ANALISIS DAN PERANCANGAN JARINGAN OPTIK MENGGUNAKAN TEKNOLOGI GPON STUDI KASUS CENTRAL OFFICE TURANGGA

ANALISIS DAN PERANCANGAN JARINGAN OPTIK MENGGUNAKAN TEKNOLOGI GPON STUDI KASUS CENTRAL OFFICE TURANGGA Fadlur Rahman Mulia Trisno1 1

Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom

1

[email protected]

ABSTRAK Berdasarkan trend kebutuhan layanan telekomunikasi yang mengarah kepada kebutuhan layanan tripleplay, maka diperlukan suatu platform teknologi jaringan akses berkemampuan broadband yang handal dan memiliki arsitektur jaringan akses yang mampu menampung bandwidth dengan kapasitas besar. Kecepatan transmisi, banyaknya data yang ditransmisikan dan kehandalan data yang dikirim merupakan tuntutan yang tidak bisa diabaikan. Keterbatasan media transmisi (kabel tembaga) merupakan permasalahan yang ada pada komunikasi layanan triple play. Sementara jaringan akses yang ada saat ini di kawasan Central Office Turangga tidak memenuhi kebutuhan untuk tingkat layanan tersebut. GPON (Gigabit Passive Optical Network) merupakan salah satu teknologi akses broadband yang mampu memberikan solusi teknologi jaringan akses masa depan (next generation network). Teknologi GPON ini menggunakan fiber optik sebagai media transport ke pelanggan. Dalam Tugas Akhir ini dilakukan analisis perancangan jaringan optik menggunakan teknologi GPON dengan memaksimalkan dan melakukan migrasi dari kondisi eksisting yang sudah ada dari Central Office hingga ke pelanggan agar lebih efektif dan effisien dalam pengembangan ke depannya, baik dari segi maintanence perangkat, management, dan aplikasi layanan yang mendukung yaitu triple play (suara, data dan video). Uji kelayakan link power budget, rise time budge, dan BER menunjukan bahwa perancangan telah memenuhi untuk standar tersebut. Redaman terbesar pada perancangan di Central Officce Turangga terletak pada BTS Flexi dengan jarak 4.419 Km sebesar 23.361 dB. Total redaman link tersebut masih berada di bawah standar GPON sesuai ITU-T G.984 sebesar 28 dB. Hasil uji rise time budget pun menghasilkan angka yang masih berada dalam toleransi perancangan jaringan GPON. Untuk arah downlink dengan bitrate sebesar 2,4 Gbps, pelanggan terjauh menghasilkan Ttotal sebesar 0,2505 ns daerah Turangga. Kata kunci : GPON, Triple Play, Link Power Budget, Rise Time Budget, BER BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Dalam era perkembangan teknologi informasi dan komunikasi yang demikian cepat, masyarakat modern memerlukan adanya sarana komunikasi yang handal dan canggih. Sarana komunikasi yang dibutuhkan tersebut harus berorientasi untuk memenuhi kebutuhan layanan yang berlaku tidak hanya saat ini, namun juga diorientasikan untuk memenuhi kebutuhan layanan di masa mendatang. Guna memenuhi kebutuhan itu diperlukan suatu jaringan yang handal, dengan kapasitas menampung bandwidth yang besar dengan kemudahan penambahan kapasitas, performansi yang lebih baik, tingkat ketersediaan yang tinggi, dan fleksibilitas yang baik. Agar dapat memenuhi tingkat kebutuhan masyarakat akan informasi dengan bandwidth yang lebih besar, industri telekomunikasi mulai memperkenalkan teknologi baru yang mampu memberikan layanan broadband. Sesuai dengan proyek PT. Telkom : TT.10.No:01/DINTEK/30/2002 untuk memaksimalkan medium transmisi optik sehingga penerapan jaringan optik secara umum dan FTTx secara khusus, dengan periode 25-50 tahun ke depan sejak dikeluarkan proyek tersebut, dapat meringankan kerja penyedia jaringan dalam hal perawatan dan perbaikan serta dari segi pelanggan dapat menikmati layanan yang beragam (tidak hanya telepon saja). Teknologi yang digunakan PT. TELKOM Tbk saat ini yaitu dengan menggunakan perangkat fiber driver. Fiber driver atau yang biasa disebut fiber media converter merupakan suatu media yang merubah komunikasi data dari UTP menjadi bentuk cahaya atau fiber optik. Fiber driver ini dapat memperpanjang jarak jangkauan hingga 100 m dan perangkat ini bersifat point to point sehingga jika terjadi kerusakan pada salah satu link maka tidak akan mempengaruhi link-link yang lainnya. Namun, perangkat tersebut memiliki kekurangan yaitu tidak dapat di manage, memerlukan power adapter pada setiap perangkatnya, dan memelukan banyak core optik sehingga boros. Dalam penelitian ini akan dilakukan analisis perancangan jaringan optik menggunakan teknologi GPON di kawasan central office Turangga zona 1. Salah satu sistem transmisi yang dapat digunakan untuk dapat mengatasi masalah tersebut diatas A dalah dengan menggunakan teknologi GPON (Gigabit Passive Optical Network). GPON ini merupakan salah satu teknologi yang menggunakan fiber optik sebagai media transport ke pelanggan atau yang biasa juga disebut dengan teknologi FTTx. Teknologi GPON memiliki jarak jangkauan optimal hingga 20 km dan jarak maksimal hingga 60 km. Teknologi ini bersifat managable atau dapat di manage karna sudah berbasis IP serta bersifat point to multipoint sehingga hemat dalam pemakaian core optik dan tidak memerlukan power adapter pada tiap peragkat karna sudah sistem rack/modular. Dan teknologi GPON sangat memungkinkan dan mendukung untuk aplikasi layanan berbasis multimedia yaitu triple play (suara, data dan video). 1.2 Tujuan Tujuan dalam penelitian ini adalah diperoleh hasil rancangan jaringan akses yang berkemampuan broadband untuk memenuhi kebutuhan layanan berbasis multimedia di area Central Office Turangga dengan melakukan

