Abstrak
Dalam sistem komunikasi data yang dikirimkan sering mengalami 3 hal, yaitu data yang dikirim tidak sampai atau hilang pada saluran, data yang dikirim dapat diterima dengan baik dan kemungkinan ke tiga data diterima tetapi data rusak atau error. Untuk mengantisipasi kejadian yang ke tiga yaitu data dalam kondisi error maka diterapkan pengkodean terhadap pengiriman data.
Oleh karena data yang dikirimkan adalah dalam bentuk sinyal digital maka untuk pengkodean data yang dikirimkan dilakukan dengan membentuk pola data dengan metode tertentu. Terdapat banyak sistem pengkodean yang dibuat diantaranya adalah 2B1Q Unipolar Line Coding, Polar Line Coding, Manchester, Diferensial Manchester, Bipolar Line Coding, Kode Blok (Block Coding), Kode ASCII
Tujuan dari pengkodean terhadap pesan atau yang dikirimkan adalah untuk menjamin bahwa pada akhirnya pesan dapat diterima sesuai dengan pesan yang dikirimkan oleh pengirim baik dari sisi reliabilitas maupun dari integritas data
Beberapa Konsep Dasar Jaringan Access Fiber
Optik
Konsep Multiplexing
Multiplexing merupakan penggabungan beberapa kanal sinyal informasi ke dalam satu kanal informasi dengan tujuan agar sinyal-sinyal informasi tsb dapat dikirimkan secara simultan dalam 1 kanal. Beberapa jenis metoda multiplexing, adalah sbb:
FDM (Frequency Division Multiplexing)
Teknik penggabungan kanal sinyal informasi dengan menggunakan kanal kanal frekuensi yang berbeda. Lihat gambar 1. Prinsipnya adalah n buah kanal dengan frekuensi yang berbeda-beda
TDM (Time Division Multiplexing)
Teknik penggabungan kanal informasi dengan menggunakan bandwidth frekuensi yang sama, namun secara bergantian. Lihat gambar 2. TDM merupakan proses multiplexing dengan cara
WDM (Wavelength Division Multiplexing)
PCM (Pulse Code Modulation)
PCM (Pulse Code Modulation), yaitu proses mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Prosesnya ada 3, yaitu: sampling, quantizing, dan coding. Jenis PCM yang banyak digunakan adalah PCM – 30, berfungsi sebagai analog to digital converter, multiplexing, dan sebagai line coding. Berikut adalah proses PCM-30 :
Bandpass Filter
Proses sampling adalah proses pengambilan sample dari sinyal suara dengan lebar pita frekwensi antara 300- 3400 Hz; di mana proses ini dikerjakan oleh modulator amplitudo. Prinsip kerja dari sampler ini sama seperti pintu/gate atau saklar, yang membuka dan menutup dengan periode waktu yang tertentu dan kontinyu; yang mana membuka dan menutupnya pintu/gate atau saklar ini dikerjakan oleh suatu frekwensi, yang dikenal sebagai frekwensi sampling. Untuk frekwensi sampling ini, seorang ahli Perancis bernama Harry Nyquist telah mengadakan
percobaan-percobaan sbb. :
a) Besar Frekwensi Sampling (Fs) yang digunakan adalah lebih kecil dari 2 x lebar frekwensi suara (2 x BW Finf) :
Quantizing (Kuantisasi)
Proses Pemberian harga terhadap sinyal PAM; yang besarnya – kecilnya disesuai dengan harga tegangan pembanding terdekat
Setiap pulsa akan diletakan kedalam suatu polaritas positif atau
polaritas negatif.
Setiap polaritas dibagi menjadi beberapa segment/sub segment(interval)Kuantisasi ada 2 macam :
Non-uniform (tidak seragam) (Non-linear)
Coding
Coding adalah proses mengubah sinyal PAM menjadi sinyal digital (A – D Converter). Pada PCM-30 berlaku Hukum Companding-A :
a. Setiap pulsa PAM ditempatkan pada polaritas positif atau negatif; dan ditandai dengan huruf “S”
• Untuk Polaritas Positif S = 1 • Untuk Polaritas Negatif S = 0
Setiap segment dibagi menjadi 16 sub-segment (interval); interval ke-0 s/d 15, dan ditandai dengan huruf “WXYZ”
Sehingga sinyal PAM akan berubah menjadi sinyal dengan susunan bitbitnya sbb:
Dalam kaitan dengan proses kuantisasi dan coding ini, dikenal adanya hukum companding; dan didalam PCM-30 berlaku Hukum Companding “A”, yang mempunyai aturan sbb. :
dengan satu digit “0”.
