5 BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK 2.1 Umum Seiring

BAB II
SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
2.1
Umum
Seiring perkembangan teknologi pada bidang telekomunikasi saat ini
banyak perusahaan di bidang telekomunikasi yang mulai menggunakan teknologi
serat optik guna memberikan layanan yang terbaik, mudah dan cepat untuk
masyarakat selain untuk persaingan yang kian ketat. Dengan perkembangan
teknologi dalam bidang telekomunikasi memungkinkan penyediaan sarana
telekomunikasi dalam biaya yang relatif lebih rendah, mutu pelayanan yang
tinggi, cepat, aman, serta ditunjang oleh kapasitas yang besar dalam pengiriman
informasi [1].
Seiring
dengan
perkembangan
telekomunikasi
yang
cepat
maka
kemampuan sistem transmisi dengan menggunakan teknologi serat optik semakin
dikembangkan, sehingga dapat menggeser penggunaan sistem transmisi
konvensional dimasa mendatang, terutama untuk transmisi jarak jauh. Dampak
dari perkembangann teknologi ini adalah perubahan jaringan analog menjadi
jaringan digital baik dalam sistem switching maupun dalam sistem transmisinya.
Hal ini akan meningkatkan kualitas dan kuantitas informasi yang dikirim, serta
biaya operasi dan pemeliharaan lebih ekonomis. Sebagai sarana transmisi dalam
jaringan digital, serat optik berperan sebagai pemandu gelombang cahaya. Serat
optik dari bahan gelas atau silika dengan ukuran kecil dan sangat ringan dapat
mengirimkan informasi dalam jumlah besar dengan rugi-rugi relatif rendah [2].
2.1.1
Serat Optik
5
Universitas Sumatera Utara
Teknologi serat optik adalah suatu teknologi komunikasi yang
menggunakan media cahaya sebagai penyalur informasi. Pada teknologi ini terjadi
perubahan informasi yang biasanya berbentuk sinyal elektris menjadi sinyal optik
(cahaya), yang kemudian disalurkan melalui kabel serat optik dan diterima pada
sisi penerima untuk diubah kembali menjadi sinyal elektris.
Keunggulan transmisi serat optik dibanding transmisi lainnya antara lain [2]:
1. Redaman transmisi yang kecil
2. Range Frekuensi yang lebar
3. Ukuran lebih kecil, simple dan ringan
4. Bebas interferensi gelombang elektromagnetik
Prinsip kerja dari serat optik ini adalah sinyal awal/source yang berbentuk
sinyal listrik ini pada transmitter diubah oleh transducer elektrooptik
(Dioda/Laser Dioda) menjadi gelombang cahaya yang kemudian ditransmisikan
melalui kabel serat optik menuju penerima/receiver yang terletak pada ujung
lainnya dari serat optik, pada penerima/receiver sinyal optik ini diubah oleh
transducer optoelektronik (Photo Dioda/Avalanche Photo Dioda) menjadi sinyal
elektris kembali. Dalam perjalanan sinyal optik dari transmitter menuju receiver
akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel optik, sambungan-sambungan
kabel dan konektor-konektor di perangkatnya, oleh karena itu jika jarak
transmisinya jauh maka diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang berfungsi
untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman sepanjang
perjalanannya. Jenis-jenis serat optik berdasarkan sifat karakteristiknya secara
global dapat dibagi menjadi 2 yaitu Single Mode dan Multi Mode [2].
Pada sistem komunikasi serat optik, sinyal informasi diubah ke sinyal
6
Universitas Sumatera Utara
listrik lalu dirubah lagi ke optik/cahaya. Sinyal ini kemudian dilewatkan
melalui serat optik, yang setelah sampai di penerima nanti, cahaya tersebut
diubah kembali ke listrik dan akhirnya diterjemahkan menjadi sinyal
informasi seperti pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Komunikasi Serat Optik
Serat optik terbuat dari bahan dielektrik yang terdiri dari bahan inti
yaitu kaca (glass) dan lapisan pelindung yaitu plastik. Di dalam serat inilah energi
cahaya yang
dibangkitkan oleh sumber cahaya, disalurkan (ditransmisikan)
sehingga dapat diterima diujung unit penerima (receiver) seperti pada Gambar 2.2
[3].
Gambar 2.2 Fiber Optik
7
Universitas Sumatera Utara
2.1.2 Struktur Serat Optik
Pada setiap tabung tube dapat berisi 6, 8 atau 12 serat optik yang
berukuran sangat kecil, dimana serat optik sendiri terdiri dari 3 bagian dasar, yaitu
[3]:
1. Inti (core)
2. Jaket (cladding)
3. Mantel (coating)
Gambar 2.3 Struktur Kabel Serat Optik
Berdasarkan Gambar 2.3 terlihat bahwa struktur serat optik terdiri coating,
cladding, dan core. Struktur tersebut mamiliki pengertian sebagai berikut [3]:
1. Inti (Core)
Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (core), dimana
gelombang cahaya yang dikirimkan akan merambat dan mempunyai indeks bias
lebih besar dari lapis kedua. Inti (core) terbuat dari bahan kaca (glass) yang
berdiameter 2 μm – 50 μm, dalam hal ini tergantung dari jenis serat optiknya.