migrasi kondisi eksisting yang sudah ada dengan menggunakan teknologi GPON. 1.3 Rumusan Masalah Beberapa permasalahan yang akan dibahas yaitu : 1 Perancangan jaringan dimulai dari central officce hingga ke pelanggan. 2 Penentuan pemakaian dan penempatan perangkat yang digunakan. 3 Penentuan parameter-parameter perhitungan link power budget dan rise time budget dalam pembangunan jaringan akses serat optik. 4 Merancang jaringan optik yang dibutuhkan berdasarkan data yang diperoleh dan diprediksi kebutuhan mendatang. 1.4 Batasan Masalah Pada penelitian ini, masalah yang dibatasi yaiitu meliputi : 1. Lingkup area perancangan dibatasi hanya untuk daerah Central Officce Turangga. 2. Pemilihan pelanggan berdasarkan pada survey lapangan dan data dari pihak Telkom. 3. Perancangan ini tidak menghitung QoS (Quality of Service). 4. Perancangan tidak membicarakan mengenai jaringan akses optik lainnya, seperti DLC, HFC dan OAN. BAB II DASAR TEORI 2.1

GPON (Gigabit Passive Optical Network) GPON (Gigabit Passive Optical Network) merupakan suatu teknologi akses yang dikategorikan sebagai Broadband Access berbasis kabel serat optik. Prinsip kerja dari GPON itu sendiri ketika data atau sinyal dikirimkan dari OLT, maka ada splitter yang memungkinkan serat optik tunggal dapat mengirim ke berbagai ONT. Untuk ONT sendiri akan memberikan data dan sinyal yang diinginkan oleh user. Pada prinsipnya, Passive Optical Network adalah sistem point-to-multipoint. Arsitektur sistem GPON berdasarkan pada TDM (Time Division Multiplexing) sehingga mendukung layanan T1, E1, dan DS3. Tidak seperti sistem multiplekser lainnya, GPON mempunyai layer PMD (Physical Media Dependent) yang dilengkapi dengan Forward Error Correction (FEC). 2.2 Keunggulan Teknologi GPON Adapun beberapa keunggulan yang dimiliki oleh teknologi GPON adalah[2] : 1. Mendukung aplikasi triple play ( video, data, suara) pada layanan FTTx. Layanan suara, data dan video dapat dilakukan melalui satu core fiber optik saja. 2. Mengurangi OPEX (Power dan Truck Rolls). 3. Memberikan daya hingga loop terakhir. 4. Dapat men-share bandwith sampai 32 ONT. 5. Dengan adanya GPON mengurangi penggunaan banyak serat dan peralatan pada kantor pusat bila dibandingkan dengan arsitektur point-to-point. Hanya satu port optik di central office (menggantikan multiple port). 6. Alokasi bandwith dapat diatur. 7. Passive component membutuhkan biaya maintenance yang ringan 8. Proses instalasi dan upgrade mejadi sederhana. Program perangkat sistem GPON dikemas dalam bentuk modul agar memudahkan proses instalasi. Di samping itu, penambahan kapasitas jaringan pada GPON dapat dilakukan secara mudah dan tidak mahal. 9. Transparan terhadap laju bit dan format data. GPON dapat secara fleksibel mentransferkan informasi dengan laju bit dan format yang berbeda karena setiap laju bit dan format data ditransmisikan melalui panjang gelombang yang berbeda. Laju bit 1,244Gbit/s untuk upstream dan 2,44Gbit/s untuk downstream. 