Analisis pengaruh crosstalk pada sistem komunikasi Serat optik terhadap jaringan dense wavelength Division multiplexing (dwdm) Chapter III V

Teks penuh

(1)

BAB III

CROSSTALK PADA JARINGAN DWDM

3.1 Umum

Crosstalk 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). Crosstalk 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.

Crosstalk biasanya disebut sebagai kondisi “Kasus Terburuk”. Disinilah sinyal dalam satu saluran yang tepat diperbolehkan di tepi band. Crosstalk 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.

(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].

3.2.1 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),

(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.

(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 mach-zehnder

(5)

Perusakan daya ini dinyatakan sebagai crosstalk dan sebaiknya bernilai kecil (< -20 dB) untuk memberikan kinerja sistem yang memuaskan[10].

3.2.2 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

(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. Crosstalk perangkat space switch ini untuk ukuran 2x2 bernilai -40 dB[10].

(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.

(8)

3.4 Analisa Sistem

Untuk menghitung crosstalk pada kanal masukan dan kanal keluaran dapat digunakan Persamaan 3.1[11] :

(3.1) Dimana :

M : kanal masukan

b : Perbandingan tinggi puncak suatu sinyal N : Kanal keluaran

Rd : Detektor Respon Ps : Daya Input Sinyal

adj

 : Crosstalk efektif kanal yang berdekatan

nonadj

 : Crosstalk efektif kanal yang tidak berdekatan

Xswitch : Nilai Crosstalk ( dalam satuan linier ) pada suatu optical switch

Crosstalk ASE (Amplified Spontaneous emission) adalah Crosstalk 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] :

(9)

c : kecepatan cahaya (3 × 108) : panjang gelombang

BW : lebar pita (hertz)

3.5 Crosstalk 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). 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. Gambar 3.7 memperlihatkan interband dan intraband crosstalk

(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). 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 DWDM jika kanal-kanal dengan frekuensi carrier yang sama digabungkan.

Crosstalk 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.

(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, masing-masing 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. 1

Gambar 3.9 Intrarchannel Crosstalk pada sistem DWDM

3.6 Derau ( Noise )

(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 Crosstalk 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 Crosstalk 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, Rd = 0,85, Eadj = 0,5 dan Enonadj =0,5 dari diambil dari referensi [9]. Maka nilai crosstalk dapat dihitung dengan Persamaan (3.1) sebagai berikut:

Ps= -8 dBm=10-3.8 W M = 6,10,14,18,22

N = 5,10,15,20,25

(13)

= (6)(1)2(0,85)2(10-3.8)2{2(0,5)+(5-3)0,5+0,01}

(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.

(15)

4.3 Analisis Crosstalk Terhadap Daya Input

Dari model Optical Cross Connect (OXC) dengan kombinasi switch pada Gambar 3.6, maka dapat dihitung nilai Crosstalk 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, Rd = 0,85, Eadj = 0,5 dan Enonadj =0,5 dari diambil dari referensi [9]. Maka nilai crosstalk dapat dihitung dengan Persamaan (3.1) sebagai berikut:

Ps= -6 dBm=10-3.6 W

(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 Crosstalk Terhadap Gain dan Bandwidth

(17)

=1550x10-9 dari diambil dari referensi [9]. Maka nilai crosstalk dapat dihitung dengan Persamaan (3.2) sebagai berikut:

00019

Tabel 4.3 Hasil Analisis Crosstalk OXC terhadap Gain dan Bandwidth

(18)

Untuk Gain= 5 dB

(19)

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Crosstalk OXC terhadap Gain dan Bandwidth

Berdasarkan grafik Gambar 4.3 maka diperoleh bahwa untuk Gain = 20 dB dengan Bandwidth (Bw)= 20 Hz maka crosstalk = -166,7 dB. Jika Gain =10 dB dengan Bandwidth (Bw) = 20 Hz maka crosstalk = -171,9 dB. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar Gain (G) dengan Bandwidth (Bw ) tetap maka crosstalk semakin besar.

(20)

BAB V KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

Dari pembahasan dan analisis yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Crosstalk 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

Figur

Gambar 3.1 Definisi Crosstalk

Gambar 3.1

Definisi Crosstalk p.1
Gambar 3.2 Demultiplexer yang berdasarkan kisi yang dibuat dari (a) sebuah

Gambar 3.2

Demultiplexer yang berdasarkan kisi yang dibuat dari (a) sebuah p.3
Gambar 3.3 Multiplexer empat kanal yang didasarkan pada interferometer mach-

Gambar 3.3

Multiplexer empat kanal yang didasarkan pada interferometer mach- p.4
Gambar 3.4 Optical switch MEMS 8 x 8 dengan cermin mikro yang bebas

Gambar 3.4

Optical switch MEMS 8 x 8 dengan cermin mikro yang bebas p.5
Gambar 3.5 Contoh optical switch yang didasarkan pada : (a) semiconductor

Gambar 3.5

Contoh optical switch yang didasarkan pada : (a) semiconductor p.6
Gambar 3.6 Ilustrasi Skematik konvensional OXC

Gambar 3.6

Ilustrasi Skematik konvensional OXC p.7
Gambar 3.7  Interband dan Intraband Crosstalk

Gambar 3.7

Interband dan Intraband Crosstalk p.9
Gambar 3.8 Interchannel Crosstalk pada sistem DWDM

Gambar 3.8

Interchannel Crosstalk pada sistem DWDM p.10
Gambar 3.9 Intrarchannel Crosstalk pada sistem DWDM

Gambar 3.9

Intrarchannel Crosstalk pada sistem DWDM p.11
Tabel 4.1 Hasil Analisis Crosstalk OXC terhadap Kanal Masukan dan

Tabel 4.1

Hasil Analisis Crosstalk OXC terhadap Kanal Masukan dan p.13
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara crosstalk OXC dengan kanal masukan dan

Gambar 4.1

Grafik hubungan antara crosstalk OXC dengan kanal masukan dan p.14
Tabel 4.2 Hasil Analisis crosstalk terhadap Daya Input

Tabel 4.2

Hasil Analisis crosstalk terhadap Daya Input p.15
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara crosstalk OXC dengan daya Input

Gambar 4.2

Grafik hubungan antara crosstalk OXC dengan daya Input p.16
Tabel 4.3 Hasil Analisis Crosstalk OXC terhadap Gain dan Bandwidth

Tabel 4.3

Hasil Analisis Crosstalk OXC terhadap Gain dan Bandwidth p.17
grafik yang menggambarkan pengaruh crosstalk OXC terhadap Gain dan

grafik yang

menggambarkan pengaruh crosstalk OXC terhadap Gain dan p.18
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Crosstalk OXC terhadap Gain dan Bandwidth

Gambar 4.3

Grafik hubungan antara Crosstalk OXC terhadap Gain dan Bandwidth p.19

Referensi

Memperbarui...