BAB III CROSSTALK PADA OPTICAL CROSS CONNECT

BAB III
CROSSTALK PADA OPTICAL CROSS CONNECT MENGGUNAKAN
WAVELENGTH CONVERTER
3.1
Umum
Optical Cross Connect (OXC) adalah elemen jaringan yang terpenting
yang memungkinkan dapat dilakukannya rekonfigurasi jaringan optik, dimana
lintasan cahaya dapat dinaikkan dan diturunkan sesuai kebutuhan [3]. Hal ini
menawarkan skalabilitas routing, bit rate dan protokol independen dan
meningkatkan kapasitas transport pada jaringan WDM. Propagasi melalui elemenelemen 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.
Ketika menghubung-silangkan panjang gelombang dari serat input ke
serat output, OXC menghasilkan crosstalk,
yang didefenisikan sebagai
perpindahan sinyal dari sebuah kanal ke kanal lain.
Sebuah OXC dapat men-switch sinyal optik pada kanal DWDM dari port
input ke port output tanpa membutuhkan konversi sinyal optik. Jika OXC
dilengkapi dengan wavelength converter, maka ia dapat mengubah sinyal optik
yang datang ketika melewati switch.
Universitas Sumatera Utara
3.2
Optical Cross Connect (OXC)
Pengembangan jaringan Wavelength Division Multiplexing (WDM)
membawa kepada dibutuhkannya sebuah skema perutean panjang gelombang
secara dinamis (dynamic wavelength routing) yang dapat merekonfigurasi
jaringan seraya memelihara sifat nonblocking-nya. Fungsi ini dapat dipenuhi oleh
sebuah optical cross connect (OXC) yang berfungsi sama seperti switch digital
elektronik pada jaringan telepon. Penggunaan perutean dinamis (dynamic routing)
juga memecahkan permasalahan keterbatasan panjang gelombang yang tersedia
melalui teknik penggunaan kembali panjang gelombang (wavelengeth-reuse).
Perancangan dan fabrikasi OXC telah menjadi topik penelitian yang penting sejak
penemuan sistem WDM [4]. Gambar 3.1 menunjukkan contoh perangkat OXC
yang digunakan dalam dunia praktis.
Gambar 3.1 Perangkat OXC
Universitas Sumatera Utara
3.2.1 Multiplexer dan Demultiplexer
Multiplexer dan demultiplexer adalah komponen penting pada sistem
WDM. Demultiplexer membutuhkan sebuah mekanisme pemilihan panjang
gelombang dan secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kategori [4], 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.
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 WDM 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.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Demultiplexer yang berdasarkan kisi yang dibuat dari (a) sebuah
lensa konvensional dan (b) lensa dengan indeks bertingkat
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.
Universitas Sumatera Utara
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 WDM. 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. Perusakan daya ini
dinyatakan sebagai crosstalk
dan sebaiknya bernilai kecil (<-20 dB) untuk
memberikan kinerja sistem yang memuaskan.
3.2.2 Optical Switch
Optical switch yang paling sederhana adalah mechanical switching [4].
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
Universitas Sumatera Utara
mechanical system (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 [5].
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
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 bumbung gelombang, dan masing-masing cabang
dilewatkan melalui SOA, dimana salah satunya mem-block cahaya melalui
Universitas Sumatera Utara
penyerapan atau melewatkannya sambil memperkuat sinyal secara simultan.
Crosstalk perangkat space switch ini untuk ukuran 2x2 bernilai -40 dB.
Gambar 3.5 Contoh optical switch yang didasarkan pada : (a) semiconductor
waveguide sambungan-y dan (b) SOA dengan pemisah
3.2.3 Wavelength Converter
Wavelength converter digunakan untuk mengubah kanal panjang
gelombang dari satu panjang gelombang ke panjang gelombang yang lain. Optical
Cross Connect (OXC) memungkinkan berbagai kanal panjang gelombang dari
beberapa serat masukan untuk di cross-connect ke beberapa serat keluaran,untuk
kondisi yang bukan dua kanal pada keluaran serat yang mempunyai wavelength
yang sama.
3.3
Crosstalk
Jarak antar kanal (channel spacing) yang sempit pada jalur DWDM
mengakibatkan crosstalk, yang didefenisikan sebagai perpindahan sinyal sebuah
kanal ke kanal lain. Crosstalk dapat terjadi pada hampir semua komponen dalam
Universitas Sumatera Utara
sistem WDM, termasuk optical filter, multiplexer, demultiplexer, optical switch,
optical amplifier, dan serat itu sendiri [6].
Ada beberapa jenis crosstalk yang terjadi pada OXC berdasarkan
sumbernya. Pertama kita akan mendefenisikan perbedaan antara interband
crosstalk dan intraband crosstalk [7].