Ukuran core juga dapat mempengaruhi karakteristik serat optik tersebut.
2. Jaket (Cladding)
Cladding berfungsi sebagai cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat
merambat ke ujung lainnya. Dengan adanya cladding ini cahaya dapat merambat
dalam core serat optik. Cladding terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias yang
8
Universitas Sumatera Utara
lebih kecil dari core. Cladding merupakan sekubung dari core. Diameter cladding
berkisar antara 5 μm – 250 μm[3]. Hubungan indeks bias antara core dan cladding
akan mempengaruhiperambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut
kritis).
3. Mantel (Coating)
Coating merupakan bagian terluar dari suatu serat optik yang terbuat dari
bahan plastik yang berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan, pada
coating juga terdapat warna yang membedakan urutan core.
2.2
Jenis – jenis Serat Optik
Jenis – jenis serat optik menurut perambatannya ada 2 bagian ialah Single
Mode dan Multi Mode
2.2.1
Single Mode
Single mode yaitu mempunyai inti yang kecil antara 8-10 micron) dan
berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550
nanometer). Karena dimensinya sangat kecil, maka hanya ada 1 (satu) mode
cahaya yang lewat didalamnya. Pada jenis single mode step index baik core
maupun cladding nya dibuat dari bahan silica glass. Ukuran core yang jauh lebih
kecil dari cladding nya dibuat demikian agar rugi-rugi transmisi berkurang akibat
fading seperti pada Gambar 2.4 [3].
Gambar 2.4 Perambatan Gelombang pada Single Mode
9
Universitas Sumatera Utara
Single mode step index mempunyai karakteristik sebagai berikut [3]:
1. Serat optik single mode step index memiliki diamater core yang sangat kecil
jika dibandingkan dengan cladding nya.
2. Ukuran diameter core antara 8 μm – 12 μm.
3. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan serat
sumbu optik.
4. Memiliki redaman yang sangat kecil.
5. Memiliki bandwidth yang lebar.
6. Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi.
2.2.2
Multi Mode
Multi Mode yaitu mempunyai
0.0025
inch
atau
inti
yang
lebih
besar ( berdiameter
62.5 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser
inframerah (panjang gelombang 850-1300 nanometer) dengan banyak mode
cahaya yang lewat di dalamnya. Pada serat optik multi mode step index pulsa
disisi terima akan lebih besar dibandingkan dengan pulsa disisi kirim. Pelebaran
pulsa mengakibatkan adanya perbedaan bit-bit data yang ditransmisiskan.
Pada jenis multi mode step index ini, diameter core lebih besar diameter
cladding nya. Dampak dari besarnya diameter core menyebabkan rugi-rugi
dispersi waktu transmitternya besar. Penambahan presentase bahan silica pada
waktu pembuatan tidak terlalu berpengaruh dalam menekan rugi-rugi dispersi
waktu pengiriman. Serat optik multi mode graded index digunakan dalam
transmisi jarak pendek dengan laju data yang rendah dan memiliki loss yang besar
seperti yampak pada gambar 2.5 [3].
10
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Perambatan Gelombang pada Multi Mode
2.3
Alat Ukur Transmisi Optik
Dalam pengukuran karakteristik optik digunakan alat ukur OTDR (Optical
Time Domain Reflectometer) dan Power Meter yang duraikan sebagai berikut[4].
2.3.1
Optical Time Domain Reflektometer (OTDR)
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) adalah alat yang digunakan
untuk mendapatkan gambar secara visual karakteristik dari redaman sebuah fiber
dalam suatu jaringan. Selain itu, OTDR merupakan alat untuk menentukan lokasi
dari fiber optik yang terputus dan juga dapat digunakan untuk menentukan rugirugi (loss) pada tiap sambungan atau konektor.
Pada intinya OTDR memiliki 4 fungsi utama, yaitu[4]:
1. Dapat menentukan jarak lokasi pada jaringan yang patah.
2. Dapat menentukan loss dari setiap splice atau total end to end loss.
3. Dapat menentukan redaman serat sepanjang link.
4. Dapat melihat refleksi dari sebuah event seperti sebuah konektor informasi
mengenai redaman serat, loss sambungan, loss konektor dan lokasi gangguan
dapat ditentukan dari displaynya.
