BAB II TRANSMISI FIBER OPTIK DENGAN TEKNOLOGI WDM 2.1
Umum Sistem
komunikasi
serat
optik
adalah
sistem
telekomunikasi
yang
menghubungkan antar sentral atau kerah terminal pelanggan dengan menggunakan serat optik sebagai media transmisinya. Serat optik memiliki ukuran kecil, ringan namun berkemampuan tinggi unutk menyalurkan informasi dalam jumlah besar, dengan kerugian relatif kecil. Serat optik terbuat dari bahan dielektrik berbentuk seperti kaca (glass). Di dalam serat inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan (ditransmisikan) sehingga dapat diterima di ujung unit penerima (receiver).
2.2
Struktur Serat Optik Struktur Serat Optik pada umumnya terdiri dari 3 bagian yaitu:
Gambar 2.1 Struktur Serat Optik
4
1.
Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (core), dimana gelombang cahaya yang dikirimkan akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca (glass) yang berdiameter antara 2 ~125 mm, dalam hal ini tergantung dari jenis serat optiknya.
2.
Bagian yang kedua dinamakan lapisan selimut (Cladding), dimana bagian ini mengelilingi bagian inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibandingkan dengan bagian inti. Terbuat dari kaca yang berdiameter antara 5 ~ 250 mm, juga tergantung dari jenis serat optiknya.
3.
Bagian yang ketiga dinamakan lapisan jaket (Coating), dimana bagian ini merupakan pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik yang elastic.
2.3
Jenis Serat Optik Menurut jenisnya, kabel serat optik dibedakan menjadi 3 macam : 1.
Single Mode Pada single mode fiber, terlihat pada gambar bahwa index bias akan berubah dengan segera pada batas antara core dan cladding (step index). Bahannya terbuat dari silica glass baik untuk cladding maupun corenya. Diameter core jauh lebih kecil 10 mm) dibandingkan dengan diameter cladding, konstruksi demikian dibuat untuk mengurangi rugi-rugi transmisi akibat adanya fading. Single mode fiber sangat baik digunakan untuk menyalurkan informasi jarak jauh karena di samping rugi-rugi transmisi yang kecil juga mempunyai band frkuensi yang lebar. Misalnya untuk
5
ukuran 10/125 mm, pada panjang gelombang cahaya 1300 nm, redaman maksimumnya 0,4 – 0,5 dB/km dan lebar band frekwensi minimum untuk 1 km sebesar 10 GHz.. Perambatan cahaya dalam single mode fiber adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2 Struktur Perambatan Cahaya Single Mode
2.
Multimode Step Index Serat optik ini pada dasarnya mempunyai diameter core yang besar (50 – 400 um) dibandingkan dengan diameter cladding (125 – 500 um). Sama halnya dengan single mode fiber, pada serat optik ini terjadi perubahan index bias dengan segera (step index) pada batas antara core dan cladding. Diameter core yang besar (50 – 400 um) digunakan untuk menaikkan effisiensi coupling pada sumber cahaya yang tidak koheren seperti LED. Karakteristik penampilan serat optik ini sangat bergantung pada macam material/bahan yang digunakan. Berdasarkan hasil penelitian, penambahan prosentase bahan silica pada serat optik ini akan meningkatkan penampilan (performance). Tetapi jenis serat optik ini tidak populer karena meskipun kadar silicanya ditingkatkan, rugi-rugi dispersi sewaktu transmit tetap
besar,
sehingga
hanya
baik
digunakan
untuk
menyalurkan
6
data/informasi dengan kecepatan rendah dan jarak relatif dekat. Perambatan gelombang pada multimode step index fiber sebagai berikut :
Gambar 2.3 Struktur Perambatan Cahaya Multimode Step Index
3.
