ANALISIS PERFORMANSI SERAT OPTIK PADA LINK CIJAURA - BOJONGSOANG PERFORMANCE ANALYSIS OF FIBER OPTIC LINK CIJAURA - BOJONGSOANG

ANALISIS PERFORMANSI SERAT OPTIK PADA LINK CIJAURA - BOJONGSOANG PERFORMANCE ANALYSIS OF FIBER OPTIC LINK CIJAURA - BOJONGSOANG

Rizka Nurhasanah

Prodi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik, Universitas Telkom rizkaa27@gmail.com

Abstrak

Teknologi optik telah diimplementasikan dalam banyak wilayah di Jawa Barat dan menggantikan sebagian besar link kawat tembaga yang sudah digelar selama bertahun-tahun. Hal ini dikarenakan permintaan masyarakat lebih tinggi dari sebelumnya. Teknologi yang dapat memenuhi kebutuhan bandwidth adalah GPON, hal ini berkaitan dengan arsitektur FTTx.

Dalam tulisan ini, akan dibahas mengenai teknologi GPON, salah satu konfigurasi jaringan link serat optik dan analisis hasil simulasi konfigurasi jaringan tersebut. Melalui hasil simulasi dengan menggunakan Optisystem diperoleh nilai BER minimum 2.5791x10^-57, dan nilai Q-Factor 15.9128 . Kedua parameter tersebut membuktikan bahwa kinerja jaringan link tersebut masih dianggap layak.

Kata kunci : GPON, FTTx, BER, Q factor Abstract

Optical technology has been implemented in many areas in West Java and replace most of the copper wire link which has been held for many years. This is because the public demand is higher than ever. Technology that can meet the bandwidth requirements are GPON, it relates to the FTTx architecture.

In this paper, will be discussed on GPON technology, one optic fiber link network configuration and analysis of simulation results of the network configuration. Through the simulation results using values obtained Optisystem minimum BER 2.5791x10^-57 and Q factor 15.9128. Both of these parameters proved that the performance of the network link is still considered feasible.

Keywords : GPON, FTTx, BER, Q factor 1. Pendahuluan

Kebutuhan masyarakat dalam berkomunikasi kini semakin meningkat, tentu menuntut adanya perkembangan teknologi yang dapat memenuhi kebutuhan tersebut. Teknologi serat optik menjadi jawaban atas permasalahan tersebut, dikarenakan keunggulannya dibandingkan tembaga, diantaranya yaitu mempunyai kapasitas kanal yang lebih besar, memiliki laju transmisi hingga 1 Gbps, selain itu lebih aman untuk digunakan karena tidak bersifat konduktor ataupun mengeluarkan radiasi elektromagnetik. Link tembaga kini perlahan telah diganti dengan penggelaran link serat optik.

Teknologi serat optik yang dapat memberikan kapasitas bandwidth yang besar dikenal dengan nama Gigabit Passive Optical Network (GPON). GPON merupakan teknologi FTTx yang dapat mengirimkan informasi sampai ke pelanggan menggunakan kabel optik. Salah satu jenis FTTx ini adalah FTTH (Fiber To The Home). FTTH memungkinkan penggunakaan serat optik secara keseluruhan mulai dari sentral hingga ke pelanggan. Dalam tugas akhir mata kuliah optik lanjut ini akan dilakukan analisis terhadap simulasi dari konfigurasi jaringan pada salah satu link di Jawa Barat untuk dievaluasi hasil simulasinya. Link yang dipilih adalah link Cijaura - Bojong Soang.

2. Dasar Teori

2. 1 Serat Optik^[1][2]

Serat optik merupakan saluran transmisi yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya. Serat optik terbuat dari kaca atau plastik dan berdiameter kurang lebih 120 mikrometer. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser atau LED. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Pada sistem komunikasi serat optik (SKSO) panjang gelombang yang digunakan adalah 850 nm, 1300 nm, dan 1510 nm. Berdasarkan mode perambatan, kabel serat optik terdiri dari single mode dan multi mode. Kabel single mode biasanya digunakan untuk jarak jauh dan panjang gelombang yang dilewatkan sekitar 1300 – 1550 nm.