1. Interband crosstalk
Interband crosstalk adalah crosstalk yang terjadi pada panjang gelombang di
luar slot kanal (panjang gelombang di luar bandwith optik). Crosstalk ini
dapat dihilangkan dengan filter narrow-band dan tidak menghasilkan getaran
(beating) selama pendeteksian, sehingga tidak terlalu merugikan.
2. Intraband crosstalk
Crosstalk yang terjadi pada slot kanal panjang gelombang yang sama disebut
intraband crosstalk. Crosstalk ini tidak dapat dihilangkan dengan optical filter
sehingga berakulumasi sepanjang jaringan. Karena tidak dapat dihilangkan,
maka crosstalk jenis ini harus dihindarkan.
Kedua jenis crosstalk ini diilustrasikan pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Crosstalk interband dan intraband
Universitas Sumatera Utara
Lebih lanjut, 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). Crosstalk 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. Crosstalk ini terjadi pada jaringan WDM jika kanal-kanal
dengan frekuensi carrier yang sama digabungkan.
Crosstalk yang terjadi pada jaringan WDM juga dapat dibedakan atas
interchannel crosstalk dan intrachannel crosstalk [6].
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 3.7 menunjukkan sebuah contoh crosstalk dalam sebuah
demultiplexer.
Signal
λ1
λ2
λ1
Inputs
λ2
Demux
λ1
λ2
λ1
Crosstalk
λ2
Outputs
Gambar 3.7 Contoh sumber interchannel crosstalk pada sistem WDM
Universitas Sumatera Utara
2.
Intrachannel crosstalk
Pada intrachannel crosstalk, sinyal interferensi mempunyai panjang
gelombang yang sama dengan sinyal yang diinginkan. Gambar 3.8 adalah
sebuah contoh sumber intrachannel crosstalk. Dua sinyal yang independen,
masing-masing dengan panjang gelombang λ1 , 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.
Signal
Optical switch
λ1
1
3
from
port 2
Crosstalk
from
port 1
λ1
2
Input
4
signals
Gambar 3.8 Contoh sumber intrachannel crosstalk pada sistem WDM
3.4
Crosstalk pada Optical Router
Pada bagian ini akan dibahas dua konfigurasi routing, yaitu seri dan
paralel. Dalam jaringan seperti ini terdapat dua jenis crosstalk, yaitu inter-channel
crosstalk (Xctn) dan residual crosstalk (Xctr). Crosstalk jenis pertama merupakan
bagian dari daya input yang dirutekan ke kanal yang bukan merupakan target,
sedangkan jenis kedua merupakan bagian dari daya input yang terpantul kembali
ke port yang lain dari input.
Universitas Sumatera Utara
3.4.1 Crosstalk pada Optical Router Konfigurasi Seri
Gambar 3.9 menggambarkan sebuah diagram blok dari router seri 1xN
tiga tingkat. Crosstalk akan dihitung untuk setiap tingkat, untuk kemungkinan
keadaan lintasan terburuk.
Daya sinyal pada output port 2 pada tingkat pertama dinyatakan dengan
[7]:
P12 = P0 · (1 + Xctr1 + Xctn1)
(3.1)
dimana, P0 adalah daya sinyal input, dan Xctr1 dan Xctn1 adalah residual crosstalk
dan interchannel crosstalk dari router 1 pada port 2.
Demikian juga pada output tingkat kedua dan ketiga, daya sinyal
dinyatakan dengan [7] :
P24 = P12 · (1 + Xctr2 + Xctn2)
(3.2)
P38 = P24 · (1 + Xctr3 + Xctn3)
(3.3)
Gambar 3.9 Konfigurasi router seri
Daya sinyal Pk pada output tingkat ke k dinyatakan dengan[7] :
Universitas Sumatera Utara
Pk = Pk-1[1 + Xctr,k + Xctn,k]
= P0[1 + Xctr,1 + Xctn,1][1 + Xctr,1 + Xctn,1]…… · [1 + Xctr,k + Xctn,k]
(3.4)
Untuk konfigurasi seri, crosstalk normalisasi pada tiap tingkat dinyatakan
dengan[7] :
(3.5)
Di sini, diasumsikan nilai Xctn,k dan Xctr,k adalah sama untuk masing-masing router
dan ditentukan oleh parameter komponen. Total crosstalk router adalah XT = Xctr
+ Xctn. Dengan mensubstitusikan ke Pk pada persamaan (3.5), diperoleh :
(3.6)
Dari persamaan (3.6) terlihat bahwa crosstalk (Xct) hanya bergantung pada
ukuran jaringan (k), Xctr dan Xctn, tetapi tidak bergantung pada daya sinyal input.