Multimode Graded index Multimode graded index dibuat dengan menggunakan bahan multi component glass atau dapat juga dengan silica glass baik untuk core maupun claddingnya. Pada serat optik tipe ini, indeks bias berubah secara perlahan-lahan (graded index multimode). Indeks bias inti berubah mengecil perlahan mulai dari pusat core sampai batas antara core dengan cladding. Makin mengecilnya indeks bias ini menyebabkan kecepatan rambat cahaya akan semakin tinggi dan akan berakibat dispersi waktu antara berbagai mode cahaya yang merambat akan berkurang dan pada akhirnya semua mode cahaya akan tiba pada waktu yang bersamaan di penerima (ujung serat optik). Diameter core jenis serat optik ini lebih kecil dibandingkan dengan diameter core jenis serat optik Multimode Step Index, yaitu 30 – 60 um untuk core dan 100 – 150 um untuk claddingnya. Biaya pembuatan jenis serat optik ini sangat tinggi bila dibandingkan dengan jenis Single mode. Rugi-rugi transmisi minimum adalah sebesar 0,70 dB/km pada panjang gelombang 1,18 um dan lebar band frekwensi 150
7
MHz sampai dengan 2 GHz. Oleh karenanya jenis serat optik ini sangat ideal untuk menyalurkan informasi pada jarak menengah dengan menggunakan sumber cahaya LED maupun LASER, di samping juga penyambungannya yang relatif mudah. Perambatan gelombang cahaya pada jenis serat optik ini sebagai berikut :
Gambar 2.4 Struktur Perambatan Cahaya Multimode Graded Index
2.4
Perambatan Cahaya di Dalam Serat Optik Cahaya dapat merambat dalam core karena core memiliki indeks bias yang lebih
besar dari indeks bias cladding. Gambar 2.15 menunjukkan bagaimana cahaya dapat merambat dalam serat optik sabagai berikut :
Gambar 2.5 Prinsip Perambatan Gelombang Pada Serat Optik
Seperti dapat dilihat pada gambar 2.5 di atas, cahaya diinjeksikan ke dalam serat optik. Jika cahaya yang diinjeksikan menabrak perbatasan core dan cladding dengan sudut yang lebih besar dari sudut kritis, maka cahaya tersebut akan dipantulkan kembali
8
ke dalam core. Karena sudut datang selalu sama dengan sudut pantul, maka cahaya akan terus dipantulkan sepanjang core.ini sangar erat hubungannya dengan Hukum Snellius tentang Pembiasan Hukum ini bercerita tentang gejala semua gelombang yang menjalar melalui medium yang kerapatannya berbeda,tetapi lebih sering digunakan pada gelombang cahaya. Hukum Snellius menyatakan bahwa : 1. Sinar (gelombang) datang, sinar(gelombang) bias dan garis normal berpotongan pada satu titik pada sebuah bidang datar. 2. Sinar datang yang berasal dari medium renggang memasuki medium rapat akan dibiaskan mendekati garis normal
2.5
Susut Daya Pada Serat Optik Susut daya adalah kehilangan daya selama cahaya merambat dari satu ujung ke
ujung lainnya. Serat optik memiliki susut daya transmisi yang kecil dan bandwidth yang lebih besar dibandingkan kabel tembaga, sehingga sistem komunikasi kabel yang selama ini didominasi oleh kabel tembaga mulai dialihkan pada pengembangan komunikasi serat optik. Pembuatan serat optik terus dikembangkan sehingga kerugian transmisi cahaya dalam serat optik yang semula 20 dB/km pada tahun 1970, dapat ditekan hingga saat ini telah diperoleh serat optik dengan redaman transmisi kira-kira 0,2 dB/km.ini sangat erat Secara garis besar susut daya yang terjadi karena beberapa faktor intrinsik dan ekxtrinsik, yaitu: A. Faktor Intrinsik
9