10. Biaya pemasangan, pemeliharaan dan pengembangan lebih effisien. Arsitektur jaringan GPON lebih sederhana dari pada arsitektur jaringan serat optik konvensional. 11. Memiliki sistem proteksi yang handal. Teknologi GPON memiliki kemampuan untuk memindahkan saluran transmisi secara langsung jika jalur transmisi yang sedang digunakan mengalami suatu gangguan. 2.3 Parameter Pengujian 2.3.1 Link Power Budget Link power budget dihitung sebagai syarat agar link yang kita rancang dayanya melebihi batas ambang dari daya yang dibutuhkan. Untuk menghitung Link power budget dapat dihitung dengan rumus 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿 × 𝛼𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 + 𝑁𝑐 × 𝛼𝑐 + 𝑁𝑠 × 𝛼𝑠 + 𝛼𝑆𝑃..........................................................................................................(2.1) 𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑆𝑀…………………………………………………………………………………………............…...(2.2) 𝑀 = (𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑟𝑥 ) − 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑆𝑀…………………………………………………………………………………............…...(2.3) 2.3.1 Rise Time Budget Rise time budget merupakan metode untuk menentukan batasan dispersi suatu link serat optik. Metode ini sangat berguna untuk menganalisa sistem transmisi digital. Tujuan dari metode ini adalah untuk menganalisa apakah unjuk 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). Satu periode bit didefinisikan sebagai resiprokal dari data rate. Untuk menghitung Rise Time budget dapat dihitung dengan rumus 𝑡𝑠𝑦𝑠2 = 𝑡𝑡𝑥2 + 𝑡𝑖𝑛𝑡𝑟𝑎2 + 𝑡𝑟𝑥2………………………………………………………………………………….............………..(2.4)

BAB III PERENCANAAN SISTEM 3.1

Penentuan Batas Daerah Layanan Jaringan Pada Tugas Akhir ini akan dilakukan perancangan jaringan optik menggunakan teknologi GPON dengan melakukan migrasi teknologi digunakan sebelumnya agar agar lebih efektif dan effisien dalam pengembangan ke depannya, baik dari segi perawatan, management dan peningkatan kapasitas. Dalam hal ini daerah yang akan dijadikan sampel oleh penulis meliputi dua wilayah yaitu di daerah sekitar central office Turangga.

Gambar 3.1 Batas DaerahCentral Office Turangga Penentuan Calon Pelanggan Penentuan calon pelanggan didapatkan dari pelanggan pengguna teknologi optik sebelumnya yaitu pelanggan yang menggunakan fiber driver atau pelanggan layanan internet Speedy dan pelanggan corporate PT. Telkom Tbk di wilayah Turangga serta berdasarkan kuisioner yang telah disebar. Terdapat sebanyak sebanyak 4 pelanggan di wilayah Central Office Turangga zona 1 yang merupakan pengguna layanan kategori bisnis. 3.2

3.3 1.

Pelanggan

Tabel 3.1 Pelanggan Central Office Turangga Zona 1 Kategori

Layanan

PT.Skypac

Bisnis

VPN IP

DID Telkomsel

Bisnis

E1

BTS Flexi

Bisnis

E1

PT. Smart Telcom

Bisnis

VPN IP

Gambar 3.2 Konfigurasi Jaringan GPON di Central Office Turangga Zona 1 Perhitungan Link Power Budget Data-data yang digunakan pada perhitungan antara lain : Daya keluaran sumber optik (OLT/ONU) : 15 dBm

