ANALISIS KINERJA JARINGAN FTTH (
FIBER TO THE
HOME
)
DI JALAN LOTUS PERUMAHAN CEMARA ASRI MEDAN
Muhammad Fachri, M. ZulfinKonsentrasi Teknik Telekomunikasi, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail: fachriaxcel92@gmail.com
Abstrak
Fiber to the home ( FTTH) merupakan suatu bentuk penghantaran serat optik dari pusat penyedia (provider) ke kawasan pengguna dengan menggunakan serat optik sebagai medium penghantaran. Teknologi ini digunakan untuk mendapatkan layanan yang dikenal dengan istilah triple play services yaitu layanan akan akses internet yang cepat, suara dan video dalam satu infrastruktur pada unit pelanggan. Tulisan ini menganalisis kinerja jaringan FTTH menggunakan teknologi GPON (Gigabit Passive Optical Network) di Jalan Lotus Perumahan Cemara Asri. Dalam analisis kinerjanya, parameter yang dianalisis power link budget,power margin dan rise time budget. Hasil dari analisis kinerja FTTH di Jalan Lotus Perumhan Cemara Asri Medan, bahwa dari perhitungan untuk uplink
(1310 nm) menghasilkan redaman sebesar 18,9 dB dan untuk downlink (1490 nm) sebesar 18,7 dB sedangkan
uplink (850 nm) menghasilkan redaman sebesar 22,8 dB dan untuk downlink (1300 nm) sebesar 19,9 dB. Nilai
power margin menghasilkan nilai yang masih berada di atas nol dB (tidak negatif) sehingga mengindikasikan bahwa link memenuhi kelayakan power link budget. Nilai rise time total untuk uplink (1310 nm) sebesar 0,25 ns yang masih di bawah waktu total bit rates sebesar 0,583 ns, sedangkan untuk downlink (1490 nm) sebesar0,251 ns yang masih di bawah waktu total bit rates sebesar 0,292 ns. Nilai rise time total untuk uplink(850 nm) sebesar 0,346 ns yang masih di bawah waktu total bit rates sebesar 15,6 ns, sedangkan untuk downlink (1300 nm) sebesar 0,253 ns yang masih di bawah waktu total bit rates sebesar 7 ns.
Kata Kunci : Serat Optik, FTTH, GPON 1. Pendahuluan
Fiber to the home ( FTTH) merupakan suatu bentuk penghantaran serat optik dari pusat penyedia (provider) ke kawasan pengguna dengan menggunakan serat optik sebagai medium penghantaran. Perkembangan teknologi ini tidak terlepas dari kemajuan perkembangan teknologi serat optic yang dapat mengantikan penggunaan kabel konvensional. Dan juga didorong oleh keinginan untuk mendapatkan layanan yang dikenal dengan istilah Triple Play Services yaitu layanan akan akses internet yang cepat, suara (jaringan telepon atau PSTN) dan video dalam satu infrastruktur pada unit pelanggan.
2. Dasar Sistem Komunikasi Serat Optik
Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan digunakan untuk
mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, dan juga karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Pada prinsipnya serat optik
memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya[1].
Prinsip dasar dari sistem komunikasi serat optik adalah pengiriman sinyal informasi dalam bentuk sinyal cahaya. Pemancar kabel serat optik dan penerima merupakan komponen dasar yang digunakan dalam sistem komunikasi serat optik. Pemancar berfungsi untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal optik, kabel serat optik berfungsi sebagai media transmisi dan penerima berfungsi untuk mengubah sinyal optik yang diterima menjadi sinyal listrik kembali. Proses pengiriman informasi yang melalui serat optik menggunakan prinsip pemantulan sinyal optik yang berupa cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Secara umum, konfigurasi sistem transmisi serat optik ditunjukkan pada Gambar 1[2].