2. Setiap Polaritas dibagi menjadi 8 segment; yang ditandai dengan tiga digit “0” dan/atau “1”, dengan nomor mulai dari “0” s/d “7”.
Fungsi PCM 30 setelah A/D Converter adalah multiplexing : a. Prinsip: Time Division Multiplexing
b. Methode: “Word-by-Word Interleaving” atau “Byte-by-byte Interleaving”; atau “Cyclic Word Interleaving” atau “Cyclic Byte Interleaving”.
c. Menggabungkan :
– 30 kanal telepon 64 kbps, – 1 kanal signalling 64 kbps – 1 kanal FAS 64 kbps.
Menjadi satu deretan sinyal serial 2048 Kbps. d. Setiap kanal menempati satu “Time Slot” (TS) : – TS-0 untuk FAS/Alarm
– TS-1 s/d TS-15 untuk kanal telepon 1 s/d 15 – TS-16 untuk Signalling
– TS-17 s/d TS-31 untuk kanal telepon 16 s/d 30 .
Dan fungsi yang berikutnya adalah: line coding, yaitu konversi sinyal unipolar NRZ 2048 Kbps menjadi sinyal HDB-3:
• Digit “1” dikodekan menjadi tegangan positif atau negatif bergantian, yang polaritasnya selalu berlawan dengan digit “1” sebelumnya
• Digit-0 dikodekan menjadi tegangan 0 volt. • Deretan digit “0” berturutan maksimum 3 buah.
Struktur Frame PCM-30
1. Satu Multi Frame, dengan panjang waktu 1 Multi Frame 2 mS 2. Enam belas Frame, dengan panjang waktu 1 Frame 125 μS 3. 32 TS/Frame, dengan panjang waktu 1 TS 3,9 μ S
4. 8 Bit/TS, dengan panjang waktu 1 bit 488 nS 5. Jumlah bit/Frame 256 bit
6. Jumlah bit/Multi Frame 4096 bit
(frame- 0, 2, 4, dstnya.)
8. Bit MFAS sebanyak 4 bit, dengan susunan 0000; terletak pada bit-1 s/d 4 TS-16, Frame-0.
9. Bit Signalling (4 bit/kanal); pada bit-1 s/d 4, dan bit-5 s/d 8 TS-16, Frame-1 s/d Frame-15
10. Bit Alarm (A1) sinyal 2 Mbit/s terletak pada bit-3 TS-0, Frame-frame ganjil (1, 3,5 dstnya)
11. Bit Alarm (A2) sinyal 64 Kbit/s (Signalling) terletak pada bit-6 TS-16, Frame- 0.
PLESIOCHRONOUS DIGITAL
HIERARCHY (PDH)
Multiplex PDH; dibagi menjadi 2 kelompok, yakni:
1. Order Rendah (Low Order); sering juga disebut sebagai Order Pertama, atau yang paling populer disebut “PCM-30”
2. Order Tinggi (High Order); terdiri dari Order-2, Order-3 dan Order-4
Blok diagram PDH
Cara kerja PDH:
1. Konverter HDB-3/Unipolar NRZ.
Berfungsi untuk mengubah sinyal HDB-3 Bipolar menjadi Sinyal Unipolar NRZ (Sinyal Binary). Sinyal yang diterima dari perangkat sebelumnya adalah sinyal dengan kode saluran HDB-3 Bipolar; oleh rangkaian
Buffer Memory.