1. Absorption (penyerapan), peristiwa ini terjadi akibat ketidak murnian bahan fiber optik yang digunakan. Bila cahaya menabrak sebuah partikel dari unsur yang tidak murni maka sebagian dari cahaya tersebut akan terserap. 2. Scattering (penghamburan) terjadi akibat adanya berkas cahaya yang merambat dalam materi dipancarkan/dihamburkan ke segala arah dikarenakan struktur materi yang tidak murni. Biasanya scattering ini terjadi pada lokasilokasi tertentu saja di dalam bahan, dan ukuran daerah yang terkena pengaruh perubahan efek terpencarnya cahaya sangat kecil, yaitu kurang dari satu panjang gelombang cahaya. 3. Microbending (pembengkokan pada saat pembuatan serat optik). Pada umumnya timbul di dalam proses manufaktur. Penyebab yang biasa dijumpai adalah perbedaan laju pemuaian (dan penyusutan) antara serat optik dan lapisan-lapisan pelindung luarnya (jaket). Ketika kabel serat optik menjadi terlalu dingin, lapisan jaket maupun bagian inti/mantel akan mengalami penyusutan dan memendek sehingga dapat bergeser dari posisi relatifnya semula dan menimbulkan lekukan-lekukan yang disebut microbend'[ B. Faktor Ekstrinsik 1. Frasnel Reflection terjadi karena ada celah udara sehingga cahaya harus melewati dua interface yang memantulkan sebagian karena perubahan index bias dari inti ke udara dan inti lagi. 2. Mode Copling terjadi karena adanya sambungan antara sumber/detektor optik dengan serat optik. 3. Macrobending, lekukan tajam pada sebuah kabel serat optik dapat menyebabkan timbulnya rugi daya yang cukup serius, dan lebih jauh lagi
10
kemungkinan terjadinya kerusakan mekanis (pecahnya serat optik). Rugi daya yang ditimbulkan dengan melengkungkan sepotong pendek serat optik boleh jadi lebih besar dari rugi daya total yang timbul pada seluruh kabel serat optik sepanjang 1 km yang dipasang secara normal
2.6
Repeater dan Penguat Optik Karena media transmisi kabel optik selalu memiliki redaman meskipun kecil,
maka saat tertentu dimana gelombang-gelombang informasi yang ditransmisikan sudah melemah mendekati ambang batasnya, maka diperlukan sebuah perangkat penguat ulang untuk menghasilkan besaran penguatan yang sama seperti keluaran terminal, perangkat ini disebut repeater. Di dalam sebuah repeater terdapat amplifier sebagai penguatnya. Pada umumnya, repeater untuk sinyal digital dimana terjadi reshaping dan retiming disebut sebagai regenerator. Pada saat ini ada dua jenis repeater yang digunakan, yaitu: 1. Digital repeater/Opto-electronic repeater Repeater digital adalah penguatan ulang di tingkat elektrik. Cara penguatannya adalah dengan mengubah cahaya menjadi elektrik kemudian dikuatkan dan pada tahap akhir diubah kembali dari sinyal elektrik menjadi sinyal cahaya dan kemudian siap ditransmisikan kembali ke serat optik. Untuk sinyal WDM diperlukan pemasangan repeater setiap 20 km, maka cara ini dianggap cukup mahal dan tidak praktis.
2. Optikal amplifier
11
Penguat optik adalah penguatan ulang di tingkat cahaya. Cara penguatannya adalah dengan menstimulasi gelombang cahaya yang lemah tadi dengan gelombang cahaya baru yang lebih kuat dari pompa cahaya. Setelah gelombang cahaya cukup kuat seperti keluaran terminal, maka gelombang cahaya siap diumpankan kembali ke serat optik. Repeater hanya menguatkan sinyal cahaya yang datang, sehingga noise yang datang juga ikut terkuatkan. Oleh karena itu, untuk jarak yang cukup jauh diperlukan optikal regenerator untuk mengatasi pelemahan sinyal.
Berbagai macam penguat optik yang
sering digunakan saat ini, antara lain: a. Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) EDFA merupakan suatu serat optik yang intinya (core) dikotori oleh atom erbium sehingga dapat memberikan penguatan terhadap sinyal yang melewatinya. Erbium itu sendiri merupakan elemen dari golongan lantanida (lanthanides group) yang mana elemenelemennya cocok sebagai bahan aktif dalam laser solid-state dikarenakan struktur elektronnya. Ion-ion dari elemen ini memiliki kemampuan menyerap foton dengan panjang gelombang yang tinggi. EDFA memiliki 2 panjang gelombang pumping , 980 nm dan 1480 nm. Band 980 nm memiliki penyerapan yang lebih tinggi dan digunakan untuk standar noise yang rendah. Penyerapan ini relatif melebar sehingga dibutuhkan sumber laser dengan penjang gelombang yang lebih stabil. Band pada 1480 nm lebih rendah tetapi lebih lebar, penyerapan terpusat sehingga cocok digunakan untuk High Power Amplifier (HPA).
Penguat saat ini umumnya
12
menggunakan kombinasi antara keduanya, Seperti ambar 2.6 di bawah ini.