Gambar 1. Konfigurasi Sistem Transmisi Serat Optik
Sebagai salah satu media transmisi yang berkembang pesat saat ini, serat optik menjadi pilihan utama dalam pemakaian media transmisi. Adapun keuntungan dan kerugian dari serat optik akan dijelaskan pada bagian berikut[3].
Keuntungan dari serat optik yaitu:
a. Lebih murah. Pembuatan kabel serat optik memerlukan bahan-bahan yang relatif murah.
b. Lebih Tipis. Serat Optik memiliki ukuran diameter yang lebih kecil dari tembaga. c. Kapasitas muatan lebih besar. Serat optik
dapat membawa data-data yang besar. d. Penurunan sinyal lebih kecil.
e. Daya lebih sedikit. f. Ringan
g. Fleksibel.
Kerugian dari serat optik yaitu: a. Tidak menyalurkan energi listrik. b. Pada sistem repeater, transmitter dan
receiver perlu mengubah energi listrik menjadi optik dan sebaliknya.
c. Perangkat terminasi yang mahal. d. Perbaikan lebih sulit.
Dalam melakukan perhitungan kinerja transmisi serat optik, parameter yang dilakukan untuk mendapatkan sistem yang layak sehingga hasil analisis yang diperoleh dapat diimplementasikan dilapangan.
Adapun parameter untuk menganalisis kinerja transmisi serat optik dijelaskan pada bagian berikut.
2.1. Power Link Budget
Power link budget adalah besarnya daya yang diperlukan untuk dapat mentransmisikan data atau informasi dari satu titik ke titik lainnya, dimana selama proses transmisi akan terjadi redaman. Perhitungan power link budget bertujuan untuk menghitung anggaran daya yang diperlukan sehingga level daya terima tidak kurang dari sensitivitas minimum. Margin daya adalah daya yang masih tersisa dari power transmit setelah dikurangi dari loss selama proses pentransmisian, pengurangan dengan nilai safety margin dan pengurangan dengan nilai sensitifitas receiver. Margin daya disyaratkan harus memiliki nilai lebih dari 0 (nol). Gambar 2 memperlihatkan power link budget[4].
Gambar 2. Power Link Budget
Dari Gambar 2 diperoleh persamaan redaman total dan margin daya yang
ditunjukkan oleh Persamaan 1 dan 2.
αtotal = L x αf + Nc x αc +Ns x αs + Nsp x αsp (1) M = ( Ptx – Prx) - α total - Ms (2)
Dimana :
αtotal = total redaman (dB) L = panjang serat optik (km) αf = redaman serat optik (dB) Nc = jumlah connector
αc = redaman connector (dB/connector) Ns = jumlah sambungan
αs =redaman sambungan (dB/sambungan) Nsp = jumlah splitter
αsp = redaman splitter (dB/splitter) M = margin daya (dB)
Ptx = optical transmit power (dBm) Prx = sensitivitas receiver (dBm) αtotal = total redaman (dB)
Ms = safety margin (dB)
2.2. Rise Time Budget
Rise Time Budget merupakan metode untuk menentukan batasan dispersi suatu link serat optik yang bertujuan untuk mengetahui kerja jaringan secara keseluruhan telah tercapai dan mampu memenuhi kapasitas kanal yang diinginkan. Umumnya degradasi total waktu transisi dari link digital tidak melebihi 70 persen dari satu periode bit NRZ (Non-retum-to-zero) atau 35 persen dari satu periode bit untuk data RZ (return-to-zero). Untuk menentukan pembatasan dispersi link serat optik dan rise time sistem keseluruhan ditunjukkan pada Persamaan 3 dan 4.
tr = + + (3)
tf = D x σλ x L (4)
Dimana :
tr = rise time total (ns) trx = rise time receiver (ns) ttx = rise time transmitter (ns) tf = dispersi chromatic (ns) D = koefisien dispersi (ps/(nm.km) σλ = lebar spectrum (nm)
L = panjang serat optik (km)
Setelah perhitungan rise time total diperoleh, maka dibandingkan dengan bit rates( tr ) dengan format NRZ seperti ditunjukkan pada Persamaan 5 dan 6.