Berfungsi untuk menyamakan kecepatan sinyal Unipolar NRZ (Sinyal Binary), dengan kecepatan sinyal Unipolar NRZ lainnya. Buffer Memory akan menyimpan sinyal Unipolar NRZ keluaran dari konverter HDB-3/Unipolar NRZ;
dan kemudian Buffer Memory ini akan mengeluarkan sinyal yang disimpannya berdasarkan clock baca yang datang dari Pembangkit Frekwensi Clock. Dalam hal ini ke-4 Buffer Memory akan menerima clock baca yang berasal dari sumber yang sama, sehingga keluaran dari Buffer Memory akan berupa sinyal yang sudah sinkron antara satu dengan yang lainnya. Lihat Gambar (18).
Multiplex.
Berfungsi menggabungkan 4 sinyal digital yang sudah disinkrronkan oleh Buffer Memory menjadi 1 deretan sinyal serial; untuk addres mana kanal 1, 2, 3, dan mana kanal 4, pada deretan 4 sinyal serial ini akan
kanal akan membentuk 1 word (1 TS).
Lihat Gambar 19
Konverter Unipolar NRZ /Bipolar.
Sinyal hasil multiplexing adalah sinyal Unipolar Non Return to Zero (NRZ).Sinyal ini sebelum ditransmisikan harus diubah terlebih dahulu menjadi sinyal bipolar:
a. HDB-3, untuk PDH Order-2 dan Order-3 b. CMI, untuk PDH Order-4
Lihat Gambar (20).
5. Pembangkit Frekwensi Clock.
Berfungsi untuk membangkitkan frekwnesi clock yang dibutuhkan untuk seluruh proses pada arah kirim.
6. Frame Pattern.
Berfungsi membangkitkan bit-bit Frame Alignment Signal, di mana: ! Untuk Order – II dan Order – III bit-bit FAS sebanyak 10 bit, dengan susunan adalah 1111010000
Oscillator.
Berfungsi sebagai pembangkit utama dari frekwensi clock, yang biasanya berupa X-tall Oscillator.
8. Struktur Frame.
Susunan frame multiplex PDH ini dapat dibedakan menjadi 3 (tiga), yaitu : 1) Struktur Frame Multiplex PDH 8,448 Mbit/s
SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY (SDH)
SDH (Synchronous Digital Hierarchy), adalah multiplex digital yang berfungsi menggabungkan:
1. Sinyal digital 2 Mbit/s, 34 Mbit/s, 140 Mbit/s menjadi : – Sinyal STM-1 (155,52 Mbit/s) atau
– Sinyal STM-4 (622,08 Mbit/s). 2. Sinyal STM-1 menjadi : – Sinyal STM-4, atau
– Sinyal STM-16 (2,48832 Gbit/s). 3. Sinyal STM-4 menjadi :
– Sinyal STM-16,
– Sinyal STM-64 (9,95328 Gbit/s)
4. Sinyal-sinyal PDH dan STM-n menjadi sinyal SDH dengan level yang lebih tinggi.
Fungsi SDH
Mengubah sinyal bipolar PDH input pada tributary port, menjadi sinyal unipolar NRZ.
2. Menempatkan sinyal unipolar NRZ pada containernya masing-masing : a. C-12 untuk sinyal 2048 Kbps.
b. C-3 untuk sinyal 34368 Kbps c. C-4 untuk sinyal 139264 Kbps
3. Melengkapi sinyal-sinyal C-12, C-3 dan C-4 dengan byte-byte : a. Over Head (POH), dan
b. Pointer
4. Menggabungkan sinyal-sinyal yang sudah dilengkapi dengan byte-byte Over Head dan Pointer menjadi satu deretan sinyal serial.
5. Mengubah sinyal hasil multiplexing menjadi :
a. Sinyal Bipolar CMI, untuk STM-1 yang dikirimkan melalui Radio
Gelombang Mikro Digital SDH, atau melalui level SDH yang lebih tinggi. b. Sinyal dengan daya optik untuk STM-1 yang dikirmkan melalui kabel optik.
Cara Kerja SDH:
1. Proses Mapping
a. Mapping Sinyal PDH Kedalam Container (C).
Mapping Sinyal Container Kedalam Virtual Container (VC). Mapping sinyal-sinyal container (C) kedalam Virtual Container (VC) dilakukan dengan cara menambahkan bit-bit (byte) Path Over Head (POH) kedalam sinyal sinyal C. Lihat Gambar 23.