11
Universitas Sumatera Utara
Prinsip kerja OTDR adalah dengan mengirimkan pulsa cahaya ke serat
optik berupa sinar laser sampai ke ujung core yang di ukur. Cahaya yang
dikirimkan sebagian dipantulkan kembali ke OTDR, hal tersebut terjadi karena
ketidakmurnian dan ketidaksempurnaan serat optik sehingga menyebabkan
refleksi sepanjang serat.
Gambar 2.5 Blok Diagram OTDR
Dari Gambar 2.5[4] dapat dijelaskan prinsip kerja dari OTDR. Pulsa
generator membangkitkan sebuah pulsa elektrik yang diubah menjadi pulsa optik
oleh laser diode. Pulsa tersebut diteruskan ke kabel optik melalui sebuah optical
directional coupler. Pulsa tersebut akan dipantulkan kembali dan jika terjadi
perubahan pada kabel (EVENT), yang disebabkan oleh adanya splicing
(sambungan) pada kabel, konektor, microbending (kabel putus). Pulsa balik
tersebut diterima kembali oleh optical directional coupler dan diteruskan ke
photodiode yang mengubah kembali menjadi pulsa listrik. Pulsa tersebut diukur
12
Universitas Sumatera Utara
besarnya dan ditampilkan di layar display. Lamanya waktu antara pulsa yang
dibangkitkan dan pulsa yang diterima akan diukur dan dapat dikonversikan
menjadi jarak antara pesawat OTDR dengan EVENT tersebut (splicing, konektor,
ujung kabel dan lain – lain).
Beberapa fungsi yang dapat dilakukan oleh OTDR yaitu :
1. Mengukur Loss per satuan panjang Loss Pada saat Instalasi serat optik
mengasumsikan redaman serat optik tertentu dalam loss persatuan panjang.
OTDR dapat mengukur redaman sebelum dan setelah instalasi sehingga dapat
memeriksa adanya ketidaknormalan seperti bengkokan (bend) atau beban
yang tidak diinginkan.
2. Mengevaluasi sambungan dan konektor
Pada saat instalasi OTDR dapat memastikan apakah redaman sambungan dan
konektor masih berada dalam batas yang diperbolehkan.
3. Fault Location
Fault seperti letaknya serat optik atau sambungan dapat saat atau setelah
instalasi, OTDR dapat menunjukkan lokasi faultnya atau ketidaknormalan
tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan melihat jarak terjadinya end of fiber
pada OTDR, jika kurang dari jarak sebenarnya maka pada jarak tersebut
terjadi kebocoran/ keretakan (asumsi set OTDR benar). End of fiber pada
OTDR ditandai dengan adanya daya <3 dB (dapat disesuaikan dengan menset)
yang berfluktuasi. OTDR, pulse width, dispersi, rise time merupakan domain
waktu, sedangkan bandwidth, merupakan domain frekuensi.
13
Universitas Sumatera Utara
2.3.2
Power Meter
Power meter optik adalah peralatan penting untuk pengukuran daya dalam
sistem komunikasi serat optik. Pengukuran daya adalah salah satu dasar banyak
pengukuran serat optik. Nilai untuk pengukuran rugi -rugi dengan daya pada kirim
(sumber) atau daya pada akhri penerima yang berbeda – beda. Jenis optical power
meter menggunakan bahan semikonduktor photodetector seperti
Silicon (Si),
Germanium (Ge), atau Indium Gallium Arsenide (InGaAs), tergantung pada
panjang gelombang yang digunakan. Si detector digunakan pada daerah panjang
gelombang 850 nm, sedangkan Ge dan InGaAs detector adalah jenis yang
digunakan pada daerah panjang gelombang 1310 and 1550 nm[4].
2.4
Sejarah Perkembangan DWDM
Pada mulanya, teknologi WDM, yang merupakan cikal bakal lahirnya
DWDM, berkembang dari keterbatasan yang ada pada sistem serat optik, dimana
pertumbuhan trafik pada sejumlah jaringan backbone mengalami kecepatan yang
tinggi sehingga kapasitas jaringan tersebut dengan cepatnya terisi. Hal ini menjadi
dasar pemikiran untuk memanfaatkan jaringan yang ada dibandingkan
membangun jaringan baru.
Konsep ini pertama kali dipublikasikan pada tahun 1970, dan pada tahun
1978 sistem WDM telah terealisasi di laboratorium. Sistem WDM pertama hanya
menggabungkan 2 sinyal. Pada perkembangan WDM, beberapa sistem telah
sukses mengakomodasikan sejumlah panjang-gelombang dalam sehelai serat optik
yang masing-masing berkapasitas 2,5 Gbps sampai 5 Gbps. Namun penggunaan
WDM menimbulkan permasalahan baru, yaitu ke-nonlinieran serat optik dan efek
14
Universitas Sumatera Utara
dispersi yang semakin kehadirannya semakin significant yang menyebabkan
terbatasnya jumlah panjang-gelombang 2-8 buah saja di kala itu.