Gambar 2.6 Blok Diagram EDFA
b. Semiconductor Optikal Amplifier SOA adalah penguat yang menggunakan bahan semikonduktor untuk melakukan penguatan. Penguat ini memiliki struktur yang hampir sama dengan Fabry-Perot Laser Diodes tapi dengan elemen anti-pantul di ujung terminal. Terakhir, penguat ini telah dilengkapi pula coating anti-pantul dan panjang gelombang yang dimiringkan sehingga dapat mengurangi pantulan kurang dari 0.001%. Dampak mengurangi loss pada optik ini lebih baik daripada menguatkan sinyal itu sendiri. SOA mempunyai bentuk yang kecil sehingga dapat di integrasikan dengan laser semikonduktor, modulator, dan sebagainya, namun lebih mahal dan tidak dapat dibandingkan dengan EDFA. SOA memiliki noise yang tinggi, penguatan lebih rendah, ketergantungan polarisasi,
dan
panjang gelombang yang tidak
linear.
13
c. Raman Amplifier Tidak seperti EDFA dan SOA, penguatan didapat dengan interaksi nonlinear antara sinyal dan cahaya pump dalam kabel serat optik sehingga dapat mereduksi panjang kabel yang dibutuhkan. Ada dua tipe Raman Amplifier: distributed dan lumped. Penguat Raman distributed menggunakan panjang gelombang sinyal dan cahaya pump yang dimultipleks, sedangkan pada penguat lumped masingmasing panjang gelombang dedicated sehingga dibutuhkan serat optik yang lebih pendek.
Gambar 2.7 Raman Amplifier
Cahaya pump dan sinyal dapat digabungkan ke dalam saluran serat optik dengan arah yang sama (co-directional), arah
yang
berlawanan atau keduanya. Namun dengan arah yang berlawanan (contra-directional) mempunyai kemampuan lebih baik untuk mereduksi noise yang terjadi.
Keuntungan dari raman adalah
kemampuan untuk membagi penguatan dalam saluran serat optik, dengan cara meningkatkan panjang span antar penguat dan
14
dikembalikan
kondisi
semula.
Penguatan
bandwidth
pada
ramandikenali dengan penggunaan panjang gelombang pump sehingga penguatan dapat dilakukan lebih lebar dan berbeda d. Optikal Parametric Amplifier OPA sebagai penguat sinyal impulse lemah dalam media nonlinear noncentrosymmetric. Yang membedakan dengan penguat sebelumnya adalah penguat ini memiliki frekuensi yang dapat diatur dengan sangat cepat solid-state laser dengan menggunakan interaksi noncollinear.
OPA mempunyai kemampuan untuk menguatkan
bandwith yang sangat-sangat lebar.
2.7
Komunikasi Serat Optik Serat Optik adalah sebuah teknologi dimana sinyal informasi dikonversi dari
sinyal elektrik menjadi sinyal optik, kemudian ditransmisikan melalui serat kaca yang tipis, dan dikonversi kembali menjadi sinyal elektrik. Suatu sistem transmisi serat optik pada dasarnya terdiri dari transmitter, kabel serat optik, dan receiver seperti yang dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut:
Sinyal
Optikal Transmitter
Serat Optik
Optikal Receiver
Sinyal
Gambar 2.8 Sistem Komunikasi Serat Optik 1.
Transmitter menerima informasi dalam bentuk pulsa elektrik dari kabel tembaga,
kemudian
menerjemahkannya
menjadi
pulsa
cahaya
yang
bersesuaian. Untuk membangkitkan pulsa cahaya tersebut dapat digunakan LED (Light Emitting Diode) atau LD (Laser Diode).
15
2.
Serat optik berfungsi untuk merambatkan sinyal optik dari transmitter ke receiver.
3.
Receiver menerima siyal optik, kemudian mengkonversikannya kembali menjadi sinyal elektrik aslinya. Jenis detector cahaya yang dapat digunakan antara lain PIN-type photodiode atau avalanche-type photodiode.
Satuan
panjang gelombang cahaya ini dinyatakan dalam satuan nanometer, dengan pembagian seperti berikut : Tabel 2.1 Pembagian band frekuensi terhadap panjang gelombang
2.8
Band
Description
Wavelength Range
O band
Original
1260 to 1360 nm
E band
Extended
1360 to 1460 nm
S band
short wavelengths
1460 to 1530 nm
C band
conventional ("erbium window")
1530 to 1565 nm
L band
long wavelengths
1565 to 1625 nm
U band
ultralong wavelengths
1625 to 1675 nm
Keuntungan dan Kerugian Serat Optik A.