POH ini berfungsi untuk :
– Mengirimkan bit-bit pengecek error
– Mengirimkan indikasi sinyal, normal atau gangguan – Mengirimkan label sinyal
2. Proses Aligning.
a. Aligning VC Kedalam Tributary Unit (TU).
Pointer berfungsi untuk :
– Mengindikasikan awal dari suatu VC
– Menyamakan bit rate VC dengan bit rate TU
– Mengindikasikan kondisi sinyal yang dikirimkan/diterima b. Aligning VC Kedalam Administrative Unit (AU)
Proses aligning sinyal virtual container (VC) kedalam Administrative Unit (AU) dilakukan dengan cara menambahkan bit-bit (byte) Pointer (PTR) kedalam sinyal VC. Proses ini berlaku untuk VC-4. Lihat Gambar 25 berikut.
Proses Multiplexing.
a. Multiplexing TU Menjadi Tributary Unit Group (TUG). i) Multiplexing 3 x TU-12 Menjadi TUG-2
Struktur Frame STM – 1
Frame STM-1 :
1. Kapasitas sebesar 9 baris x 270 kolom = 2.430 byte.
2. Bit Rate STM-1 sebesar 2430 byte x 64 kbit/s = 155,520 Mbit/s 3. Interval waktu untuk setiap Frame sebesar 125 ms atau Frekuensi pengulangan setiap Frame sebesar 8.000 Hz.
Section Over Head (SOH)
Byte SOH yang ditambahkan ke AU-4 berfungsi : 1. Berisi informasi frame STM-1.
2. Informasi monitoring perfomansi section ybs. 3. Maintenance
5. Baris 1 s/d 3 dari SOH digunakan untuk byte RSOH, baris ke-4 untuk Pointer AU-4, dan baris 5 s/d 9 digunakan untuk byte MSOH.
4.3.2. Path Over Head (POH)
Byte POH yang ditambahkan ke VCn berfungsi :
1. Membawa informasi yang dibutuhkan sesuai dengan payload VC-4 yang dikirimkan.
2. Menandai payload yang bersangkutan, dan akan tetap ada sampai payload di-demultiplex.
3. POH terdiri dari 9 byte, yang ditandai dengan J1, B3, C2, G1, F2, H4, Z3, Z4 dan Z5.
Fungsi Pointer:
1. Untuk menekan keterlambatan transmisi, VC diletakkan di mana saja didalam payload; process ini disebut “floating” .
2. ntuk menunjukkan awal dari VC didalam payload, setelah process floating kemudian akan ditambahkan “pointer”; jadi pointer berfungsi untuk mengindikasikan alamat byte pertama dari VC tersebut.
Ada 2 jenis pointer; yaitu :
1. Pointer AU (pointer Administration Unit), yaitu pointer yang terletak pada baris ke-empat dari “Section Over Head (SOH)” frame STM-N, yang berfungsi mengindikasikan lokasi awal dari VC-4.
2. Pointer TU (pointer Tributary Unit), yaitu pointer yang terletak didalam “section payload” dari frame STM-N, digunakan untuk mengindikasikan lokasi awal dari VC-12/ VC-3.
4.4. Arsitektur Jaringan SDH
Ada 2 level penggunaan elemen-elemen jaringan SDH dalam jaringan transmisi :
1. Jaringan Akses (Access Network) untuk mengkombinasikan dan mendistribusikan layanan-layanan yang menggunakan semua jenis bit rate (64 kbps, VC-12, VC-3, VC-4) dan dengan bit rate transmisi STM-1, STM-4, STM-16 dan STM-64.