Pada perkembangan selanjutnya, jumlah panjang-gelombang yang dapat
diakomodasikan oleh sehelai serat optik bertambah mencapai puluhan buah dan
kapasitas untuk masing-masing panjang gelombang pun meningkat pada kisaran
10 Gbps, kemampuan ini merujuk pada apa yang disebut DWDM. Teknologi
WDM pada dasarnya adalah teknologi transport untuk menyalurkan berbagai jenis
trafik (data, suara, dan video) secara transparan, dengan menggunakan panjang
gelombang yang berbeda-beda dalam suatu fiber tunggal secara bersamaan.
Implementasi WDM dapat diterapkan baik pada jaringan long haul (jarak jauh)
maupun untuk aplikasi short haul (jarak dekat)[5].
2.4.1
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan suau teknik
transmisi yang yang memanfaatkan cahaya dengan panjang gelombang yang
berbeda-beda sebagai kanal-kanal informasi, sehingga setelah dilakukan proses
multiplexing seluruh panjang gelombang tersebut dapat ditransmisikan melalui
sebuah serat optik.
Gambar 2.7 Prinsip dasar sistem DWDM
Teknologi DWDM adalah teknologi dengan memanfaatkan sistem SDH
(Synchoronous Digital Hierarchy) yang sudah ada (solusi terintegrasi) dengan
15
Universitas Sumatera Utara
memultipleksikan sumber-sumber sinyal yang ada. Menurut definisi, teknologi
DWDM dinyatakan sebagai suatu teknologi jaringan transport yang memiliki
kemampuan untuk membawa sejumlah panjang gelombang (4, 8, 16, 32, dan
seterusnya) dalam satu fiber tunggal. Artinya, apabila dalam satu fiber itu dipakai
empat gelombang, maka kecepatan transmisinya menjadi 4x10 Gbs (kecepatan
awal dengan menggunakan teknologi SDH).
Teknologi DWDM beroperasi dalam sinyal dan domain optik dan
memberikan fleksibilitas yang cukup tinggi untuk memenuhi kebutuhan akan
kapasitas transmisi yang besar dalam jaringan. Kemampuannya dalam hal ini
diyakini banyak orang akan terus berkembang yang ditandai dengan semakin
banyaknya jumlah panjang gelombang yang mampu untuk ditramsmisikan dalam
satu fiber.
Pada perkembangan selanjutnya, teknologi DWDM ini tidak saja
dipergunakan pada jaringan utama (backbone), melainkan juga pada jaringan
akses di kota-kota metropolitan di seluruh dunia, seperti halnya New York yang
memiliki distrik bisnis yang terpusat. Alasan utama yang mendorong penggunaan
DWDM pada jaringan akses ini tentu saja kemampuan sehelai serat optik yang
sudah mampu mengakomodasikan puluhan bahkan ratusan panjang-gelombang.
Sehingga, setiap perusahaan penyewa dapat memiliki 'jaringan' masing-masing.
Kemunculan teknologi DWDM tersebut dengan segera menjadi daya tarik
sendiri bagi perusahaan-perusahaan penyedia jasa telekomunikasi (carriers). Hal
ini dikarenakan teknologi DWDM memungkinkan carriers untuk memiliki
sebuah jaringan tanpa perlu susah payah membangun sendiri infrastruktur
jaringannya. Mereka cukup menyewa beberapa panjang-gelombang sesuai
16
Universitas Sumatera Utara
kebutuhan dengan daerah tujuan yang sama ataupun berbeda. Metode penyewaan
panjang-gelombang ini pula yang saat ini banyak dilakukan oleh carriers,
khususnya yang tergolong baru, di kawasan Eropa, di mana traffic telepon dan
internet di kota-kota besar di kawasan tersebut menunjukkan pertumbuhan yang
sangat tinggi.
Namun pada dasarnya, DWDM merupakan pemecahan dari masalahmasalah yang ditemukan pada WDM, dimana dari segi infrastruktur sendiri
praktis hanya terjadi penambahan peralatan pemancar dan penerima saja untuk
masing-masing panjang-gelombang yang dipergunakan. Inti perbaikan yang
dimiliki oleh teknologi DWDM terletak pada jenis filter, serat optik dan penguat
amplifier. Jenis filter yang umum dipergunakan di dalam sistem DWDM ini
antara lain Dichroic Interference Filters (DIF), Fiber Bragg Gratings (FBG),
Array Waveguide Filters (AWG) and Hybrid Fused Cascaded Fiber (HFCF)
dengan Mach-Zehnder (M-Z) interferometers. Komponen berikutnya adalah serat
optik dengan dispersi yang rendah, dimana karakteristik demikian sangat
diperlukan mengingat dispersi secara langsung berkaitan dengan kapasitas
transmisi suatu sistem. Sementara penguat optik yang banyak dipergunakan untuk
aplikasi demikian adalah EDFA dengan karakteristik flat untuk semua panjanggelombang di dalam spektrum DWDM. Teknik lain yang yang telah sukses di uji
coba dengan memperpendek jarak antar kanal, yang biasanya berkisar 1 nm
menjadi 0,3 nm. Hal ini terutama berguna pada sistem yang spektrum penguatan
dari penguat optiknya kurang merata[5].