Kabel multi mode biasanya digunakan untuk komunikasi jarak dekat dan panjang gelombang yang mampu dilewatkan sekitar 850 – 1300 nm. Serat optik memiliki ketahanan terhadap interferensi gelombang elektromagnetik dan dapat mengirim data pada kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan kabel lainnya. Struktur serat optik biasanya terdiri dari tiga bagian, yaitu:

1. Bagian yang paling utama dinamakan inti (core)

Gelombang cahaya yang dikirim akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih besar dari lapisan kedua, dan terbuat dari kaca. Inti (core) mempunyai diameter yang bervariasi antara 5 – 200 μm tergantung jenis serat optiknya [10].

2. Bagian kedua dinamakan lapisan selimut / selubung (cladding)

Bagian ini mengelilingi bagian inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibanding dengan bagian inti, dan terbuat dari kaca.

3. Bagian ketiga dinamakan jacket (coating)

Bagian ini merupakan pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik elastik.

Gambar 1 Struktur serat optik^[1]

2. 2 Arsitektur Jaringan Lokal Serat Optik^[3]

Sistem jarlokaf paling sedikit memiliki dua buah perangkat opto-elektronik yaitu satu perangkat opto-elektronik di sisi sentral dan satu perangkat di sisi pelanggan selanjutnya disebut Titik Konversi Optik (TKO). Perbedaan letak TKO menimbulkan modus aplikasi atau arsitektur jarlokaf yang berbeda pula yaitu:

1. Fiber To The Building (FTTB)

TKO terletak di dalam gedung dan biasanya terletak pada ruang telekomunikasi basement. Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga indoor. FTTB dapat dianalogikan dengan Daerah Catu Langsung (DCL) pada jaringan akses tembaga.

2. Fiber To The Zone (FTTZ)

TKO terletak di suatu tempat di luar bangunan, baik di dalam kabinet maupun manhole. Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga hingga beberapa kilometer. FTTZ dapat dianalogikan sebagai pengganti RK.

3. Fiber To The Curb (FTTC)

TKO terletak di suatu tempat di luar bangunan, baik di dalam kabinet, di atas tiang maupun manhole.

Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga hingga beberapa ratus meter. FTTC dapat dianalogikan sebagai pengganti KP.

4. Fiber To The Home (FTTH)

TKO terletak di rumah pelanggan. Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga indoor atau IKR hingga beberapa puluh meter. FTTH dapat dianalogikan sebagai pengganti Terminal Blok (TB). Konsep jaringan ini merupakan pengaruh dari perkembangan serat optik untuk menggantikan kabel konvensional seperti kabel tembaga.

2. 3 Gigabit Passive Optical Network (GPON)^[1][3]

GPON adalah teknologi jaringan akses lokalfiber optik berbasis PON yang distandardisasi oleh ITU-T (ITU-T G.984 series). Pada GPON, sebuah atau beberapa OLT, interface sentral dengan jaringan fiber optik, dihubungkan dengan beberapa ONU, interface pelanggan dengan jaringan serat optik, menggunakan pasif optical distribution network (ODN), seperti splitter, filter, atau perangkat pasif optik lainnya. GPON mampu memberikan layanan dengan kecepatan 2.4 Gbps secara simetris (upstream dan downstream) atau 1.2 Gbps untuk downstream dan 1.2 Gbps untuk upstream.

Gambar 2.3 Arsitektur GPON^[4]

Sesuai teknologi PON maka GPON yang merupakan evolusinya memiliki prinsip kerja dimana ketika informasi dikirim dari sisi OLT dengan serat optik tunggal, informasi akan didistribusikan dengan splitter yang memungkinkan informasi terbagi ke dalam beberapa percabangan, dan selanjutnya akan diterima Optical Network Terminal (ONT) yang terdapat di sisi pelanggan berada. Oleh sebab itu sesuai prinsip kerjanya tersebut maka PON dikenal memiliki sistem point-to-multipoint, yaitu pendistribusian informasi dari serat ke arsitektur premise network digunakan splitter sebagai perantaranya.

a Optical Line Terminal (OLT)