Tsys < Tr (5) Dimana:
= , (6)
Bit rates yang didapat dari standard ISO baik downstream maupun upstream. Untuk memenuhi rise time budget, rise time total harusnya lebih kecil dari bit rate [4].
3. Metode Penelitian
Penelitian ini mengambil jarak ONT terjauh dari STO Pulau Brayan sampai Jalan Lotus Perumahan Cemara Asri tepatnya pada rumah No. 88 QQ karena jika pelanggan terjauh sudah layak linknya, maka pelanggan yang lebih dekat sudah memenuhi standarisasi. Adapun daftar perangkat yang dipakai dapat dilihat di Tabel 1.
Tabel 1. Daftar perangkat yang digunakan
Dari Tabel 1 terlihat perangkat yang digunakan untuk menganalisis FTTH.
Ada beberapa perangkat dan spesifikasi GPON yaitu :
a. OLT (Optical Line Termination)
OLT merupakan perangkat yang menyediakan interface antara sistem PON dengan penyedia layanan (service provider) data, video, dan jaringan telepon yang dihubungkan ke satu atau lebih ODN.
b. ONT (Optical Network Termination) ONT menyediakan interface antara jaringan optik dengan pelanggan. Sinyal optik yang ditransmisikan melalui ODN diubah oleh ONT menjadi sinyal listrik yang diperlukan untuk pelayanan pelanggan. Pada arsitektur FTTH, ONT berada diletakkan di pelanggan.
No. Perangkat Jumlah
1 OLT 1 unit 2 Kabel FO 1,946 km 3 ODC 1 buah 4 Passive Splitter 1:4 4 buah 6 ODP 10 buah 7 Passive Splitter 1:8 10 buah 9 ONT 80 buah 10 Konektor SC 190 buah 11 Sambungan Splice 80 buah
c. Konektor
Konektor optik merupakan salah satu perlengkapan kabel serat optik yang berfungsi sebagai penghubung serat.
d. Splitter
Splitter merupakan komponen pasif yang dapat memisahkan daya optik dari satu input serat ke dua atau beberapa output serat. Splitter juga dapat berfungsi untuk merutekan dan mengkombinasikan berbagai sinyal optik. e. Serat Optik
Serat optik yang digunakan adalah fiber optik yang sesuai dengan standar ITU-T G.652, ITU-T G.657(Singlemode Fiber) dan ITU-T G.651(Multimode Fiber)[5].
Alur analisis jaringan akses FTTH di Jalan Lotus Perumahan Cemara Asri Medan dapat dilihat dengan flowchart pada Gambar 3.
Gambar 3. Flowchart Perencanaan FTTH 4. Analisis Kinerja Jaringan FTTH
Konfigurasi jaringan FTTH di Jalan Lotus Perumahan Cemara Asri Medan yang terdiri OLT, ODC, ODP, ONT, splitter 1:4 dan splitter 1:8. Jarak dari OLT sampai ke ODC yaitu 1,46 km, dari ODC ke ODP yaitu 0,406 km dan ODP ke ONT yaitu 0,008 km dapat ditunjukan pada Gambar 4.
Gambar 4. Konfigurasi Jaringan FTTH di Jalan Lotus Perumahan Cemara Asri Medan Dari Gambar 5 terlihat konfigurasi fiber to the home (FTTH) di Jalan Lotus Perumahan Cemara Asri Medan.