Keuntungan Serat Optik
1. Mempunyai lebar pita frekuensi (bandwidth yang lebar). Frekuensi pembawa optik bekerja pada daerah frekuensi yang tinggi yaitu sekitar 10^13 Hz sampai dengan 10^16 Hz, sehingga informasi yang dibawa akan menjadi banyak.
16
2. Redaman sangat rendah dibandingkan dengan kabel yang terbuat dari tembaga, terutama pada frekuensi yang mempunyai panjang gelombang sekitar 1300 nm yaitu 0,2 dB/km. 3. Kebal terhadap gangguan gelombang elektromagnet. Fiber optik terbuat dari kaca atau plastik yang merupakan isolator, berarti bebas dari interferensi medan magnet, frekuensi radio dan gangguan listrik. 4. Dapat
menyalurkan
informasi
digital
dengan
kecepatan
tinggi.
Kemampuan fiber optik dalam menyalurkan sinyal frekuensi tinggi, sangat cocok untuk pengiriman sinyal digital pada sistem multipleks digital dengan kecepatan beberapa Mbit/s hingga Gbit/s. 5. Ukuran dan berat fiber optik kecil dan ringan. Diameter inti fiber optik berukuruan micro sehingga pemakaian ruangan lebih ekonomis. 6. Tidak mengalirkan arus listrik. Terbuat dari kaca atau plastik sehingga tidak dapat dialiri arus listrik (terhindar dari terjadinya hubungan pendek). 7. Sistem dapat diandalkan (20 – 30 tahun) dan mudah pemeliharaannya. B.
Kerugian Serat Optik
1. Konstruksi fiber optik lemah sehingga dalam pemakaiannya diperlukan lapisan penguat sebagai proteksi. 2. Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang berlebihan 3. Tidak dapat dialiri arus listrik, sehingga tidak dapat memberikan catuan pada pemasangan repeater.
17
2.9
Pola Encoding a. Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
Adalah kode-kode yang sering digunakan Untuk membangkitkan atau mengartikan data digital melalui terminal atau perangkat-perangkat lain
Dua tegangan yang berbeda untuk 2 digit biner
Tegangan konstan selama interval bit
Tidak ada transisi yaitu tidak kembali ke level voltase nol
Ketika voltase dapat digunakan Untuk menampilkan biner 0 dan voltase positif konstan Untuk menampilkan nilai biner 1
b. Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)
Mempertahankan pulsa voltase konstan Untuk durasi waktu bit
Data2 itu sendiri ditandai saat kehadiran atau ketidakhadiran transisi pada permulaan waktu bit
Adanya transisi (dari rendah ke tinggi atau tinggi ke rendah) pada permulaan waktu bit menunjukkan biner 1 Untuk bit waktu tsb
Tidak ada transisi yang menunjukkan biner 0
Adalah
contoh
encoding
differential,
yakni
informasi
yang
ditransmisikan lebih ditujukan pada pengertian susunan simbol-simbol data yang berurutan dibandingkan dengan elemen-elemen sinyal itu sendiri
18
Gambar 2.9 NRZL dan NRZI
2.10 Wavelength Division Multiplexing WDM adalah salah satu teknologi multipleksing dalam komunikasi serat optik yang bekerja dengan membawa sinyal informasi yang berbeda pada satu serat optik dengan menggunakan panjang gelombang (warna) cahaya laser yang berbeda. Dengan ini dapat meningkatkan kapasitas dan memungkinkan komunikasi dua arah pada satu serat optik. Istilah wavelength division multiplexing biasanya diterapkan ke 'optikal carrier' (yang digambarkan berdasarkan panjang gelombangnya), sedangkan frequency division multiplexing biasanya digunakan pada 'radio carrier' (yang digambarkan berdasarkan frekuensinya). Namun, karena panjang-gelombang dan frekuensi proporsional secara inverse, dan karena radio dan cahaya adalah bentuk dari radiasi elektromagnetik, kedua istilah ini serupa.
