanal keluaran, yaitu seperti yang tampak pada Gambar 4.1 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara crosstalk OXC dengan kanal masukan dan kanal keluaran Berdasarkan grafik Gambar 4.1 maka diperoleh bahwa untuk M = 6 dan N= 5 diperoleh crosstalk sebesar -33,29 db. Untuk M = 10 dan N = 5 diperoleh crosstalk -32,18 db. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar jumlah kanal masukan ( M ) dengan jumlah kanal keluaran ( N ) tetap maka crosstalk semakin besar. Untuk M = 14 dan N = 10 diperoleh crosstalk sebesar -29,70 db. Jika M=14 dan N=5 maka crosstalk sebesar -28,74 db.sehingga disimpulkan bahwa semakin besar jumlah kanal keluaran ( N ) dengan jumlah kanal masukan ( M ) tetap maka crosstalk semakin besar 44

15 4.3 Analisis Terhadap Daya Input Dari model Optical Cross Connect (OXC) dengan kombinasi switch pada Gambar 3.6, maka dapat dihitung nilai untuk kanal masukan yang bervariasi (M) =6 dan kanal keluaran (N) = 5 dengan daya input yang bervariasi (Ps) :-6 dbm, -7 dbm, -8 dbm, -9 dbm,10 dbm. Dengan asumsi, b=1, R d = 0,85, E adj = 0,5 dan E nonadj =0,5 dari diambil dari referensi [9]. Maka nilai crosstalk dapat dihitung dengan Persamaan (3.1) sebagai berikut: Ps= -6 dbm= W M = 6 N= 5 σ 2 = M.b 2.R d.p s 2 {2E adj + (N 3)E nonadj + X switch } = (6)(1) 2 (0,85) 2 ( ) 2 {2(0,5)+(5-3)0,5+0,01} = (6)(1)(0,7225)( ){1+1+0,01} = 4,335 x {2,01} 2 = 8,71335 x = 0,00074 Watt = -31,29 db Tabel 4.2 Hasil Analisis crosstalk terhadap Daya Input Ps (dbm) ( Watt) (db) -6 0, ,29-7 0, ,29-8 0, ,29-9 0, , , ,29 45

16 Dari Tabel 4.2, maka dapat diperoleh data hasil analisis dalam bentuk grafik yang menggambarkan pengaruh crosstalk OXC terhadap Daya Input, yaitu seperti yang tampak pada Gambar 4.2. Gambar 4.2 Grafik hubungan antara crosstalk OXC dengan daya Input Berdasarkan grafik Gambar 4.2 maka diperoleh bahwa untuk Daya Input (Ps) = -6 dbm diperoleh crosstalk sebesar -31,29 db. Untuk Daya Input (Ps) = -7 dbm diperoleh crosstalk -32,29 db. Sehingga dapat disimpulkan bahwa untuk mengurangi crosstalk maka daya input sinyal harus semakin kecil. 4.4 Analisis Terhadap Gain dan Bandwidth Dari model Optical Cross Connect (OXC) dengan kombinasi switch pada Gambar 3.6, maka dapat dihitung nilai dengan Gain (G) = 20 db, 10dB, 5 db, 3 db, 2 db, dan rentang Bandwidth yang bervariasi ( B W ) = 20 Hz, 15 Hz, 12 Hz, 5 Hz, 2Hz. Dengan asumsi Nsp = 1,8, h =6,63 x 10-34, c=3x10 8, 46

17 =1550x10-9 dari diambil dari referensi [9]. Maka nilai crosstalk dapat dihitung dengan Persamaan (3.2) sebagai berikut: 8 c 3x10 v 1550x10 9 0,00019 ase {( G 1). Nsp. h. v. Bw} 34 = (100 1).1,8.6,63x 10.0, = (99)(1,8)(6,63x 10 )(0,00019)(20) = 4,48x = 2,11 x Watt = -166,7 db Tabel 4.3 Hasil Analisis OXC terhadap Gain dan Bandwidth Untuk Gain = 20 db Bandwidth ( Hz) ( Watt ) ( db ) 20 2,11 x ,7 15 1,83 x ,3 12 1,63 x ,8 5 1,05 x ,7 2 6,7 x ,7 Untuk Gain = 10 db Bandwidth ( Hz) ( Watt ) ( db ) 20 6,38 x ,9 15 5,53 x ,5 12 4,94 x ,0 5 3,19 x ,9 2 2,02 x ,9 47

18 Untuk Gain= 5 db Bandwidth ( Hz) ( Watt ) ( db) 20 3,12 x ,0 15 2,71 x ,6 12 2,42 x ,1 5 1,56 x ,0 2 9,89 x ,0 Untuk Gain = 3 db Bandwidth ( Hz) ( Watt ) ( db) 20 2,12 x ,7 15 1,83 x ,3 12 1,64 x ,8 5 1,06 x ,7 2 6,71 x ,7 Untuk Gain = 2 db Bandwidth ( Hz) ( Watt ) ( db ) 20 1,62 x ,9 15 1,40 x ,5 12 1,25 x ,0 5 8,10 x ,9 2 5,12 x ,9 Dari Tabel 4.3, maka dapat diperoleh data hasil analisis dalam bentuk grafik yang menggambarkan pengaruh crosstalk OXC terhadap Gain dan Bandwidth, yaitu seperti yang tampak pada Gambar

19 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara OXC terhadap Gain dan Bandwidth Berdasarkan grafik Gambar 4.3 maka diperoleh bahwa untuk Gain = 20 db dengan Bandwidth (B w )= 20 Hz maka crosstalk = -166,7 db. Jika Gain =10 db dengan Bandwidth (B w ) = 20 Hz maka crosstalk = -171,9 db. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar Gain (G) dengan Bandwidth (B w ) tetap maka crosstalk semakin besar. Untuk Gain ( G )= 20 db dengan Bandwidth ( B w )= 20 Hz maka crosstalk = -166,7 db. Jika Gain (G) =20 db dengan Bandwidth ( B w ) = 15 Hz maka crosstalk = -171,9 db. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar Bandwidth ( B w ) dengan Gain (G) tetap maka crosstalk semakin besar. 49

20 BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Dari pembahasan dan analisis yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. OXC pada kombinasi switch Untuk M = 14 dan N = 10 diperoleh crosstalk sebesar -29,70 db. Jika M = 14 dan N = 15 maka crosstalk sebesar -28,74 db, Sehingga semakin besar jumlah kanal keluaran ( N ) dengan jumlah kanal masukan ( M ) tetap maka crosstalk semakin besar 2. Untuk mengurangi terjadinya crosstalk maka daya input sinyal (Ps) yang harus dikecilkan. 3. Pengaruh gain dan bandwidth pada crosstalk sangat berpengaruh karena semakin besar gain dan bandwidth maka crosstalk yang dihasilkan akan semakin besar pula. dan sebaliknya semakin kecil gain dan bandwidth maka crosstalk yang dihasilkan akan semakin kecil. 5.2 Saran Untuk pengembangan yang lebih lengkap dalam analisis crosstalk OXC ini, Penulis memberikan saran yaitu : Analisis dilakukan dengan mengikutsertakan parameter yang belum dibahas pada Tugas Akhir ini, seperti Bit Error Rate (BER). 50