3.4.2 Crosstalk pada Optical Router Konfigurasi Paralel
Optical router juga dapat dikonfigurasikan secara paralel. Gambar 3.10
menunjukkan sebuah diagram blok dari konfigurasi router paralel 2x2, terdiri dari
dua buah router 1x2 (A dan B) dan dua buah buffer.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10 Konfigurasi router parallel
Buffer optik digunakan untuk mengeliminasi tabrakan pada output. Data
dapat disimpan di buffer atau dilewatkan saja tanpa tundaan. Ketika dua paket
optik diterima secara simultan pada input dan butuh dirutekan secara simultan
pada port output yang sama melalui elemen switching, hanya satu yang dapat
keluar pada port output pada suatu waktu dan yang lainnya disimpan di buffer.
Pada contoh ini diasumsikan bahwa paket dari router A diswitch terlebih dahulu,
sedangkan paket dari router B disimpan di buffer untuk mencegah tabrakan pada t
output port 2.
Daya sinyal pada output port 2 router A dan router B dinyatakan dengan[7] :
Pa = P0 · [0(1) + Xctr,a + Xctn,a]
(3.7)
Pb = P0 · [1(0) + Xctr,b + Xctn,b]
(3.8)
dan output dari konfigurasi router paralel pada port 2 dapat dinyatakan dengan[7]:
P(2) = Pa + Pb
= P0 · [0(1) + Xctr,a + Xctn,a] + P0 · [1(0) + Xctr,b + Xctn,b]
= P0 · (1 + Xctr,a + Xctn,a + Xctr,b + Xctn,b)
(3.9)
Universitas Sumatera Utara
Untuk penyederhanaan, diasumsikan bahwa Xctr dan Xctn dari router A dan B
adalah sama. Daya sinyal pada output port 2 dinyatakan dengan :
P(2) = P0 · (1 + 2 XT)
(3.10)
Dengan cara yang sama, output dari n router paralel dapat dinyatakan dengan :
P(2) = P0 · (1 + n XT)
(3.11)
Crosstalk normalisasi dari konfigurasi paralel dinyatakan dengan[7] :
(3.12)
3.5
Crosstalk pada Optical Cross Connect
Optical cross connect (OXC) adalah elemen penting pada jaringan WDM.
OXC memberikan fleksibilitas perutean dan kapasitas transpor bagi jaringan
WDM. Ketika menghubung-silangkan panjang gelombang dari serat input ke serat
output, OXC menghasilkan crosstalk, yang didefenisikan sebagai perpindahan
sinyal dari sebuah kanal ke kanal lain. Crosstalk adalah salah satu kriteria dasar
yang menentukan kinerja jaringan WDM [8]. Adapun nilai crosstalk yang masih
dapat ditolerir (maksimal) adalah sebesar -20 dB. Untuk menghitung crosstalk ini,
maka terlebih dahulu akan ditentukan model sistem yang akan dianalisis.
Universitas Sumatera Utara
3.5.1 Model Sistem yang Dianalisis
Model sistem dari optical cross connect WDM yang akan dianalisis adalah
seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.11. Pada model sistem ini, crosstalk
dihasilkan di dalam kombinasi dari space dan wavelength switch. Gambar 3.11
menunjukkan diagram blok Optical Cross Connect (OXC) berdasarkan pada
Gain-Clamped Semiconductor Optical Amplifier (GC-SOA) dan wavelength
converter [3]. Topologi yang digunakan adalah kombinasi dari space dan
wavelength switch. Kanal panjang gelombang yang akan ditransmisikan adalah
hasil multiplexer dari WDM multiplexer dan fed untuk serat masukan.
Pada keluaran dari OXC sinyal masukan dibagi oleh aray pertama dari
power splitter yang diikuti oleh array kedua dari power splitter. Pada masukan
dari gate GC-SOA, seluruh kanal diberikan. Gate memilih panjang gelombang
yang membawa kanal yang diinginkan.
OXC
DMUX
MUX
N
inputs
N
Outputs
Filter
WC Combiner
Splitter Gate Combiner
Splitter
Switch
Gambar 3.11 Diagram blok link transmisi WDM dengan OXC berdasarkan GCSOA dan wavelength converter
Universitas Sumatera Utara
Pada gambar 3.11, serat a membawa kanal-kanal panjang gelombang
,
a2 ,
,
bM.
...,
aM dan
serat b membawa kanal-kanal panjang gelombang
b1
,
b2
a1
,...
