BAB III KONFIGURASI LAYANAN TRIPLE PLAY PADA JARINGAN HFC
HFC merupakan salah satu teknologi jaringan akses yang di bentuk atas dasar kombinasi jaringan optik dan koaksial.
Gambar 3.1 Konfigurasi jaringan HFC Jenis Cable modem menurut koneksinya ke headend (sentral jaringan cable modem) ada dua macam. Perbedaannya terletak pada media yang digunakan untuk transmisi data upstream (dari pemakai ke headend).
32
33
i.
Sistem Telco-Return
Sistem Telco return yaitu sistem kabel modem yang melakukan transmisi data upstream melalui jaringan telepon / PSTN (Public Switching Telephone Network), sedangkan untuk downstream (dari sentral ke pemakai) tetap menggunakan jaringan televisi kabel. ii.
Sistem Two-Way
Transmisi data upstream dan downstream sistem two-way, kedua-duanya menggunakan jaringan televisi kabel. Keuntungan sistem ini adalah pada kecepatan downstream dan upstream. Tetapi untuk menerapkan sistem two-way diperlukan upgrade jaringan TV-kabel.
Dalam hal ini yang dipergunakan Sistem Telco – Return karena sistem Two-Way tidak menjamin juga dalam peningkatan performansi dan juga masih perlu untuk upgrade jaringan.
Headend 3 Play Content
Multi Channels
Network
Telephone Television
Splitter
Satellite Channels
Customer Premises Equipment
Off Air Channels
Multimedia PC
Cable Modem
HFC Telephone, Fax, Copy, Scan, & Printer
VoIP Network
Splitter
Television Multimedia PC
Cable Modem
Gambar 3.2 Konfigurasi Dasar Infrastruktur
34
Gambar 3.3 Konfigurasi Internet dan VOIP Over HFC Network
1.1 Persyaratan Transmisi 1. Persyaratan panjang gelombang
1310 nm (≤ 50 km)
1550 nm (≥ 50 km)
Pemilihan panjang gelombang ini, lebih diutamakan adalah masalah kapasitas yang diperlukan dan jarak coverage area yang akan ditempuh. 2. Persyaratan redaman (kondisi yang paling buruk)
Fiber Optik
: 0,2 s.d 0,4 ± 0,05 dB/km
Splice
: ≤ 0,2 dB/Buah
Konektor
: ≤ 0,5 dB/Buah
Splitter
:≤
35
Tabel 3.1 Persyaratan Redaman Splitter Optik
DS US 1:2
2,7 – 4,1 dB
1:2
2,8 – 4.0 dB
1:4
5,9 – 7,8 dB
1:4
5,8 – 7,5 dB
1:8
8,1 – 11,4 dB
1:8
8,8 – 11,0 dB
1 : 16
10,5 –14,9 dB
1 : 16
11,7 – 14,4 dB
1 : 32
13,1 – 18,6 dB
1 : 32
14,6 – 18,0 dB
1.1.1
Persyaratan Sinyal
1. Faktor Yang Berpengaruh Noise Thermal Noise Interferensi RF Internal (ingress) Impuls Elektromagnet 2. Distorsi Composite Second Order Composite Triple Beat Cross Modulation Hum modulation
36
Rekomendasi Level Sinyal Jaringan HFC Tabel 3.2 Rekomendasi Level Sinyal Jaringan HFC
Satellite disk LNB
-20 s/d –30 dBmV
Satellite rec. Input
-30 s/d –55 dBmV
Satellite Rx. baseband O/P
1 vpp untuk video, 300 mV s/d 1V
atau input modulator
untuk audio
RF modulator O/P
50-60 dBmV (tip. pada 54 s/d 57)
O/P gabungan di headend
20-35 dBmV (tergantung pada banyaknya channel)
Input ke Rx. Optik 1310
15 s/d 32 dBmV
Output dari Tx. Optik 1310
6 s/d 12 dBm tip.
Input ke node
0 dBm (tip. +1 s/d –2 dBm)
Input ke penguat RF
+15 s/d 20 dBmV tip. Bila terlalu rendah maka CNR akan turun.
Output node/Output penguat RF
+38 dBmV (trunk style design) s/d 47 dBmV (dengan FSA atau ministar design)
Output tap
+14 s/d +18 dB tip.