OLT merupakan perangkat yang berfungsi sebagai penyedia layanan endpoint jaringan optik pasif. OLT diletakkan pada Central Office atau pada saat di lapangan OLT implementasinya berada di STO.

b. Optical Distribution Frame (ODF)

Fungsi utamanya yaitu digunakan sebagai interface antara jaringan transmisi optik, peralatan transmisi optik, dan antara kabel optik dalam jaringan akses fiber optik pelanggan.

c. Optical Distribution Cabinet (ODC)

ODC berfungsi sebagai tempat instalasi sambungan jaringan optik single-mode yang dapat terdiri dari connector, splicing maupun splitter, dan dilengkapi ruang pengaturan fiber dengan kapasitas tertentu pada jaringan optik pasif (PON) untuk hubungan telekomunikasi.

d. Passive Splitter

Passive splitter merupakan komponen pasif yang dapat memisahkan daya optik dari satu input fiber menjadi beberapa output fiber. Splitter pada PON dikatakan pasif karena tidak memerlukan sumber energi eksternal dan optimasi tidak dilakukan terhadap dayang yang digunakan pada pelanggan yang jaraknya berbeda dari node splitter sehingga sifatnya idle dan membagi daya optik secara rata.

e. Optical Distribution Cabinet (ODP)

ODP digunakan untuk menghubungkan jaringan distribusi ke pelanggan dan mengatur serat optik serta kabel optik.

f. Optical Network Terminal (ONT)

Perangkat ini digunakan sebagai demodulator dimana akan terjadi proses pengubahan dari sinyal cahaya ke elektris dan sebaliknya.

Arsitektur sistem GPON berdasarkan pada TDM (Time Division Multiplexing) sehingga mendukung layanan T1, E1, dan DS3. Berbeda dengan sistem multiplekser lainnya, GPON memiliki layer Physical Media Dependent (PMD) yang dilengkapi dengan Forward Error Correction (FEC).

Tabel 2.3 Standar teknologi GPON

Karakteristik GPON

Speed Upstream 1.2 G / 2.4 Gbps Speed Downstream 1.2 G / 2.4 Gbps

Layanan data, suara, video

Jarak transmisi 10 km / 20 km

Maksimum jumlah cabang 64 Wavelength upstream 1310 nm Wavelength downstream 1490 nm

Splitter Pasif

Kelayakan sistem GPON didasarkan pada persyaratan mulai dari perangkat hingga standar pengoperasiannya, antara lain sebagai berikut:

a. beroperasi dengan line rates pada 2.488 Gbps downstream dan 1.244 Gbps upstream dalam sebuah serat, serta sistem GPON harus sesuai dengan ITU-T G.984x series (G.984.1/2//3/4).

b. modul GPON dapat diekspansi, yang memungkinkan terbentuknya sistem perangkat yang fleksibel.

c. sistem arsitektur GPON harus dalam satu rak yang terintegrasi untuk semua layanan, dimana dikontrol oleh sebuah Network Management System (NMS).

d. arsitektur internal backplane perangkat GPON harus berbasis arsitektur Internet Protocol (IP), selanjutnya switching bersifat non-blocking matrix.

2. 4 Parameter Analisis Hasil Simulasi 2.4.1 Bit Error Rate (BER)^[3]

Bit error rate merupakan laju kesalahan bit yang terjadi dalam mentransmisikan sinyal digital. Sensitivitas merupakan daya optik minimum dari sinyal yang datang pada bit error rate yang dibutuhkan. Kebutuhan akan BER berbeda-beda pada setiap aplikasi, sebagai contoh pada aplikasi komunikasi membutuhkan BER bernilai 10^-10 atau lebih baik, pada beberapa komunikasi data membutuhkan BER bernilai sama atau lebih baik dari 10^-12. BER untuk system komunikasi optik sebesar 10^-9. Faktor-faktor yang mempengaruhi BER antara lain noise, interferensi, distorsi, sinkronisasi bit, redaman, multipath fading, dan lain-lain.