Bahwa N adalah jumlah masukan serat dan M adalah jumlah panjang
gelombang yang berbeda, ini adalah total kanal panjang gelombang N M. Kanal
panjang gelombang N M yang dilewati array pertama dari power splitter. Ada N
power splitter untuk seluruh N masukan serat. Seluruh kanal panjang gelombang
yang berbeda muncul pada keluaran dari power splitter ke power splitting.
Panjang gelombang
a1
,
a2
,...,
aM
kemudian diberi ke array yang lain pada M
power splitter. Ada sejumlah N M power splitter pada array kedua. Keluaran
array kedua dari power splitter diberikan ke gate dari GC-SOA, yang
memungkinkan hanya panjang gelombang khusus yang dapat lewat. Combiner
pada serat keluaran yang pertama, seperti combiner
a1
,
b1
,...,
1,
menerima masukan dari
1. Keluaran dari combiner N M diberikan ke filter N M dan
wavelength converter. Array kedua dari N combiner, menggabungkan seluruh
kanal panjang gelombang yang di cross-connect dan keluarannya ke N serat
keluaran. Kanal panjang gelombang yang diinginkan dari serat keluaran di
demultiplexing oleh WDM demultiplexer dan diterima oleh sebuah penerima
deteksi langsung.
3.5.2 Analisis Sistem
Besarnya crosstalk yang terjadi pada suatu optical cross connect
ditentukan dengan menghitung perbedaan daya output antara perhitungan tanpa
crosstalk (satu kanal pada input) dengan perhitungan yang melibatkan crosstalk
(semua kanal yang mungkin pada input atau diasumsikan beban trafik penuh
Universitas Sumatera Utara
sehingga menghasilkan crosstalk maksimal) [8]. Perhitungan hanya dilakukan
untuk masukan bit “satu” pada input dan pola getar diasumsikan maksimum untuk
menghitung kondisi terburuk. Dengan kata lain, perhitungan crosstalk adalah
perbedaan antara “satu” tanpa crosstalk dan “satu” dengan crosstalk. Konsep ini
diilustrasikan pada gambar 3.12
Crosstalk dihitung pada satu kanal panjang gelombang tertentu, kanal ini
disebut kanal yang diamati. Pada bagian ini akan dibahas persamaan-persamaan
untuk menganalisis crosstalk pada OXC. Pada persamaan-persamaan berikut,
adalah daya masukan dari sebuah kanal,
panjang gelombang
adalah sebagai daya keluaran kanal
dengan penambahan kontribusi crosstalk ( dengan seluruh
kanal panjang gelombang membawa bit 1). Tf adalah faktor transmisi filter,
adalah rasio pemadaman,
adalah gate crosstalk, N adalah jumlah masukan
serat dalam OXC, dan M adalah jumlah panjang gelombang per masukan serat.
.
adalah daya sinyal pada serat
dengan panjang gelombang yang lain i.
adalah daya sinyal pada serat yang lain j yang membawa panjang gelombang
dalam pembahasan, i.
Gambar 3.12 Defenisi crosstalk
Universitas Sumatera Utara
Diasumsikan bahwa seluruh kanal panjang gelombang termasuk
membawa bit 1.
pada beberapa serat keluaran hanya
dari daya keluaran,
terkait sebagian daya sebelum masuk ke GC-SOA. Ini juga mengasumsikan
bahwa GC-SOA di lengkapi dengan gain dari N waktu untuk mengimbangi daya
optik keluaran.
adalah parameter yang mengukur ketidaksempurnaan gate
dalam gain dan dinyatakan dengan,
=
adalah daya keluaran dari gate GC-SOA.
dari gate GC-SOA.
gelombang,
; dimana Pgate
adalah referensi daya keluaran
adalah berasal dari filter suppression dari kanal panjang
.
Dalam OXC dengan wavelength converter, ada satu gate dalam state ON
untuk semua grup dari N gate. Karena itu ada NM gate pada state ON pada
beberapa waktu untuk sebuah jumlah dari NM2 gate. Perhitungan dilakukan untuk
situasi terburuk, dimana OXC menangani trafik padat dan juga amplitude
diasumsikan
maximum.
Rasio
pemadaman
didefenisikan
sebagai,
Rgate=Poff/Pon. Pin didefenisikan sebagai daya masukan melalui tiap-tiap gate.
Daya keluaran dengan crosstalk kanal panjang gelombang io dinyatakan dengan
persamaan (3.13) diasumsikan bahwa semua kanal membawa bit 1.
didefenisikan sebagai N waktu dari Pin karena ada satu gate di state
ON untuk setiap grup dari gate.
adalah daya keluaran dari kanal
panjang gelombang io ketika OXC hanya membawa kanal panjang gelombang io,
seperti ketika tidak ada crosstalk.