STB/TV di rumah
5 s/d 10 dBmV tip.
37
Gambar 3.4 Rekomendasi Level Sinyal Jaringan HFC
1.2 IMPLEMENT LAYANAN TRIPLE PLAY PADA JARINGAN HFC
38
Gambar 3.5 Konfigurasi Jaringan HFC
Gambar 3.6 Arsitektur Jaringan HFC
39 1.3 BANDWIDTH PADA JARINGAN HFC
Penambahan bandwidth layanan pada jaringan CATV menimbulkan masalah baru dalam arsitektur jaringan CATV yang ada yakni kabel koaksial untuk keseluruhan jaringan. Masalah ini muncul dikarenakan pada frekuensi tinggi peredamannya lebih besar daripada peredaman pada frekuensi rendah sehingga penambahan bandwidth pada jaringan berarti akan menambah jumlah amplifier koaksial pada jaringan. Penambahan amplifier koaksial pun akhirnya menimbulkan permasalahan baru kembali karena noise dan distorsi akan semakin besar. Hadirnya teknologi fiber optik menjadi titik terang dalam pemecahan masalah-masalah tersebut mengingat kemampuan fiber optik yang dapat mengirimkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi. Implementasi fiber optik pada jaringan CATV yang telah ada inilah yang kemudian menghadirkan jaringan Hybrid Fiber Coax (HFC) sebagai jaringan akses broadband multimedia dan selama perkembangannya HFC telah mengalami dua fase perubahan yakni: 1. Fase 1
Bandwidth Upstream 5 – 40 MHz, bandwidth downstream 50 – 750 MHz
Layanan TV analog broadcast, TV digital broadcast (PPC, PPV, NVoD), VoD, data, dan telepon. Tabel 3.3 Spektrum Frekuensi 750 MHz
40
2. Fase 2
Bandwidth Upstream 5 – 40 MHz, bandwidth downstream 50 – 862 MHz
Layanan TV analog broadcast, TV digital broadcast (PPC, PPV, NVoD), VoD, data, dan telepon. Tabel 3.4 Spektrum Frekuensi 862 MHz
Didasarkan pada teknologi CATV, jaringan HFC mengalami perubahan yang cukup signifikan yakni dengan pengimplementasian fiber optik sebagai trunk bersama dengan kabel koaksial feeder (distribusi).
41 ALOKASI SPEKTRUM FREKUENSI
MHz 5
40
50
87
108
Upstream
550
702
750
1000
Downstream
Keterangan : = PCS 5-16 MHz, IPPV 16-17.7 MHz, PC Data 18-26 MHz, SM&C 29.8 MHz, Telephony 28-40 MHz = Analog Video = FM Radio = NVOD atau Digital Video = PC Data 702-714 MHz, Telephony 714-738 MHz, PCS 738-750 MHz = Disisakan untuk ekspansi dua arah pada masa yang akan datang = Guard Band / pemisah, tidak digunakan
Gambar 3.7 Alokasi Spektrum Frekuensi[1]
Diasumsikan bahwa infrastruktur jaringan HFC mempunyai bandwidth 862 MHz, dengan contoh alokasi frekuensi : 1. Frekuensi 5 MHz – 40 MHz untuk sinyal upstream layanan interaktif berupa Telepon, Data, dan VOD, serta untuk sinyal manajemen jaringan (infrastruktur HFC). 2. Frekuensi 88 MHz – 108 MHz untuk layanan Radio FM Broadcast. 3. Frekuensi 108 MHz – 450 MHz untuk layanan TV Analog Broadcast. 4. Frekuensi 450 MHz – 550 MHz untuk layanan TV Analog Broadcast dengan nilai tambah (PPC, PPV, dan NVOD). 5. Frekuensi 550 MHz – 862 MHz untuk sinyal downstream layanan interaktif berupa Digital Broadcast, Telepon, Data, dan VOD. Bandwidth satu kanal Radio FM Stereo sebesar 250 KHz. Dengan demikian pada frekuensi 88 MHz sampai 108 MHz tersebut dapat diberikan sekitar 80 kanal Radio FM Stereo.