17
Universitas Sumatera Utara
2.4.2
Pemilihan DWDM
Secara umum ada beberapa alternatif cara yang dapat ditempuh untuk
memenuhi kebutuhan kapasitas akibat perkembangan trafik yang sangat cepat,
yaitu:
1. Menambah fiber
Jika tidak ada core fiber yang tersisa, maka diperlukan upaya penanaman
kabel yang berisi sejumlah core fiber, dengan memperhitungkan
ketersediaan duct yang ada (terutama untuk kabel jenis conduit). Cara ini
selain agak rumit juga relatif mahal.
2. Memperbesar kecepatan transmisi
Penggantian perangkat/modul eksisting dengan sistem/kapasitas yang baru
(Sistem SDH kapasitas STM-64) dengan kapasitas yang lebih besar. Cara
ini menemui hambatan dengan keterbatasan kapasitas terbesar sistem SDH
(STM-64).
3. Mengimplementasikan WDM
Cara lain yang jauh lebih ekonomis dan berorientasi ke masa depan adalah
dengan menerapkan sistem WDM. Sistem WDM ini memanfaatkan sistem
SDH yang sudah ada (solusi terintegrasi) dengan memultiplekskan
sumber-sumber sinyal yang ada, pada domain λ, pada komponen pasif
WDM.
Dengan memperhatikan faktor ekonomis, fleksibilitas dan kebutuhan
pemenuhan
kapasitas
jaringan
jangka
panjang,
maka
solusi
untuk
mengimplementasikan DWDM merupakan yang paling cocok, terutama jika
18
Universitas Sumatera Utara
dorongan pertumbuhan trafik dan proyeksi kebutuhan trafik masa depan terbukti
sangat besar.
Secara umum ada beberapa faktor yang menjadi landasan pemilihan
teknologi DWDM ini, yaitu[5]:
1. Menurunkan biaya instalasi awal, karena implementasi DWDM berarti
kemungkinan besar tidak perlu menggelar fiber baru, cukup menggunakan
fiber eksisting (sesuai ITU-T G.652 atau ITU-T G.655) dan mengintegrasikan
perangkat SDH eksisting dengan perangkat DWDM
2. Dapat dipakai untuk memenuhi demand yang berkembang, dimana teknologi
DWDM mampu untuk melakukan penambahan kapasitas dengan orde n x 2,5
Gbps atau n x 10 Gbps (n= bilangan bulat).
3. Dapat mengakomodasikan layanan baru (memungkinkan proses rekonfigurasi
dan transparency). Hal ini dimungkinkan karena sifat dari operasi teknologi
DWDM yang terbuka terhadap protokol dan format sinyal (mengakomodasi
format frame SDH).
2.5
Konsep Dasar DWDM
Masukan sistem DWDM berupa trafik yang memiliki format data dan laju
bit yang berbeda dihubungkan dengan laser DWDM. Laser tersebut akan
mengubah masing-masing sinyal informasi dan memancarkan dalam panjang
gelombang yang berbeda-beda λ1, λ2, λ3,………, λN. Kemudian masing-masing
panjang gelombang tersebut dimasukkan kedalam MUX (multiplexer), dan
keluaran disuntikkan ke dalam sehelai serat optik. Selanjutnya keluaran MUX ini
akan ditransmisikan sepanjang jaringan serat. Untuk mengantisipasi pelemahan
19
Universitas Sumatera Utara
sinyal, maka diperlukan penguatan sinyal sepanjang jalur transmisi. Sebelum
ditransmisikan sinyal ini diperkuat terlebih dahulu dengan menggunakan penguat
akhir (post amplifier) untuk mencapai tingkat daya sinyal yang cukup. ILA (in
line amplifier) digunakan untuk menguatkan sinyal sepanjang saluran transmisi.
Sedangkan penguat awal (pre-amplifier) digunakan untuk menguatkan sinyal
sebelum dideteksi. DEMUX (demultiplexer) digunakan pada ujung penerima
untuk memisahkan antar panjang gelombang yang selanjutnya akan dideteksi
menggunakan
photodetector.
Multiplexing
serentak
kanal
masukan
dan
demultiplexing kanal keluaran dapat dilakukan oleh komponen yang sama, yaitu
multiplexer/demultiplexer[5].Gambar 2.8 memperlihatkan Konsep Dasar DWDM.