2
didapat dari,
+
.
Universitas Sumatera Utara
(3.13)
Sejak kanal panjang gelombang io akan membawa bit 1 atau bit 0 pada
beberapa waktu singkat, persamaan (3.13) telah dimodifikasi. Jika kanal panjang
gelombang io membawa bit 0, kemudian persamaan (3.13) diturunkan ke
persamaan (3.14) [3].
(3.14)
ketika kanal panjang gelombang io membawa bit 0 dapat
dituliskan sebagai,
. Rumus untuk crosstalk relative didapat dari :
Universitas Sumatera Utara
Cross talk =
(3.15)
Untuk mengkonversikan crosstalk ke satuan dB, digunakan persamaan
3.16 [3]:
Crosstalk (dB) = 10 log(Cross talk)
(3.16)
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISIS CROSSTALK PADA OPTICAL CROSS CONNECT
MENGGUNAKAN WAVELENGTH CONVERTER
4.1
Umum
Tugas Akhir ini bertujuan untuk menganalisis nilai crosstalk pada suatu
optical cross connect menggunakan wavelength converter. Adapun topologi OXC
yang dianalisis adalah topologi OXC yang didasarkan pada kombinasi space dan
wavelength switch, seperti yang telah dibahas pada Bab III. Pada bab ini akan
dianalisis crosstalk terhadap jumlah panjang gelombang per serat, jumlah serat
masukan dan daya input.
4.2
Analisis Crosstalk pada Optical Cross Connect Menggunakan
Wavelength Converter terhadap Jumlah Panjang Gelombang
Dari model Optical Cross Connect (OXC) menggunakan wavelength
converter dengan kombinasi space dan wavelength switch pada Gambar 3.11,
maka dapat dihitung crosstalk OXC untuk jumlah panjang gelombang yang
bervariasi (M) : 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 dengan faktor transmisi filter (Tf) yang
bervariasi : -90 dB, -78,571 dB, -67,143 dB, -55,714 dB, -44,286 dB. Dengan
asumsi jumlah serat masukan (N) = 13, rasio pemadaman (
dB,
daya input = -6,88 dBm, maka dapat dihitung crosstalk sebagai berikut :
Daya output dapat diperoleh berdasarkan persamaan (3.13) setelah terlebih
dahulu dilakukan konversi sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Faktor transmisi filter (Tf) = -90 dB = 10-9
Daya input (Pin) = -6,88 dBm = -36,88 dBw = 10-3,688 W
Rasio pemadaman (Rgate) = -46,6 dB = 10-4,66
Crosstalk gate (Xgate) = -0,1 mW = -0,1.10-3 W = -10-4 W
Untuk faktor transmisi filter -90 dB dan M = 2, dapat dihitung nilai
crosstalk OXC sebagai berikut :
dB
hasil analisis dapat dilihat pada tabel 4.1 :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1
Hasil analisis crosstalk OXC terhadap jumlah panjang gelombang
Tf (dB)
-90
-90
-90
-90
-90
-90
-90
-90
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
M
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
Pout (Watt)
1,82121 x 10-04
1,82092 x 10-04
1,82063 x 10-04
1,82034 x 10-04
1,82005 x 10-04
1,81976 x 10-04
1,81947 x 10-04
1,81918 x 10-04
1,8208 x 10-04
1,8197 x 10-04
1,8187 x 10-04
1,8176 x 10-04
1,8165 x 10-04
1,8154 x 10-04
1,8143 x 10-04
1,8133 x 10-04
1,81934 x 10-04
1,81532 x 10-04
1,8113 x 10-04
1,80728 x 10-04
1,80326 x 10-04
1,79924 x 10-04
1,79521 x 10-04
1,79119 x 10-04
1,81385 x 10-04
1,79887 x 10-04
1,78388 x 10-04
1,76889 x 10-04
1,75389 x 10-04
1,73889 x 10-04
1,72388 x 10-04
1,70886 x 10-04
1,79333 x 10-04
1,73755 x 10-04
1,68169 x 10-04
1,62577 x 10-04
1,56977 x 10-04
1,51371 x 10-04
1,45758 x 10-04
1,40138 x 10-04
crosstalk
0,1121
0,1122
0,1123
0,1125
0,1126
0,1128
0,1129
0,1131
0,1123
0,1128
0,1133
0,1138
0,1144
0,1149
0,1154
0,1159
0,1130
0,1149
0,1169
0,1189
0,1208
0,1228
0,1247
0,1267
0,1156
0,1230
0,1303
0,1376
0,1449
0,1522
0,1595
0,1668
0,1257
0,1529
0,1801
0,2073
0,2346
0,2620
0,2893
0,3167
crosstalk (dB)
-9,5036
-9,4981
-9,4927
-9,4872
-9,4818
-9,4763
-9,4709
-9,4655
-9,4961
-9,4758
-9,4556
-9,4355
-9,4155
-9,3956
-9,3758
-9,3560
-9,4685
-9,3938
-9,3204
-9,2482
-9,1771
-9,1072
-9,0384
-8,9707
-9,3668
-9,1009
-8,8503
-8,6132
-8,3884
-8,1746
-7,9074
-7,7759
-9,0066
-8,1560
-7,4441
-6,8320
-6,2950
-5,8166
-5,3852
-4,9923
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 4.1 di atas, maka dapat diperoleh data hasil analisis dalam
bentuk grafik yang menggambarkan pengaruh kenaikan jumlah panjang
gelombang terhadap crosstalk OXC, yaitu seperti yang tampak pada Grafik 4.1.