Elemen Jaringan adalah suatu interface yang ditempatkan pada Node SDH dan berfungsi untuk komunikasi antara Node SDH dengan jaringan
Supervisi (Telecomunication Management Network ). Jenis-jenis elemen jaringan :
1. Terminal Multiplexer (MUX)
TELECOMUNICATION MANAGEMENT
NETWORK ( TMN )
Suatu peralatan pendukung yang sangat diperlukan guna menangani pengelolaan seluruh jaringan SDH di mana menawarkan pengaturan yang lebih luas dalam pengelolaan fungsi-fungsi perangkat pada setiap waktu. Salah satu keuntungannya adalah jaringan SDH akan berfungsi menjadi suatu sistem operasi dan pemeliharaan yang terpusat. Konfigurasi TMN dapat terdiri dari Elemen Jaringan, Mediation Device, Operations System dan Work Station.
Fungsi dari tiap-tiap bagian didalam TMN adalah :
1) Operating System (OS); Berfungsi untuk memproses seluruh informasi yang diperlukan untuk monitoring dan kontrol jaringan.
2) Data Communication (DC). Berfungsi sebagai basis untuk komunikasi antar elemen-elemen TMN.
3) Mediation Device (MD). Berfungsi sebagai penanggung jawab untuk mengendalikan pertukaran informasi antara OS dan NE.
4) Network Element (NE). Bagian yang menjadi obyek bagi TMN.
PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) – 3
! Jaringan Plesiochronous (hampir sinkron) (Internally free running oscilator) Asynchronous multiplex Jika suatu tributary dimultiplek ke tributary dengan bit rate lebih tinggi, digunakan bit stufing/ penambahan bit dan buffer memori untuk menjadikannya sinkron dengan bit rate yang lebih tinggi tersebut.
! Bit rate tributare dengan orde lebih tinggi > daripada penjumlahan bit rate yang dimultiplex : untuk sinkronisasi, signaling dan bit stufing Setiap level multiplex mempunyai format frame tersendiri
! Bit by bit multiplexing
! Timing alignment menggunakan bit-by-bit justification/ stuffing
! Akses ke kanal individual hanya dimungkinkan setelah dilakukan proses demultiplexing
! Bit rate distandarkan sampai 140 Mbps
SDH (Synchronous Digital HierarchySDH
(Synchronous Digital Hierarchy)
! Jaringan sinkron(osilator internal disinkronisasi dengan clock referensi external)
! Teknik multiplex sinkron
! Semua sinyal multiplex mempunyai struktur frame yang identik ! Byte by byte multiplexing
! Akses ke kanal individual bisa dilakukan menggunakan pointer, tanpa harus mendemultiplex semuanya lebih dulu.
! Bit rate distandarkan berbasis 155 Mbps
Kelebihan SDH
! Standarisasi bit rate di atas 140 Mbps secara internasional
! Sinyal optik yang ditransmisikan distandarkan/ Kompatibilitas antar vendor
! Struktrur modular
– Bit rate multiplex merupakan kelipatan dari bit rate dasar (155.52 Mbps) – Struktur frame sinyal multiplex identik dengan struktur frame sinyal dasar
! Akses ke suatu kanal individual bisa dilakukan tanpa harus
mendemultiplex sinyal keseluruhan, hanya kanal yang diperlukan yang didemultiplex. Metode ini sangat bermanfaat untuk sistem cross connect dan pencabangan (add and drop multiplexer)
! Mengakomodasi sinyal PDH ! Transmisi sinyal broadband
Adanya proteksi (Self Healing Ring, Path protection , Multiplex section protection)
! Software configuration (add, drop, crossconnect) ! Centralized management
– remote alarm
– remote service activation and configuration of interfaces – S/W download to card level
Sonet (Synchronous Optical Network) : Bellcore Amerika ! Bit rate dasar sinyal : 50.688 Mbps (STS-1 = Synchronous Transport Signal)
Interface V5.x
Standard interface ETSI
➱ Menghubungkan jaringan akses (AN) dengan sentral lokal (LE)
➱ Open interface (interface multivendor, memungkinkan AN dari vendor mana saja dapat berhubungan dengan LE mana saja) .
➱ Interface V5.1 berdasarkan prinsip multiplex statik dan interface V5.2 berdasarkan prinsip multiplex dinamik dan konsentrator.
Keuntungan Penggunaan Interface V5.x
➱ Tidak tergantung kepada salah satu vendor untuk penyediaan jaringan akses (access network).