Gambar 2.8 Konsep Dasar DWDM
2.6
Rentang Frekuensi DWDM
Teknologi DWDM merupakan implementasi teknologi multipleksing
frekuensi. Dalam hal ini multipleksing frekuensi cahaya yang dilewatkan melalui
serat optik. Sumber cahaya atau sinar yang digunakan berasal dari LED atau
LASER. Rentang frekuensi cahaya yang dihasilkan oleh LED atau LASER
tersebut dikenal dengan sebutan "window", yang memiliki wavelength (panjang
gelombang) berkisar antara 850 nm hingga 1700 nm. WDM sendiri
memanfaatkan rentang frekuensi antara 1260 nm hingga 1675 nm, dimana rentang
20
Universitas Sumatera Utara
frekuensi tersebut juga masih terbagi atas beberapa band frekuensi yaitu O, E, S,
C, L dan U[6].Gambar 2.9 memperlihatkan Rentang Frekuensi / Window.
Gambar 2.9 Rentang Frekuensi / Window
Tabel 2.1 Rentang Frekuensi
Lebar Pita
Rentang Panjang
(Bandwidth )
2.7
Keterangan
Gelombang
O band
Original
1260 to 1360 nm
E band
Extended
1360 to 1460 nm
S band
short wavelengths
1460 to 1530 nm
C band
conventional ("erbium window")
1530 to 1565 nm
L band
long wavelengths
1565 to 1625 nm
U band
Ultra long wavelengths
1625 to 1675 nm
Cara Kerja Sumber Cahaya
Sumber cahaya yang digunakan berasal dari LED ataupun LASER. Dalam
teknologi ini diperlukan sumber cahaya yang memiliki nilai toleransi persebaran
cahaya (dispersi) yang lebih besar serta panjang gelombang yang standar dan
stabil. Oleh karena itu DWDM bekerja pada rentang frekuensi L dan C yaitu
antara 1530 nm sampai dengan 1565 nm untuk C band dan 1565 nm sampai
21
Universitas Sumatera Utara
dengan 1625 nm untuk L band. Jarak atau spacing antara 1 kanal dengan kanal
lain atau 1 panjang gelombang (lambda) dengan panjang gelombang lain
umumnya berkisar antara 200GHz, 100GHz dan 50 GHz atau setara dengan 0,4
nm, 0,8 nm dan 1,6 nm. Dan sedang dikembangkan untuk spacing yang lebih
rapat pada 25 GHz dan 12.5 GHz atau yang setara dengan 0,2 dan 0,1 nm (yang
nantinya disebut sebagai Ultra DWDM). Jarak atau spacing tersebut diperlukan
agar tidak terjadi interferensi atau percampuran kanal yang masing-masing
terhadap sinyal traffic, sehingga proses multipleksing dan demultipleksing
nantinya berlangsung sesuai dengan yang diharapkan.
Gambar 2.10 Spacing Antar Kanal DWDM
2.8
Sistem DWDM
Secara umum sistem DWDM melakukan fungsi-fungsi sebagai berikut[6]:
1. Menghasilkan sinyal. Sumber cahaya (LASER atau LED) harus
menyediakan cahaya yang stabil dengan spesifikasi tertentu, bandwitdh
yang sempit yang membawa data digital, dimodulasi sebagai suatu sinyal
analog.
2. Menggabungkan sinyal. DWDM menggunakan multiplekser untuk
menggabungkan sinyal-sinyal masukan.
3. Mentransmisikan sinyal. Efek degradasi sinyal atau gangguan lainnya
dapat diminimalisir dengan cara mengontrol variabel-variabel yang
22
Universitas Sumatera Utara
berpengaruh seperti spasi / jarak kanal, toleransi panjang gelombang
cahaya dan tingkatan daya LASER.
4. Penguatan sinyal dan regenator. Sinyal yang dilewatkan melalui serat
optik harus mengalami penguatan. Penguat sinyal berfungsi untuk
menguatkan sinyal yang diterima untuk diteruskan kembali, sementara
regenerator selain memiliki kemampuan untuk menguatkan sinyal juga
dapat memperbaiki kualitas sinyal yang diterima, sehingga sinyal
keluarannya memiliki kualitas yang baik.
Gambar 2.11 Sistem DWDM
2.8.1
Keunggulan DWDM
Secara umum keunggulan teknologi DWDM adalah sebagai berikut[5]:
1. Tepat untuk diimplementasikan pada jaringan telekomunikasi jarak jauh
(long haul) baik untuk sistem point-to-point maupun ring topology.
2. Lebih fleksibel untuk mengantisipasi pertumbuhan trafik yang tidak
terprediksi.
3. Transparan terhadap berbagai bit rate dan protokol jaringan
4. Tepat untuk diterapkan pada daerah dengan perkembangan kebutuhan
Bandwidth sangat cepat.