2. Sensitivitas detektor (OLT/ON : -29 dBm 3. Redaman Serat optik (1490nm) : 0.28 dB/Km 4. Konektor : 0.2 dB 5. Jenis PS 1:4 , 1:8 : 7.8 dB, 11 dB Dalam perhitungan link power budget pada GPON akan dibagi menjadi dua bagian. Hal ini dikarenakan teknologi GPON memiliki panjang gelombang asimetrik dalam pentransmisiannya. Panjang gelombang untuk uplink sekitar 1310 nm sedangkan untuk downlink sekitar 1550 nm. Untuk Central Officce Ahmad Yani perhitungannya dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Perhitungan Link Power Budget BTS Flexi yang berjarak 4.491 Km dengan posisi splitter pertama 1:4 (7.8 dB) diletakkan di OLT sedangkan splitter kedua 1:8 (11 dB) pada RKFO FAG Downlink : 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿 × 𝛼𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 + 𝑁𝑐 × 𝛼𝑐 + 𝑁𝑠 × 𝛼𝑠 + 𝛼𝑆𝑃 = 23,361 dB 𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 – 𝑆𝑀 = -14,361 dBm 𝑀 = (𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑟𝑥 ) − 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 – 𝑆𝑀 = 14,639 dBm Uplink : 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐿 × 𝛼𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 + 𝑁𝑐 × 𝛼𝑐 + 𝑁𝑠 × 𝛼𝑠 + 𝛼𝑆𝑃 =23,372 dB 𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 – 𝑆𝑀 = -14,372 dBm 𝑀 = (𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑟𝑥 ) − 𝛼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 – 𝑆𝑀 =14,628 dBm Nilai M yang diperoleh dari hasil perhitungan uplink ternyata menghasilkan nilai yang masih berada diatas 0 (nol) dB. Hal ini mengindikasikan bahwa link diatas memenuhi kelayakan link power budget. 3.4 Perhitungan Rise Time Budget Spesifikasi alat untuk perhitungan rise time budget adalah : 1. Panjang Gelombang : 1310 nm dan 1550 nm 2 Lebar Spektral (Δσ) (OLT/ONU): 1 nm / 1 nm 3. Rise time sumber cahaya ( ttx) (OLT/ONU) : (150x10-3/ 200 x10-3)ns 4. Dispersi material (Dm) (1330/1550) : (3/18) ps/nm.Km 5. Rise time receiver (trx) (OLT/ONU) : (150x10-3/200x10-3)ns 6. Pengkodean NRZ Untuk central officce Turangga perhitungannya dapat diuraikan sebagai berikut : Perhitungan Link Power Budget BTS Flexi yang berjarak 4.491 Km. Downlink : Bit Rate downlink (Br) = 2.4 Gbps dengan format NRZ, sehingga : tr = 0,2917 ns Menentukan t material tmat = Δσ x L x Dm = 1 nm x 4.491 Km x 0.0035 ns/nm.Km = 0.0157185 ns Sehingga besarnya untuk serat optik single mode: Tsistem = (ttx² + tmat² + tintermodal²+ trx²)½ = [(0.15)² +(0.0157185)² + (0)2 + (0.2)²]1/2 = 0.2505 ns Dari hasil perhitungan rise time total sebesar 0.2505 ns masih di bawah maksimum rise time dari bit rate sinyal NRZ sebesar 0.2917 ns. Berarti dapat disimpulkan bahwa sistem memenuhi rise time budget.. Uplink : Bit Rate downlink (Br) = 1,2 Gbps dengan format NRZ, sehingga : tr = 0.5833 ns Menentukan t material tmat = Δσ x L x Dm = 1 nm x 4.491 Km x 0.0035 ns/nm.Km = 0.0157185 ns Sehingga besarnya untuk serat optik single mode: Tsistem = (ttx² + tmat² + tintermodal²+ trx²)½ = [(0.15)² +(0.0157185)² + (0)2 + (0.2)²]1/2 = 0.2505 ns Dari hasil perhitungan rise time total sebesar 0.2505 ns masih di bawah maksimum rise time dari bit rate sinyal NRZ sebesar 0.5833 ns. Berarti dapat disimpulkan bahwa sistem memenuhi rise time budget. BAB IV ANALISIS Pada bab ini akan membahas dan menganalisa apa yang telah dilakukan dalam Bab III yaitu mengenai perancangan jaringan optik menggunakan teknologi GPON yang mengambil studi kasus di PT. Telkom Bandung yang mencakup wilayah Central Office Turangga zona 1. Analisis merupakan proses mengurangi sesuatu hal menjadi berbagai unsur yang terpisah untuk memahani sifat, hubungan, dan peranan masing-masing unsur. Analisis diperlukan untuk memastikan bahwa perancangan yang telah dilakukan dapat bekerja dengan tepat.