Gambar 2.10 Skema WDM
Sebuah sistem WDM menggunakan multiplexer di pemancar sinyal untuk bergabung dengan bersama-sama, dan demultiplexer pada penerima untuk membagi mereka terpisah. Dengan tepat jenis serat adalah mungkin untuk memiliki perangkat
19
yang melakukan keduanya secara bersamaan, dan dapat berfungsi sebagai multiplexer menambahkan drop optik. Perangkat penyaringan optik digunakan secara konvensional telah menjadi etalons , stabil solid-state tunggal frekuensi interferometer FabryPerot dalam bentuk film tipis berlapis kaca optik. Konsep ini pertama kali diterbitkan pada 1970, dan tahun 1978 sistem WDM sedang diwujudkan dalam laboratorium. Para WDM pertama sistem di kombinasikan hanya dua sinyal. Sistem modern dapat menangani hingga 160 sinyal dan dengan demikian dapat memperluas dasar 10 Gb/s sistem atas sepasang serat tunggal untuk lebih
dari
1,6 Tbit/s .
Sistem
WDM
yang
populer
dengan perusahaan
telekomunikasi karena mereka memungkinkan mereka untuk memperluas kapasitas jaringan tanpa meletakkan lebih banyak serat. Dengan menggunakan WDM dan amplifier optik , mereka dapat mengakomodasi beberapa generasi pengembangan teknologi di bidang infrastruktur optik mereka tanpa harus merombak jaringan backbone.Kapasitas link yang diberikan dapat diperluas hanya dengan upgrade ke multiplexer dan demultiplexers di kedua ujungnya. Sebagian besar sistem WDM beroperasi pada single-mode kabel serat optik , yang memiliki diameter inti dari 9 pm. Bentuk-bentuk tertentu dari WDM juga dapat digunakan dalam multi-mode kabel serat (juga dikenal sebagai tempat kabel) yang memiliki diameter inti dari 50 atau 62,5 pm. Beberapa komponen yang mendukung sistem WDM adalah: a. Multiplexer Merupakan alat yang digunakan untuk menggabungkan beberapa panjang gelombang yang berbeda sehingga dapat melewati sebuah fiber optik.
20
Gambar 2.11 Multiplexer b. Demultiplexer Merupakan alat yang memisahkan kanal-kanal yang telah dimultipleksi sehingga dapat melalui fiber-fiber yang berbeda di sisi penerima.
Gambar 2.12 Demultiplexer c. Add/drop Multiplexer Multiplexer/demultiplexer yang dapat meng-add atau menge-drop satu atau lebih panjang gelombang pada titik tertentu di dalam hubungan WDM, sedangkan panjang gelombang yang lain tidak berubah.
Gambar 2.13 Add/Drop multiplexer d. Optikal Amplifier Merupakan alat yang dapat memperkuat sinyal optik yang masuk tanpa perlu diubah terlebih dahulu ke bentuk elektrik.
Gambar 2.14 Optikal Amplifier
21
2.11 CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) Teknologi WDM memiliki prinsip kerja untuk mengirimkan informasi dari suatu tempat ke tempat yang lain. Namun, dalam teknologi ini pada suatu kabel atau serat optik dapat dilakukan pengiriman secara bersamaan dengan banyak informasi melalui kanal yang berbeda. Setiap kanal ini dibedakan dengan menggunakan prinsip perbedaan panjang gelombang (wavelength) yang dikirimkan oleh sumber informasi. Sinyal informasi yang dikirimkan awalnya diubah menjadi panjang gelombang yang sesuai dengan panjang gelombang yang tersedia pada kabel serat optik kemudian dimultipleksikan pada satu fiber. Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) merupakan suatu teknik transmisi yang yang memanfaatkan cahaya dengan panjang gelombang yang berbedabeda sebagai kanal-kanal informasi, sehingga setelah dilakukan proses multiplexing seluruh panjang gelombang tersebut dapat ditransmisikan melalui sebuah serat optik serta meningkatkan channel spacing (parameter jarak antar kanal) dan area operasi band frekuensi yang lebih ringkas sehingga didapat desain tranceiver yang lebih effisien. Seperti gambar 2.1 untuk menyediakan 8 kanal dalam satu serat optik, CWDM menggunakan dua panjang gelombang. Satu serat opti sebagai main dan satu lagi sebagai backup.