42
Satu kanal TV analog (PAL) mempunyai bandwidth 8 MHz, sedangkan satu kanal TV analog (NTSC) mempunyai bandwidth 6 MHz. Dengan demikian pada frekuensi 108 MHz hingga 450 KHz dapat diberikan sekitar 42 kanal TV analog (PAL) atau 57 kanal TV analog (NTSC). Satu kanal TV digital (MPEG2) mempunyai bit rate 4 Mbps. Biasanya delapan kanal TV digital (MPEG2) dimultipleks dan dimodulasi oleh sebuah modulator. Delapan kanal TV digital (MPEG2) dimultipleks menjadi sebuah sinyal digital dengan bit rate 34 Mbps kemudian dimodulasi menggunakan modulator 64-QAM dan sinyal keluarannya menempati bandwidth 6 MHz. Dengan demikian pada frekuensi 450 MHz sampai 550 MHz dapat diberikan sekitar 130 kanal TV digital (MPEG2). Jumlah kanal TV digital yang cukup banyak ini dapat diaplikasikan sebagai layanan Pay Per Channel, Pay Per View, atau Near Video On Demand. Dengan menggunakan alokasi frekuensi seperti di atas, bandwidth sinyal downstream untuk layanan interaktif (Telepon, Data, dan VOD) adalah sebesar 312 MHz dan sebesar 60 MHz untuk sinyal upstream. Pemakaian bandwidth untuk layanan interaktif sangat sensitif terhadap jumlah pelanggan yang mengakses layanan tersebut. Dalam perencanaan jaringan HFC harus ditentukan jumlah pelanggan sedemikian rupa sehingga bandwidth yang tersedia masih cukup untuk digunakan secara bersama.
1.4 Tingkat Penetrasi Fiber
43
Secara umum telah diketahui bahwa semakin dekat kabel serat optik ke pelanggan, maka bandwidth yang ditawarkan akan menjadi semakin lebar, kemampuan layanan dan fleksibilitas yang ditawarkan juga semakin besar. Dengan makin tingginya tingkat penetrasi fiber ini, maka permasalahan utama dari sisi arsitekturnya adalah bagaimana untuk pemakaian last-mile media secara efektif, baik itu kabel koaksial maupun tembaga. Kabel koaksial yang mampu untuk mencapai BW Gigahertz, 1000 kali kawat tembaga, secara efektif menawarkan bandwidth yang lebar untuk layanan video interaktif, data, dan suara. Sebagai contoh bagaimana jaringan ini bisa digunakan, marilah kita lihat jaringan HFC yang digelar saat ini. Kabel serat optik telah digunakan dalam jaringan TV kabel sejak tahun 1991. Awalnya, transmitter optik dengan sinyal 1310 nm dan fiber node diletakkan ditengahtengah saluran kaskade dari amplifier koaksial RF (radio frequency), sehingga muncul istilah hybrid fiber/coax. Jaringan transport HFC biasanya menggunakan analog transmitter 1550 nm agar memperluas cakupan jaringan kabelnya. Biasanya, masing-masing fiber node melayani 500 sampai dengan 2000 rumah. Target utama pengembangan jaringan diutamakan pada biaya yang rendah dan performansi yang tinggi dari sinyal video analog baik dalam hal noise maupun distorsi. Pelanggan dapat menerima layanan sampai dengan 78 saluran video, saluran premium dengan kontrol pilihan serta siaran berbayar melalui analog set-top (addressable terminal).
1.5 Peningkatan Reusable Bandwidth Untuk mencapai optimalisasi bandwidth dalam jaringan HFC, langkah utamannya adalah meningkatkan tingkat penetrasi fiber ke pelanggan (di mana jaringan fiber makin didekatkan ke pelanggan / fiber deeper). Oleh karena itu suatu jaringan diharapkan dapat mempunyai kemampuan mengakomodasi layanan interaktif untuk setiap pelanngannya. Dengan demikian
44
perlu penanganan sinyal upstream untuk mengakomodasi layanan di setiap pelanggan. Akomodasi ini dapat diberikan dengan memperkecil jumlah pelanggan di suatu node dengan bandwidth yang sama (misalnya dengan suatu bandwidth tertentu yang semula dikondisikan untuk 500 pelanggan, dibuat hanya untuk 8 sampai 125 pelanggan saja). Seiring dengan meningkatnya volume trafik layanan interaktif, jaringan transport harus dikembangkan untuk meningkatkan fleksibilitas, serta hubungan yang lebih efisien ke server. Server-server ini dapat ditempatkan dimana saja dalam jaringan, tetapi biasanya dimulai secara terpusat di sisi main headend, menempatkan penekanan yang signifikan pada struktur jaringan transport sekarang ini. Salah satu pertimbangan penting untuk desain jaringan adalah agar dapat menyesuaikan antara biaya untuk pengembangan perangkat dengan keuntungan yang diharapkan dari suatu layanan. Ada dua hal penting dari tujuan evolusi jaringan ini: tujuan dari sisi akses untuk mengoptimalkan pemakaian bandwidth per pelanggan dan dari sisi transport suatu koneksi yang fleksibilitas dan efisien ke server-server dimanapun di dalam jaringan.