Gambar 4.1 Link Downstream Sistem 4.1 Analisis Kelayakan Sistem 4.1.1 Link Power Budget Perhitungan link power budget adalah untuk mengetahui batasan redaman total yang diijinkan antara daya keluaran pemancar dan sensitivitas penerima. Perhitungan link power budget dilakukan berdasarkan strandarisasi ITU-T G.984 dan juga mengacu pada peraturan yang diterapkan oleh PT. TELKOM yaitu dengan jarak tidak lebih dari 20 km dan redaman total tidak lebih dari 28 dB. Hasil perhitungan link power budget dengan menggunakan jaringan GPON dapat dilihat pada Tabel 4.1 Tabel 4.1 Data Link Power Budget di Central Office Turangga Pelanggan Jarak (m) Total Redaman Downlink (dB) PT. Skypac 2214 22.724 DID Telkomsel 2594 22.830 BTS Flexi 4491 23.361 PT. Smart Telcom 2040 22.675 Berdasarkan dari hasil perhitungan link power budget pada Tabel 4.1 dapat dilihat pelanggan terjauh yaitu dengan jarak 4.491 m memiliki total redaman sebesar 23.361 dB hal ini menyatakan bahwa link tersebut memenuhi kelayakan link power budget. 4.1.2 Rise Time Budget Berdasarkan perhitungan Rise Time Budget yang sudah dilakukan, didapatkan rise time total downlink sebesar 0.2505 ns masih di bawah maksimum rise time dari bit rate sinyal NRZ sebesar 0.2917 ns. Begitu pula dengan perhitungan rise time budget uplink didapatkan rise time total sebesar 0.2505 ns masih di bawah maksimum rise time dari bit rate sinyal NRZ sebesar 0.5833 ns. Berarti dapat disimpulkan bahwa sistem memenuhi rise time budget. 4.1.3 Bit Error Rate (BER) Berdasarka hasil simulasi yang sudah dilakukan, didapatkan nilai BER sebesar 8.98 x 10 -10 yang mengindikasikan performansi oleh sistem. Selain itu, pada diagram mata yang dihasilka juga menunjukan perbedaan yang jelas antara informasi bit “1” dan bit “0” seperti gambar berikut

Gambar 4.2 BER Analyzer Optisystem pada link downstream

BAB V PENUTUP 5.1 1.

2.

3.

4. 5.2 1.

Kesimpulan Berdasarkan hasil perancangan, analisis, dan proses perhitungan yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan : Berdasarkan perhitungan kelayakan sistem untuk link Power Budget didapatkan redaman total di Central Officce Turangga pada jarak terjauh 4.419 Km sebesar 23.361 dB untuk downlink. Hal ini masih dinyatakan layak karena berada dalam toleransi yang ditetapkan ITU-T G.984 sebesar 28 dB. Berdasarkan perhitungan kelayakan sistem untuk rise time budget didapatkan hasil rise time sistem di Central Officce Turangga pada jarak 4.419 Km sebesar 0.2505 ns, dimana kedua nilai tersebut masih berada dibawah nilai maksimum rise time dari bit rate sinyal NRZ yaitu sebsar 0.2917 ns maka dapat disimpulkan bahwa kedua sistem tersebut memenuhi kelayakan rise time budget dengan pengkodean NRZ. Berdasarkan hasil simulasi implementasi jaringan pada Optisystem dengan melihat nilai BER, kualitas transmisi jaringan ini -10 baik. Nilai BER yang didapatkan pada simulasi adalah sebesar 8.98 x 10 untuk link downstream. Nilai ideal untuk bit -9 error rate pada transmisi serat optik adalah tidak melebihi 10 . Berdasarkan hasil perbandingan dan perancangan dapat disimpulkan bahwa untuk jaringan akses optik teknologi yang tepat adalah teknologi GPON. Saran Untuk pengembangan selanjutnya dapat lebih membahas mengenai Sistem Manajemen dan layanan yang dapat di aplikasikan oleh GPON. DAFTAR PUSTAKA

[1]

Y.A. Wahyu, “Analisis dan Perancangan Jaringan Optik Menggunakan Teknologi GPON Studi Kasus Telkom Bandung”, 2011