Gambar 2.15 CWDM 8 Kanal
22
Gambar 2.16 Fiber Attunuasi pada CWDM Untuk menyediakan 8 kanal dalam satu serat optik, CWDM menggunakan dua panjang gelombang sekaligus yaitu 1310 nm (O-Band) dan 1550 nm (C-Band).Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.3. CWDM memiliki beberapa kelebihan, yaitu: 1. Teknologinya lebih mudah 2. Konsumsi daya lebih rendah 3. Dapat menggunakan kabel SMF dan MMF 4. Dapat menggunakan daya LED maupun Laser 5. Payload per kanal lebih besar 6. Filter panjang gelombang yang digunakan lebih kecil dan murah Walaupun begitu, CWDM juga memiliki beberapa kekurangan, seperti: 1. Kapasitas yang lebih kecil daripada DWDM 2. Jarak transmisi yang lebih rendah 3. Fungsi OAM belum tersedia
2.11.1 Channel spacing CWDM Sesuai standar ITU, untuk lebar kanal pada CWDM adalah fix 20 nm yang lebih toleran terhadap dispersi dan menggunakan panjang gelombang antara 1290 nm sampai
23
1610 nm. Contoh CWDM sistem adalah pada standar layer 1 pada Ethernet-LX4 yang berkapasitas 10 Gbps; menggunakan empat panjang gelombang disekitar 1310 nm, masing-masing membawa 3.125 Gbps data. Dengan menggunakan penguat EDFA, sinyal CWDM dapat dikuatkan hingga jarak 60 km dengan kapasitas 2.5 Gbps, sehingga lebih cocok digunakan untuk metropolitan area.
Gambar 2.17 Channel spacing CWDM
Dengan channel spacing yang tetap 20 nm, teknologi CWDM akan memiliki keterbatasan dalam hal jumlah panjang gelombang yang dapat dikonsumsi jika mengoptimalkan band frekuensi yang sama. Oleh karena itu dalam perkembangannya untuk mendapatkan jumlah panjang gelombang yang lebih banyak, CWDM akan mengoptimalkan band frekuensi 1290nm s/d 1610nm. Jika diperhatikan gambar berikut, jelas terlihat bahwa CWDM akan mengoptimalkan referensi gelombang 1310 nm dan band 1510 nm, seperti gambar 2.18 berikut ini:
Gambar 2.18 Wavelenght Terhadap Attenuasi
24
Dengan band frekuensi yang lebih lebar, walaupun channel spacing juga lebih lebar, diharapkan CWDM memiliki jumlah panjang gelombang yang kurang lebih bersaing dengan DWDM. Impact lain dari kemampuan CWDM ini adalah, karena mengoptimalkan dua band frekuensi CWDM dapat diimplementasikan untuk jenis fiber eksisting, seperti G.652 dan G.653 disamping fiber G.655.
2.11.2 Prinsip CWDM Prinsip kerja dasar dari CDWM adalah sama dengan prinsip kerja umum teknologi DWDM yaitu mentransmisikan kombinasi sejumlah panjang gelombang yang berbeda dengan menggunakan perangkat multiplex panjang gelombang optik dalam satu fiber. Pada sisi penerima terjadi proses kebalikannya dimana panjang gelombang tersebut dikembalikan ke signal asalnya. Perbedaan yang paling mendasar antara CWDM dan DWDM terletak pada channel spacing (parameter jarak antar kanal) dan area operasi panjang gelombangnya (band frekuensi). CWDM memanfaatkan channel spacing
20 nm yang lebih memberi ruang kepada sistem untuk toleran terhadap
dispersi. Hal ini berkaitan langsung dengan teknologi perangkat multiplex (terutama laser dan filter) yang akan diimplementasikan dalam sistem, dimana untuk channel spacing yang semakin presisi (DWDM = 0,2 nm s/d 1,2 nm) Laser dan filter yang digunakan akan semakin mahal. Prinsip di balik WDM adalah bahwa warna yang berbeda dari tindakan ringan terpisah dari satu sama lain . Jika mereka digabungkan ke serat tunggal , maka mereka dapat dipisahkan kemudian dengan demux optik. Coarse Wavelength Division Multiplexing ( CWDM ) muncul karena kebutuhan untuk menggabungkan lebih dari dua saluran optik . CWDM biasanya memiliki sebanyak 16 saluran , dipisahkan oleh jarak 20 nm dengan passband 12 nm . Laser yang dapat