1.6 Penggunaan Transmitter 1. Fiber In The Loop secara umum sudah menggunakan perangkat transmitter 1310-nm, dan untuk mengkomodasi HFC, dapat dilakukan pendekatan; – optimalisasi dark fiber – penggunaan transmitter 1550-nm 2. Transmitter 1550-nm ini dapat mengakomodasi SVC (synchronous video connection) untuk menggabungkan layanan video dan data ke dalam jaringan PSTN.
45
Penggunaan transmitter 1550 nm ini sangat optimal untuk transmisi dengan jarak yang jauh (di atas 50 km), sedangkan untuk jarak yang dekat (di bawah 50 km), dapat tetap menggunakan transmitter 1310 nm yang diinjeksi dengan YEDFA melalui WDM.
1.7 Paremeter – Paremeter QOS (Quality Of Service) QoS adalah kemampuan dalam menjamin pengiriman arus data penting atau dengan kata lain kumpulan dari berbagai kriteria performansi yang menentukan tingkat kepuasan penggunaan suatu layanan. Ada beberapa alasan mengapa kita memerlukan QoS, yaitu: 1. Untuk memberikan prioritas untuk aplikasi-aplikasi yang kritis pada jaringan. 2. Untuk memaksimalkan penggunaan investasi jaringan yang sudah
ada. 3. Untuk meningkatkan performansi untuk aplikasi-aplikasi yang
sensitif terhadap delay, seperti Voice dan Video. 4. Untuk merespon terhadap adanya perubahan-perubahan pada aliran traffic di jaringan.
Kualitas layanan atau yang disebut dengan Quality Of Service (QoS) pada komunikasi Audio dan Video merupakan bagian terpenting dari sistem multimedia terdistribusi, Parameter yang ditekankan pada kualitas layanan dari komunikasi audio dan video adalah sebagai berikut diantaranya : a) Frame Loss Frame Loss adalah parameter dari sistem multimedia streming yang dapat diukur, yaitu dengan cara mencari nilai selisih dari packet frame yang dikirim oleh transmitter
46
dikurang dengan packet frame yang diterima oleh receiver . Sehingga hasil dari selisih tersebut didapatkan nilai frame loss. Frame loss kemungkinan terjadi pada jaringan akibat dari kapasitas buffer yang terbatas dari node yang dilewati, serta bandwith yang rendah pada saat data multimedia tersebut melewati jaringan. Sehingga data tersebut mengalami drop tail dan discarding. Floss = FTx - FRx Dimana Floss = Frame loss FTx = Frame yang dikirim oleh transmitter FRx = Frame yang diterima oleh receiver
b) Error Rate Pada error rate terdapat dua jenis kesalahan (error), yaitu : 1
Bit error adalah normal dari suatu komunikasi audio dan video dikarenakan akibat ganguan dan interferensi. Hal tersebut sangat rendah di dalam jaringan modem. Kehilangan paket data ( packet loss ) sebagian besar disebabkan oleh network switches yang memiliki kekurangan kapasitas buffer yang terbatas.