Crosstalk vs Jumlah Panjang Gelombang
0
crosstalk (dB)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tf(dB)=-90
-4
Tf(dB)=-78,571
Tf(dB)=-67,143
-6
Tf(dB)=-55,714
-8
-10
Tf(dB)=-44,286
Jumlah Panjang Gelombang
Grafik 4.1 Grafik hubungan antara jumlah panjang gelombang dengan crosstalk
OXC
Berdasarkan Grafik 4.1 di atas, dapat dilihat bahwa kenaikan faktor
transmisi filter (Tf) sebanding dengan jumlah panjang gelombang (M) yang
mengakibatkan kenaikan crosstalk OXC. Dengan kata lain, besarnya crosstalk
OXC dipengaruhi oleh besarnya jumlah panjang gelombang (M) dan faktor
transmisi filter (Tf).
4.3
Analisis Crosstalk pada Optical Cross Connect menggunakan
Wavelength Converter Terhadap Jumlah Serat Masukan
Sekarang akan dihitung nilai crosstalk OXC untuk jumlah serat masukan
(N) yang bervariasi : 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 dengan rasio pemadaman (Rgate)
yang bervariasi : -90 dB, -78,571 dB, -67,143 dB, -55,714 dB, -44,286 dB, -
Universitas Sumatera Utara
32,857. Dengan asumsi Tf = -37 dB, Xgate = -0,1 mW, daya input = -6,88 dBm,
jumlah kanal panjang gelombang dalam satu serat (M) = 16, maka dapat dihitung
crosstalk sebagai berikut :
Untuk rasio pemadaman (Rgate) = -90 dB dan N = 2, dapat dihitung nilai
crosstalk OXC sebagai berikut :
dB
hasil analisis dapat dilihat pada tabel 4.2 :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2
Hasil analisis crosstalk OXC terhadap jumlah serat masukan
Rgate (dB)
-90
-90
-90
-90
-90
-90
-90
-90
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-78,571
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-67,143
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-55,714
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-44,286
-32,857
-32,857
-32,857
-32,857
-32,857
-32,857
-32,857
-32,857
N
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
2
4
6
8
10
12
14
16
Pout (Watt)
1,8212 x 10-04
1,8209 x 10-04
1,8206 x 10-04
1,8203 x 10-04
1,8200 x 10-04
1,8197 x 10-04
1,8194 x 10-04
1,8191 x 10-04
1,1865 x 10-04
1,1851 x 10-04
1,1837 x 10-04
1,1823 x 10-04
1,1808 x 10-04
1,1794 x 10-04
1,1780 x 10-04
1,1766 x 10-04
1,1846 x 10-04
1,1793 x 10-04
1,1740 x 10-04
1,1687 x 10-04
1,1634 x 10-04
1,1581 x 10-04
1,1528 x 10-04
1,1475 x 10-04
1,1774 x 10-04
1,1576 x 10-04
1,1379 x 10-04
1,1181 x 10-04
1,0983 x 10-04
1,0785 x 10-04
1,0586 x 10-04
1,0388 x 10-04
1,1503 x 10-04
1,0767 x 10-04
1,0028 x 10-04
9,29 x 10-05
8,54 x 10-05
7,79 x 10-05
7,05 x 10-05
6,29 x 10-05
1,0486 x 10-04
7,73 x 10-05
4,94 x 10-05
2,11 x 10-05
-7,54 x 10-06
-3,65 x 10-06
-6,59 x 10-05
-9,56 x 10-05
crosstalk
0,11211
0,11225
0,11239
0,11253
0,11267
0,11281
0,11296
0,11310
0,42151
0,42221
0,42290
0,42359
0,42428
0,42498
0,42567
0,42636
0,42246
0,42504
0,42762
0,43021
0,43279
0,43537
0,43796
0,44054
0,42598
0,43561
0,44524
0,45489
0,46454
0,47420
0,48387
0,49355
0,43915
0,47507
0,51111
0,54727
0,58357
0,61999
0,65653
0,69320
0,48873
0,62310
0,75923
0,89712
1,03676
1,17816
1,32131
1,46622
crosstalk (dB)
-9,50362
-9,49816
-9,49270
-9,48725
-9,48181
-9,47637
-9,47094
-9,46552
-3,75188
-3,74475
-3,73763
-3,73052
-3,72343
-3,71634
-3,70927
-3,70221
-3,74216
-3,71570
-3,68940
-3,66324
-3,63724
-3,61139
-3,58568
-3,56012
-3,70608
-3,60904
-3,51403
-3,42096
-3,32977
-3,24036
-3,15268
-3,06665
-3,57385
-3,23246
-2,91488
-2,61795
-2,33909
-2,07618
-1,82744
-1,59138
-3,10929
-2,05439
-1,19624
-0,47150
0,15678
0,71203
1,21004
1,66198
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 4.2, maka dapat diperoleh data hasil analisis dalam bentuk
grafik yang menggambarkan pengaruh kenaikan jumlah serat masukan terhadap
crosstalk OXC, yaitu seperti yang tampak pada Grafik 4.2.