➱ Mendukung pengembangan teknologi dan struktur jaringan akses yang lebih efektif dari segi biaya.
➱ Mendukung suatu standar interface bagi manajemen network.
Bekerja berdasarkan prinsip multipleks statis
➮ Setiap link antara LE dan AN menggunakan 2Mb/s, menghubungkan LE dengan AN via kabel tembaga,
optik maupun media radio.
➮ Mendukung aplikasi POTS, ISDN BRA.
➮ Signalling time slot 15, 16 dan 31 digunakan sebagai TS
Interface V5.2
✽ Bekerja berdasarkan prinsip multipleks dinamis
✽ Menggunakan multilink sampai dengan 16 link 2048 kb/s (ETSI) ✽ Didukung fungsi konsentrator pada AN, sehingga lebih banyak pelanggan yang dapat dihubungkan.
✽ Mendukung aplikasi POTS, ISDN BRA.
Fungsi utama OLTE
• Mengubah sinyal dengan daya listrik menjadi sinyal dengan daya optik dan sebaliknya.
• Menggabungkan sinyal-sinyal pelayanan (service bit) dengan sinyal utama.
• Memancarkan dan menerima sinyal dengan daya optik.
• Memberikan pengamanan bagi petugas dengan dilengkapi rangkaian laser diode shut-off.
Unit B/U Converter
– Menerima sinyal elektrik bipolar (CMI/HDB-3) dari multipleks.
– Memperbaiki karakteristik sinyal yang diakibatkan adanya redaman kabel (Equalisasi).
– Mengubah kode saluran sinyal elektrik dari bipolar ke unipolar (NRZ). – Mengirimkan sinyal elektrik dari multipleks ke unit coder.
– Mengirimkan indikasi alarm ke unit pengontrol Alarm.
Unit Coder
• Menerima sinyal elektrik unipolar dari unit B/U converter dan dari unit service channel /auxilary.
• Menggabungkan sinyal utama dengan sinyal service channel. • Mengkodekan sinyal gabungan sesuai kode saluran optik yang digunakan.
• Menggantikan sinyal utama yang terganggu dengan sinyal AIS. • Mengirimkan sinyal alarm jika terjadi gangguan pada sinyal utama.
Unit Optical Sender
– Mengatur lebar pulsa dan bentuk pulsa listrik unipolar yang diterima dari unit coder.
– Mengendalikan arus listrik yang mengalir pada sumber optik.
– Mengubah sinyal pulsa listrik unipolar yang sudah dikondisikan menjadi sinyal pulsa optik.
– Mengirimkan sinyal pulsa optik ke terminal lawan melalui serat optik. – Jika terjadi gangguan maka akan mengirimkan alarm signal.
– Melaksanakan pemutuskan pancaran sumber optik jika menerima sinyal shut-off.
Optical Sender
Ada 2 jenis Sumber Optik : 1. LED ( Light Emitting Diode ).
Unit Detektor Optik
– Menerima sinyal optik yang dari lawan melalui serat optik. – Mengubah sinyal optik menjadi sinyal elektrik unipolar. – Menguatkan sinyal elektrik unipolar.
– Mengirimkan sinyal elektrik unipolar ke unit decoder. – Mengirimkan sinyal alarm ke unit pengonrtol alarm.
Optical Receiver
Ada 2 jenis Optical Photodiode, yaitu : 1. Diode pin ( Positive Intrinsic Negative ) 2. APD ( Avalanche Photo Diode )
Decoder
• Menerima sinyal elektrik unipolar yang dikirim unit detektor optik. • Mendekodekan kembali sinyal gabungan (sinyal utama dan service channel).
• Memisahkan sinyal utama dengan sinyal service channel.
• Menggantikan sinyal utama yang terganggu dengan sinyal AIS. • Mengirimkan alarm signal jika terjadi gangguan pada sinyal utama.
U/B Converter
• Menerima sinyal elektrik unipolar dari unit decoder.
• Mengubah sinyal elektrik unipolar menjadi sinyal elektrik bipolar. • Memperbaiki karakteristik sinyal akibat adanya redaman kabel. • Mengirimkan sinyal elektrik bipolar ke perangkat demultipleks.