2
Packet Loss, merupakan suatu parameter yang menggambarkan suatu kondisi yang menunjukkan jumlah total paket yang hilang, dapat terjadi karena collision dan congestion pada jaringan dan hal ini berpengaruh pada semua aplikasi karena retransmisi akan mengurangi efisiensi jaringan secara keseluruhan meskipun jumlah bandwidth cukup tersedia untuk aplikasi-aplikasi tersebut. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika
47
terjadi kongesti yang cukup lama, buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima. 3
Troughput Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Troughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses yang diamati pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut. Tabel beberapa contoh parameter kualitas layanan dengan level yang berbeda Tabel 3.5 Parameter kualitas layanan masing – masing service
Spesifikasi pengguna
Parameter dari aplikasi
Paremeter sistem
Kualitas suara telepon
Sample rate = 8 kHz Bit per sample = 8
Bit rate = 64 Kbits/s ( tanpa kompresi Bit rate = 16 Kbits/s ( dengan kompres End to end delay tidak lebih dari 150 ms Jumlah paket data yang hilang tidak lebih dari 1 %
CD audio
Sample rate = 44,1 kHz Bit per sample = 8 2 kanal
Bit rate = 1.41 Mbits/s ( tanpa kompresi Bit rate = 128 Kbits/s ( dengan kompresi End to end delay tidak lebih dari 150 ms Jumlah paket data yang hilang tidak lebih dari 1 % Skew diantara 2 kanal audio ri tidak lebih dari 11 µs
NTSC Video
30 frame per detik resolusi 720 x 480
Bit rate = 200 Mbits/s (tanpa kompresi Bit rate = 2 Mbits/s (dengan kompresi)
HDTV
30 frame per detik resolusi 720 x 480
Bit rate = 800 Mbits/s (tanpa kompresi) Bit rate = 10 Mbits/s (dengan kompresi)
48
Lip synchronization
2.
Intermedia skew tidak lebih dari 400 ms
Delay jitter Jumlah Buffer standar
Kualitas Video Parameter Kualitas suatu video tidak dapat ditetapkan secara pasti, dikarenakan
presepsi antar user berbeda-beda . Kualitas video banyak dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
Image Quality
frame rate
Brightness
frame loss dan
warna. Terkadang suatu variable frame rate yang sangat bagus 30 frame/s mendapatkan
image quality yang tidak baik. Hal ini diperlihatkan pada kualitas video dengan encode H.261 dan H.263, Dimana dilakukan perbandingan antara frane rate dan image quality. Pada gambar terlihat bahwa kualitas frame akan semakin baik tetapi frame rate pada video tidak kurang baik, sebaliknya jika frame rate sangat baik maka kualitas gambar video semakin buruk, sehingga terdapat daerah yang dimana nilai kedua-duanya seimbang atau yang disebut dengan “ sweet spot “.
49
Grafik 3.1 perbandingan kualitas image quality dengan frame rate Tabel 3.6 Skala Kualitas Video berdasarkan Parameter Frame Rate Frame Rate
Skala Kualitas
25 – 30
Sempurna
19 – 24
Baik
13 - 18
Cukup
6 -12
Kurang
0–5
Buruk
3.8 Alokasi Minislot Dalam DOCSIS dan IEEE 802.16, nrtPS dan BE layanan mengalir menggunakan contention untuk mengirim permintaan mereka ke CMTS. Kita perlu mengalokasikan
50
jumlah yang sesuai permintaan contention minislots dalam setiap periode bingkai untuk mengurangi jumlah kemungkinan tabrakan dan untuk mempersingkat proses penyelesaian pertentangan. Jika dilakukan dengan benar, ini akan meningkatkan kinerja protokol MAC dalam berbagai kondisi beban lalu lintas. Struktur pengalokasian tersebut agar mencapai fleksibilitas penjadwalan maksimum dan latency transmisi minimum. Pesan dari CMTS sesuai dengan sekelompok minislots dapat diterima sebelum awal periode frame berikutnya. Hal ini mengurangi latency dalam menerima permintaan pengakuan dan dalam resolusi pertentangan, yang menjadi perhatian besar dalam Proses contention. Skema alokasi minislot yang berbeda telah disarankan dalam literatur [1,2,7]. Skema tersebut mengusulkan di sini adalah perpanjangan dari mekanisme yang disarankan dalam [2] dengan beberapa modifikasi untuk beradaptasi dengan struktur minislot, untuk memperhitungkan berapa besar minislot untuk membonceng, dan untuk memungkinkan panjangnya penggunaan variabel frame.