Crosstalk vs Jumlah Serat Masukan
4
2
crosstalk (dB)
0
-2 2
Rgate(dB)=-90
4
6
8
10
12
14
16
Rgate(dB)=-78,571
-4
Rgate(dB)=-67,143
-6
Rgate(dB)=-55,714
-8
Rgate(dB)=-44,286
Rgate(dB)=-32,857
-10
-12
Jumlah Serat Masukan
Grafik 4.2 Grafik hubungan antara jumlah serat masukan dengan crosstalk OXC
Berdasarkan Grafik 4.2 di atas, dapat dilihat bahwa kenaikan Rgate
sebanding dengan jumlah serat mengakibatkan kenaikan crosstalk OXC. Dengan
kata lain, besarnya crosstalk OXC dipengaruhi oleh banyak jumlah serat masukan
(N) dan besarnya rasio pemadaman (Rgate).
4.4
Analisis Crosstalk pada Optical Cross Connect Menggunakan
Wavelength Converter Terhadap Daya Input
Sekarang akan dihitung nilai crosstalk OXC untuk daya input (Pin) yang
bervariasi : -30 dB, -25 dB, -20 dB, -15 dB, -10 dB, -5 dB, dengan transmisi filter
(Tf) yang bervariasi : -84,286 dB, -72,857 dB, -61,429 dB, -50 dB, -38,571 dB,
27,143 dB,-15,71 dB. Dengan asumsi N = 13, M = 16, Xgate = -0,1 mW, Rgate = 46,6 dB, maka dapat dihitung crosstalk sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Untuk transmisi filter (Tf) = -84,286 dB dan Pin = -30 dBm = -60 dB = 10-6
, dapat dihitung nilai crosstalk OXC sebagai berikut :
dB
hasil analisis dapat dilihat pada table 4.3.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3
Hasil analisis crosstalk OXC terhadap daya input
Tf (dB)
-84,286
-84,286
-84,286
-84,286
-84,286
-84,286
-72,857
-72,857
-72,857
-72,857
-72,857
-72,857
-61,429
-61,429
-61,429
-61,429
-61,429
-61,429
-50
-50
-50
-50
-50
-50
-38,571
-38,571
-38,571
-38,571
-38,571
-38,571
-27,143
-27,143
-27,143
-27,143
-27,143
-27,143
-15,71
-15,71
-15,71
-15,71
-15,71
-15,71
Pin (dBm)
-30
-25
-20
-15
-10
-5
-30
-25
-20
-15
-10
-5
-30
-25
-20
-15
-10
-5
-30
-25
-20
-15
-10
-5
-30
-25
-20
-15
-10
-5
-30
-25
-20
-15
-10
-5
-30
-25
-20
-15
-10
-5
Pout (Watt)
8,86 x 10-07
2,80 x 10-06
8,86 x 10-06
2,80 x 10-05
8,86 x 10-05
2,80 x 10-04
8,80 x 10-07
2,78 x 10-06
8,80 x 10-06
2,78 x 10-05
8,80 x 10-06
2,78 x 10-04
8,60 x 10-07
2,72 x 10-06
8,60 x 10-06
2,72 x 10-05
8,60 x 10-05
2,72 x 10-04
7,82 x 10-07
2,47 x 10-06
7,82 x 10-06
2,47 x 10-05
7,82 x 10-05
2,47 x 10-04
4,92 x 10-07
1,56 x 10-06
4,92 x 10-06
1,56 x 10-05
4,92 x 10-05
1,55 x 10-04
-6,06 x 10-07
-1,92 x 10-06
-6,06 x 10-06
-1,92 x 10-05
-6,06 x 10-05
-1,92 x 10-04
-4,92 x 10-06
-1,56 x 10-05
-4,92 x 10-05
-1,56 x 10-04
-4,93 x 10-04
-1,56 x 10-03
Crosstalk
0,11408
0,11408
0,11408
0,11408
0,11408
0,11408
0,11965
0,11965
0,11965
0,11965
0,11965
0,11965
0,14043
0,14043
0,14043
0,14043
0,14043
0,14043
0,21798
0,21798
0,21798
0,21798
0,21798
0,21798
0,50819
0,50819
0,50819
0,50819
0,50819
0,50819
1,60588
1,60588
1,60588