Namun dengan dukungan teknologi tingkat tinggi dan area implementasi
utama pada jaringan long haul teknologi DWDM menjadi mahal, terutama jika
23
Universitas Sumatera Utara
diperuntukkan bagi implementasi di area metro. Area metro menjadi penting
terutama karena dorongan pertumbuhan trafik data yang significant pada area ini.
2.8.2
Teknik Operasional DWDM
Pada dasarnya, teknologi WDM (awal adanya teknologi DWDM)
memiliki prinsip kerja yang sama dengan media transmisi yang lain. yaitu untuk
mengirimkan informasi dari suatu tempat ke tempat yang lain. Namun, dalam
teknologi ini dalam suatu kabel atau serat optik dapat dilakukan pengiriman
bersamaan banyak informasi secara bersamaan melalui kanal yang berbeda. Setiap
kanal ini dibedakan dengan menggunakan prinsip perbedaan panjang gelombang
(wavelength) yang dikirimkan oleh sumber informasi. Sinyal informasi yang
dikirimkan awalnya diubah menjadi panjang gelombang yang sesuai dengan
panjang
gelombang
yang
tersedia
pada
kabel
serat
optik
kemudian
dimultipleksikan pada satu fiber. Dengan teknologi DWDM ini, pada satu kabel
serat optik dapat tersedia beberapa panjang gelombang yang berbeda sebagai
media
transmisi
yang
biasa
disebut
dengan
kanal[5].
Gambar
2.12
mengilustrasikan pengiriman informasi pada WDM.
Gambar 2.12 Ilustrasi pengiriman informasi pada WDM
2.8.3
Komponen penting pada DWDM
Pada teknologi DWDM, terdapat beberapa komponen utama yang harus
ada untuk mengoperasikan DWDM dan agar sesuai dengan standard channel ITU
24
Universitas Sumatera Utara
sehingga teknologi ini dapat diaplikasikan pada beberapa jaringan optik seperti
SONET dan yang lainnya.
Komponen-komponennya adalah sebagai berikut[7]:
1. Transmitter yaitu komponen yang menjembatani antara sumber sinyal
informasi dengan multiplekser pada sistem DWDM. Sinyal dari transmitter ini
akan dimultipleks untuk dapat ditansmisikan.
2. Receiver yaitu komponen yang menerima sinyal informasi dari demultiplekser
untuk dapat dipilah berdasarkan macam-macam informasi.
3. DWDM terminal multiplexer. Terminal mux sebenarnya terdiri dari
transponder converting wavelength untuk setiap signal panjang gelombang
tertentu yang akan dibawa. Transponder converting wavelength menerima
sinyal input optic (sebagai contoh dari system SONET atau yang lainnya),
mengubah sinyal tersebut menjadi sinyal optic dan mengirimkan kembali
sinyal tersebut menggunakan pita laser 1550 nm. Terminal mux juga terdiri
dari multiplekser optikal yang mengubah sinyal 550 nm dan menempatkannya
pada suatu fiber SMF-28.
4. Intermediate optical terminal (amplifier). Komponen ini merupakan amplifier
jarak jauh yang menguatkan sinyal dengan banyak panjang gelombang yang
ditransfer sampai sejauh 140 km atau lebih. Diagnostik optikal dan telemetry
dimasukkan di sekitar daerah amplifier ini untuk mendeteksi adanya
kerusakan dan pelemahan pada fiber. Pada proses pengiriman sinyal informasi
pasti terdapat atenuasi dan dispersi pada sinyal informasi yang dapat
melemahkan sinyal, oleh karena itu harus dikuatkan. Gambar 2.13
memperlihatkan erbinum – doped optical fiber.
25
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13 Erbium-doped Optical Fiber
Sistem yang biasa dipakai pada fiber amplifier ini adalah sistem EDFA,
namun karena bandwith dari EDFA ini sangat kecil yaitu 30 nm (1530 nm1560 nm), namun minimum attenuasi terletak pada 1500 nm sampai 1600 nm.
Kemudian digunakan DBFA (Dual band fiber amplifier) dengan bandwidth
1528 nm to 1610 nm. Kedua jenis amplifier ini termasuk jenis EBFA
(extended band filter amplifier) dengan penguatan yang tinggi, saturasi yang
lambat dan noise yang rendah. Teknologi amplifier optik yang lain adalah
sistem Raman Amplifier yang merupakan pengembangan dari sistem EDFA.
5. DWDM terminal demux. Terminal ini mengubah sinyal dengan banyak
panjang gelombang menjadi sinyal dengan hanya 1 panjang gelombang dan
mengeluarkannya ke dalam beberapa fiber yang berbeda untuk masing-masing
client untuk dideteksi. Sebenarnya demultiplexing ini beritndak pasif, kecuali
untuk beberapa telemetry seperti sistem yang dapat menerima sinyal 1550 nm.