2.4.1 Q Factor^[5]

Hanya ada dua kemungkinan level sinyal dalam sistem komunikasi digital biner, dan setiap slevel sinyal ini dapat memiliki rata-rata noise berbeda yang berkaitan dengan hal ini. Artinya hanya ada dua SNR diskrit yang berkaitan dengan dua kemungkinan level sinyal. Untuk menghitung keseluruhan probabilitas error bit, harus dihitung kedua SNR tersebut. SNR dapat dikombinasikan kedalam sebuah kuantitas, yang memberikan ukuran keseluruhan sistem, disebut Q factor, dimana dapat berfungsi juga sebagai figure of merit yang langsung terkait dengan BER.

3. Pembahasan

Perhitungan BER pada perancangan ini digunakan simulasi jaringan FTTH dengan menggunakan software Optisystem. Perancangan ini membutuhkan spesifikasi perangkat untuk menganalisis kelayakan link. Data-data nyata pada perangkat tersebut selanjutnya diinputkan ke parameter-parameter di Optisystem agar hasil analisa yang didapat mendekati kenyataan. Simulasi yang dibuat disini dibatasi untuk transmisi downstream pengiriman dari OLT hingga ke ONT dengan jarak terjauh.

Pada simulasi downlink maka yang harus pertama kali dilakukan adalah mengatur parameter layout dengan bitrate 2,488 Gbps dan sensitifitas -28 dBm, kemudian parameter yang perlu dipersiapkan antara lain:

 Atur OLT dengan panjang gelombang 1490 nm, power sebesar 3 dBm, bit rate 2,488 Gbps, pengkodean NRZ, rise time 150 ps dan fall time 150 ps.

 Panjang koneksi kabel diatur sesuai dengan jarak pantauan lapangan dengan redaman kabel sebesar 0,24 dB/km.

 Konektor sebanyak 5 buah dengan loss masing-masing sebesar 0,2 dB.

 Splitter 1:4 dengan loss sebesar 7,25 dB dan splitter 1:8 dengan loss sebesar 10,38 dB.

 Fiber Optik dari OLT sampai ke ODC sepanjang 8,251km, dari ODC ke ODP sepanjang 1,027 km dan dari ODP ke ONT terjauh sepanjang 0,092 km dengan redaman masingmasing sebesar 0,24 dB.

 Optical Amplifier dengan spesifikasi gain 13 dB dan noise figure 6 dB terletak 3 km dari OLT

Gambar 3.1 Konfigurasi Downlink^[3]

Gambar 3.2 Spektrum Frekuensi Daya Terima

Gambar 3.3 Eye Diagram dari BER Analyzer

Gambar 3.4 Daya Terima di ONT

Setelah terinput semua data spesifikasi tersebut, maka didapatkan didapatkan power sebesar -23.745 dBm, nilai BER minimum downstream senilai 9.4952 x 10^-18, dan Q-Factornya 15.9128. Nilai ini lebih kecil dari BER ideal yaitu 10-9, dan nilai Q-Factornya yang lebih dari standar komunikasi optik yaitu 6. Hal ini membuktikan desain jaringn untuk link Cijaura - Bojongsoang ini layak.

4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan pada link serat optik Cijaura - Bojong Soang, nilai minimum BER lebih kecil dari BER ideal yaitu 10-9, dan nilai Q-Factornya yang lebih dari standar komunikasi optik yaitu 6. Hal ini membuktikan desain jaringn untuk link Cijaura - Bojongsoang ini layak.

Daftar Pustaka

[1]Harum, Juwita Sekar. 2015. “Perancangan Jaringan Akses Fiber To The Home Dengan Teknologi Giga Bit Passive Optical Network Di Batalyon Kavalery 9 / COBRA”. Bandung: Telkom University.

[2]D.P, Hani. 2013. “Perancangan Jaringan Akses Fiber To The Home (Ftth) Menggunakan Teknologi Gigabit Passive Network (GPON) Di Apartemen Buah Batu Park”. Bandung: Telkom University.

[3] Gita D.P, Igntia. 2015 . “Perancangan Jaringan Akses Fiber To The Home (FTTH) dengan Teknologi Gigabit Passive Optical Network (GPON) di Private Village, Cikoneng”. Bandung: Telkom University.

[4] http://nordin.kembali.net/blog/?p=1221/[Diakses 20 December 2015]

[5] http://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN985.pdf / [Diakses 20 December 2015]