4.1.Power Link Budget
Adapun parameter – parameter pendukung perhitungan power link budget adalah : 1. Daya keluaran transmitter : 5 dBm 2. Sensitivitas receiver : -28 dBm 3. Panjang gelombang :1310 nm
(uplink) dan 1490nm (downlink) singlemode
850 nm (uplink) dan 1300 nm (downlink) multimode 4. Redaman G.652 dan G.651 :0,28 dB(1490 nm) dan 0,35 dB (1310 nm) 2 dB (850 nm) dan 0,5 dB (1300 nm) 5. Redaman Splitter : 7,8 dB (1:4), dan 10,1 dB (1:8) 6. Redaman splice : 0,1 dB/splice 7. Redaman konektor : 0,05dB/km (singlemode ) dan 0,2 dB/km (multimode) 8. Panjang serat optik (jarak) : 1,946 km
9. Jumlah splice : 1
splice
10.Jumlah konektor : 5 buah 11.Margin safety (Ms) : 3 dB
Perhitungan redaman total dan margin daya dapat dilakukan dengan parameter pendukung power link budget yang menggunakan Persamaan 7 dan 8.
αtotal = L x αf + Nc x αc +Ns x αs + Nsp x αsp (7) M = ( Ptx – Prx) - α total - Ms (8)
Dengan menggunakan Persamaan 7 dan 8 dapat dilihat hasil perhitungan yang ditunjukan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil analisis redaman total dan margin daya
Nilai dari keempat power link budget tersebut berada dibawah nilai maksimum sebesar 28 dB sedangkan keempat power margin menghasilkan nilai yang masih berada di atas nol dB (tidak negatif) sehingga mengindikasikan bahwa link memenuhi kelayakan power link budget.
4.2.Rise Time Budget
Adapun parameter – parameter pendukung perhitungan rise time budget adalah :
1. Panjang gelombang: 1310nm (uplink) dan 1490nm (downlink) singlemode
850 nm (uplink) dan 1300 nm (downlink) multimode
2. Lebar pektral (S) : 1 nm 3. Rise time transmitter (ttx) : 150 ps 4. Rise time receiver (trx) : 200 ps 5. L (panjang serat optik) : 1,946 km 6. Bit rate pengkodean NRZ :1310nm
(uplink) = 1,2 Gbps 1490 nm (downlink) = 2,4 Gbps 850 nm (uplink) = 45 Mbps dan 1300 nm (downlink) = 100 Mbps 7. Koefisien Chromatic (D) :1310 nm(uplink) = 3,5 ps/(nm.km), 1490 nm (downlink) = 13,64 ps/(nm.km), 850 nm (uplink) = 120 ps/(nm.km), 1300 nm (downlink) = 6 ps/(nm.km)
Perhitungan rise time budget dapat dilakukan dengan parameter pendukung rise time budget yang menggunakan Persamaan 9 dan 10.
tr = + + (9)
tf = D x σλ x L (10) Dengan menggunakan Persamaan 9 dan 10 dapat dilihat hasil perhitungan yang ditunjukan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil analisis rise time budget
Dari keempat panjang gelombang tersebut perhitungan didapat bahwa < sehingga sistem layak digunakan.
5. Kesimpulan
Berdasarkan analisa jaringan akses FTTH di Jalan Lotus Perumahan Cemara Asri Medan dapat disimpulkan bahwa:
1. Power link budget uplink dan downlink yang dianalisis masih dapat diimplementasikan karena niali redamannya masih dibawah 28 dB.
2. Margin daya yang dianalisis memiliki nilai diatas nol (M > 0).
3. Nilai rise time total downlink dan uplink dikategorikan layak dengan pengkodean NRZ karena masih dibawah waktu total bit rates masing-masing.
Daftar Pustaka
[1] “Jofania. Dasar Serat Optik”, http://jofania.wordpress.com (diakses tanggal 12 Oktober 2013).
[2] “Sistem Komunikasi Serat Optik”, http://repository.usu.ac.id (diakses tanggal 18 Oktober 2013).
[3] Nugraha, Andi Rahman. 2006. Serat Optik. Andi Yogyakarta. Yogyakarta. [4] Keisser, Gerd. 2004. Optical Fiber
Communication Third Edition. MacGraw-Hill International Edition. [5] “GPON”,http://renzana.blogspot.com/20
13/01/gpon.html (diakses tanggal 14 Januari 2014)