1,60588
1,60588
1,60588
5,92307
5,92307
5,92307
5,92307
5,92307
5,92307
crosstalk (dB)
-9,4278
-9,4278
-9,4278
-9,4278
-9,4278
-9,4278
-9,2207
-9,2207
-9,2207
-9,2207
-9,2207
-9,2207
-8,5253
-8,5253
-8,5253
-8,5253
-8,5253
-8,5253
-6,6159
-6,6159
-6,6159
-6,6159
-6,6159
-6,6158
-2,9397
-2,9397
-2,9397
-2,9397
-2,9397
-2,9397
2,0571
2,0571
2,0571
2,0571
2,0571
2,0571
7,7254
7,7254
7,7254
7,7254
7,7254
7,7254
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 4.3, maka dapat diperoleh data hasil analisis dalam bentuk
grafik yang menggambarkan pengaruh kenaikan daya input terhadap crosstalk
OXC, yaitu seperti yang tampak pada Grafik 4.3.
crosstalk(dB)
Crosstalk vs Daya Input
-40
-30
-20
-10
Daya Input (dBm)
10
8
6
4
2
0
-2 0
-4
-6
-8
-10
-12
Tf(dB)=-84,286
Tf(dB)=-72,857
Tf(dB)=-61,429
Tf(dB)=-50
Tf(dB)=-38,571
Tf(dB)=-27,143
Tf(dB)=-15,71
Grafik 4.3 Grafik hubungan antara daya input dengan crosstalk OXC
Berdasarkan Grafik 4.3 di atas, dapat dilihat bahwa kenaikan daya input
tidak mengakibatkan kenaikan crosstalk OXC. Kenaikan crosstalk berbanding
lurus dengan kenaikan faktor transmisi filter (Tf).
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari pembahasan dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan bahwa:
1.
Kinerja suatu OXC salah satunya ditentukan oleh besarnya crosstalk yang
terjadi pada OXC tersebut.
2.
Besarnya crosstalk yang terjadi pada suatu OXC yang didasarkan pada
kombinasi space dan wavelength switch tidak dipengaruhi oleh besarnya daya
input yang diberikan, melainkan oleh crosstalk yang disebabkan oleh masingmasing komponennya.
3.
Untuk nilai Tf = -90 dB dan M = 2 memberikan nilai crosstalk = -9,5036 dB.
Untuk Tf = -44,286 dB dan M = 16 memberikan nilai crosstalk = -4,9923 dB.
Sehingga kenaikan nilai Tf dan M berbanding lurus dengan kenaikan
crosstalk.
4.
Untuk nilai Rgate = -90 dB dan N = 2 memberikan nilai crosstalk = -9,5032
dB. Untuk nilai Rgate = -32,857 dB dan N = 16 memberikan nilai crosstalk =
1,66198 dB. Sehingga kenaikan nilai Rgate dan N berbanding lurus dengan
kenaikan crosstalk.
5.
Untuk nilai Tf = -84,286 dB dan Pin = -30 dBm memberikan nilai crosstalk =
-9,4278 dB. Untuk Tf = -15,71 dB dan Pin = -5 dBm memberikan nilai
Universitas Sumatera Utara
crosstalk = 7,7254 dB. Sehingga kenaikan nilai Tf berbanding lurus dengan
kenaikan crosstalk.
5.2 Saran
Untuk pengembangan yang lebih lengkap dalam analisis crosstalk OXC
ini, penulis memberikan beberapa saran sebagai berikut :
1.
Analisis dilakukan untuk topologi OXC yang berbeda
2.
Analisis dilakukan dengan mengikutsertakan parameter yang belum dibahas
pada Tugas Akhir ini, seperti Bit Error Rate (BER)
Universitas Sumatera Utara