Pada transmisi jarak jauh dengan system client-layer seperti demultiplexing
sinyal yan selalu dikirim ke 0/E/0. Teknologi terkini dari demultiplekser ini
yaitu terdapat couplers (penggabung dan pemisah power wavelength) berupa
fiber bragg grating dan dichroic filter untuk menghilangkan noise dan
crosstalk.
26
Universitas Sumatera Utara
Bragg Grating
Dichronic Filter
Gambar 2.14 FBG dan Dichroic filter
6. Optical supervisory channel. OSC merupakan tambahan panjang gelombang
yang selalu ada di antara 1510 nm-1310 nm. OSC membawa informasi optik
multi wavelength sama halnya dengan kondisi jarak jauh pada terminal optic
atau daerah EDFA. Jadi OSC selalu ditempatkan pada daerah intermediate
amplifier yang menerima informasi sebelum dikirimkan kembali. Gambar
2.15 memperlihatkan Aplikasi sistem DWDM.
Gambar 2.15 Aplikasi sistem DWDM
27
Universitas Sumatera Utara
2.8.4 Aplikasi DWDM
Dalam aplikasi DWDM terdapat beberapa elemen yang memiliki
spesifikasi khusus disesuaikan dengan kebutuhan sistem[8]. Elemen tersebut
adalah:
1. Wavelength Multiplexer/Demultiplexer
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.
2. OADM (Optical Add/Drop Multiplexer)
Di antara titik multiplexing dan demultiplexing dalam sistem DWDM
merupakan daerah dimana berbagai macam panjang gelombang berada, pada
beberapa titik sepanjang span ini sering diinginkan untuk dihilangkan atau
ditambah dengan satu atau lebih panjang gelombang. OADM (Optical Add/Drop
Multiplexer) inilah yang digunakan untuk melewatkan sinyal dan melakukan
fungsi add and drop yang bekerja pada level optik.
3. OXC (Optical Cross Connect)
Perangkat
OXC (Optical
Cross
Connect) ini
melakukan
proses switching tanpa terlebih dahulu melakukan proses konversi OEO (Optikelektro optik) dan berfungsi untuk merutekan kanal panjang gelombang. OXC ini
berukuran NxN dan biasa digunakan dalam konfigurasi jaringan ring yang
memiliki banyak node terminal.
28
Universitas Sumatera Utara
4. OA (Optical Amplifier)
Merupakan penguat optik yang bekerja dilevel optik, yang dapat berfungsi
sebagai pre-amplifier, in line-amplifier dan post-amplifier.
2.9
Channel Spacing
Channel spacing menentukan sistem performansi dari DWDM. Standard
channel spacing dari ITU adalah 50 GHz sampai 100 GHz (100 GHz akhir-akhir
ini sering digunakan). Spacing (sekat) ini membuat channel dapat dipakai dengan
memperhatikan batasan-batasan fiber amplifier. Channel spacing bergantung pada
komponen sistem yang dipakai[7]. Channel spacing merupakan sistem frekuensi
minimum yang memisahkan 2 sinyal yang dimultipleksikan. Atau bias disebut
sebagai perbedaan panjang gelombang diantara 2 sinyal yang ditransmisikan.
Amplifier optic dan kemampuan receiver untuk membedakan sinyal menjadi
penentu dari spacing pada 2 gelombang yang berdekatan.Gambar 2.16
memperlihatkan karakteristik DWDM.
Gambar 2.16 Karakteristik DWDM
Pada perkembangan selanjutnya, system DWDM berusaha untuk
menambah channel yang sebanyak-banyaknya untuk memenuhi kebutuhan lalu
lintas data informasi. Salah satunya adalah dengan memperkecil channel spacing
tanpa adanya suatu interferensi dari pada sinyal pada satu fiber optic tersebut.
29
Universitas Sumatera Utara
Dengan demikian, hal ini sangat bergantung pada sistem komponen yang
digunakan. Salah satu contohnya adalah pada demultiplekser DWDM yang harus
memenuhi beberapa kriteria di antaranya adalah bahwa demux harus stabil pada
setiap waktu dan pada berbagai suhu, harus memiliki penguatan yang relatif besar
pada suatu daerah frekuensi tertentu dan dapat tetap memisahkan sinyal informasi
sehingga tidak terjadi interferensi antar sinyal. Sistem yang sebelumnya sudah
dijelaskan yaitu FBG (Fiber Bragg Grating) mampu memberikan spacing channel
tertentu seperti pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Channel Spacing DWDM Fiber Bragg Grating
Tiga dasar kriteria dalam teknik DWDM adalah .:
a. Insertion loss yaitu jumlah power yang hilang dalam fiber optik line dari
penambahan komponen sebuah DWDM kopling.
b. Channel width yaitu range panjang gelombang yang dialokasikan kepada
sebuah sumber optik tertentu.
c. Cross talk yang mengacu pada jumlah sinyal copling dari suatu channel
kepada yang lainnya.
30
Universitas Sumatera Utara