25
menjaga panjang gelombang ini tepat sangat mahal . Mereka harus terus dipertahankan pada suhu yang sama , atau panjang gelombang akan melayang , dan saluran akan tumpang tindih
Gambar 2.19 Proses Channel Spacing
Pada gambar 2.17 untuk mempersempit saluran DWDM dibandingkan dengan saluran CWDM sangat terlihat jelas. Jarak lebih dari 20 kali lebih sempit, untuk menunjukkan adalah bahwa semua saluran optik CWDM dan DWDM berada di 1.550 pita optik nm . Hal ini disebabkan fakta bahwa Erbium Didoping Fiber Amplifier ( EDFA ) hanya bekerja di pita optik ini . EDFA yang memperkuat sinyal di band 1550 nm secara real time sebagai sinyal melewati serat dalam EDFA . Hal ini berguna karena tidak ada waktu tunda , dan sinyal diperkuat biasanya bersih , dengan sinyal yang baik dengan karakteristik kebisingan
2.11.3
ASI (Asyncronous Serial Interface) Asynchronous Serial Interface (ASI) adalah streaming format data yang sering
membawa sebuah MPEG Transport Stream (MPEG-TS). Sinyal ASI dapat membawa
26
satu atau beberapa SD, HD atau program audio yang telah dikompresi, tidak seperti sinyal video terkompresi SD-SDI (270 Mbit / s) atau HD-SDI (1,485 Gbit / s). Umumnya, sinyal ASI adalah produk akhir dari kompresi video, baik MPEG2 atau MPEG4, siap untuk transmisi ke pemancar atau microwave sistem atau perangkat lainnya. Kadang-kadang juga dikonversi ke serat optik, RF atau SMPTE310 untuk jenis transmisi. Ada dua format transmisi yang umum digunakan oleh antarmuka ASI: format 188 byte dan format 204 byte. 188 Format byte adalah lebih umum transportasi sungai ASI. Ketika Reed-Solomon data koreksi kesalahan opsional termasuk, paket dapat meregang tambahan 16 byte total 204 byte.
Gambar 2.20 Prinsip Link Asi berdasarkan medium fiber optik
Data yang akan ditransmisikan disajikan dalam bentuk byte-disinkronisasi sebagai MPEG-2 Transport Paket. Kode 8B / 10B berarti menghasilkan satu kata 10bit untuk setiap 1 byte atau menghasilkan 10-bit
untuk setiap 1 byte kemudian
dilewatkan melalui konverter paralel-to-serial yang beroperasi pada output bit-rate tetap yaitu 270 Mbit / s. Jika konverter paralel-to-serial meminta masukan kata baru dan sumber data tidak memiliki satu siap, kata sinkronisasi harus dimasukkan.
27
Ini kata sync harus diabaikan oleh menerima peralatan. Dalam kasus aplikasi kabel koaksial, sehingga aliran serial bit biasanya dilewatkan ke buffer / driver sirkuit dan kemudian melalui jaringan kopling ke konektor coaxial. Dalam kasus aplikasi serat optik, bitstream seri dilewatkan ke rangkaian driver yang mendorong emitor LED yang digabungkan dengan kabel serat optik melalui konektor mekanis. Menerima data tiba pada kabel koaksial pertama kali digabungkan melalui konektor dan kopling jaringan sirkuit yang pulih jam dan data. Dalam kasus transmisi serat optik, detektor peka cahaya mengkonversi tingkat cahaya ke tingkat listrik yang kemudian diteruskan ke sebuah pemulihan data jam dan sirkuit. Pulih bit data serial dilewatkan ke decoder yang mengubah kata-kata transmisi 10-bit kembali ke 8-bit byte awalnya dikirim. Dalam rangka untuk memulihkan byte alignment, decoder awalnya mencari kata-kata sinkronisasi; kata sinkronisasi adalah 10-bit pola yang unik yang dicegah dari terjadi (dengan encoder 8B / 10B) dengan semua kemungkinan byte input data. Setelah ditemukan, awal kata sinkronisasi menandai batas kata data yang diterima selanjutnya dan menetapkan byte-keselarasan output decoder byte.
28
