REVIEW JARINGAN AKSES DOWNSTREAM FIBER TO THE HOME DENGAN TEKNOLOGI GPON DI CITYLINK RESIDENCE “REVIEW OF FIBER TO THE HOME DOWNSTREAM ACCESS NETWORK USING GPON TECHNOLOGY AT CITYLINK RESIDENCE” Muhammad Ihsan Mutaharrik / 1101120294 Prodi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
[email protected] ABSTRAK Sudah menjadi fakta bahwa tidak hanya kebutuhan sandang, pangan, dan papan namun saat ini internet sudah menjadi salah satu kebutuhan utama bagi beberapa golongan masyarakat. Di era yang modern ini internet menjadi salah satu media yang membantu masyarakat dalam menjalani kehidupan seperti bertukar informasi, berkomunikasi, dan sebagai media hiburan. Untuk menunjang kebutuhan tersebut maka diperkenalkan Teknologi FTTH (Fiber To The Home). Teknologi ini merupakan teknologi yang menggunakan serat optik sebagai media transmisi dan power splitter sebagai pembagi daya. Perancangan jaringan FTTH selalu identik dengan perancangan di domain perumahan. Namun faktanya pengaplikasian ini dapat dilakukan diapartemen dan di gedung perkantoran. Dalam paper ini akan membahas review mengenai implementasi FTTH di apartemen Citilink Residence dengan menganalisa parameter Bit Error Rate, Q Factor, Power Link Budget, Rise Time Budget. Kata Kunci : FTTH, Fusion Splicer, Power Link Budget, Rise Time Budget, Abstract
It is a fact that not only need food, clothing, and shelter but now the Internet has become one of the main requirements for some classes of society . In the modern era Internet became one of the media that help people live a life such as exchanging information , communicating , and as a medium of entertainment . To support these needs then introduced technology FTTH ( Fiber To The Home ) . This technology is a technology that uses optical fiber as the transmission medium and splitter as power divider. FTTH network design is always synonymous with the planning in the housing domain. But this can be done in apartment and in office buildings. In this paper will discuss a review of the implementation of FTTH in the Citilink Residence apartment by analyzing the parameters Bit Error Rate, Q Factor, Power Link Budget, Rise Time Budget. Keywords : FTTH, Fusion Splicer, Power Link Budget, Rise Time Budget,
1.
Pendahuluan
Perubahan teknologi yang semakin pesat memicu bertambahnya kebutuhan masyarakat luas akan layanan akses yang cepat. Tidak hanya dari kalangan-kalangan tertentu seperti pemerintah, bisnis, maupun sekolah, namun masyarakat awam pun sudah mulai merasakan kebutuhan yang mendalam akan layanan akses yang cepat. Hal ini begitu disadari oleh pihak PT. Telkom sehingga operator ini telah mengembangkan teknologi yang dapat menangani kebutuhan para pelanggannya. Salah satu masalah dalam layanan akses yang cepat adalah kebutuhan bandwidth yang besar agar kebutuhan akses cepat dapat terpenuhi. Serat optik merupakan salah satu media transmisi yang memiliki bandwidth yang besar dan dapat menanggulangi masalah bandwidth yang dialami. Serat optik memiliki kapasitas bandwidth mencapai 50 GHz, kapasitas ini lebih besar daripada kapasitas kabel coaxial maupun radio. Selain itu serat optik juga bekerja pada frekuensi tinggi sehingga jumlah informasi yang dibawa akan lebih banyak. Teknologi Gigabit Passive Optical Network (GPON) merupakan teknologi aplikasi serta optik yang memberikan solusi untuk masalah bandwidth. GPON merupakan salah satu teknologi akses yang menggunakan serat optik sebagai media transport ke pelanggan. Secara umum teknologi ini lebih sering disebut dengan FTTx (Fiber To The X), dimana salah satu dari FTTx ini adalah FTTH (Fiber To The Home). FTTH memungkinkan penggunakaan serat optik secara keseluruhan mulai dari sentral hingga ke pelanggan. Dengan
1
menggunakan serat optik, operator telekomunikasi dapat memberikan layanan broadband ke pelanggan dengan jangkauan yang semakin luas dibanding teknologi akses tembaga ataupun radio. Dalam review jurnal tugas besar ini dibahas mengenai perancangan jaringan FTTH di CityLight Residence serta dilakukan evaluasi dan analisa terhadap jaringan yang telah dirancang peneliti sebelumnya khususnya disisi downstream. 2. Dasar Teori 2.1
FTTH (Fiber To The Home)[1]
Sebenarnya jika kita berbicara tentang FTTHmaka sama saja kita berbicara tentang fiberoptik,FTTH sendiri merupakan layanan jasaberupa jaringan fiber optik yang ditujukanuntuk menjangkau rumah para konsumen,dimana para konsumen dapat mengakseslayanan internet dan dapat mentransfer datadengan kecepatan tinggi melalui rumah merekasendiri seperti kita ketahui dari arti fiber to the home. Dengan adanya FTTH membuat parakonsumen yang haus akan informasi lebihmudah dalam mengjangkau informasi.
Gambar 1. Jaringan FTTH[1] Fiber To The Home (FTTH) merupakan sepenuhnya jaringan optik dari provider ke pemakai. Multiplex dari sinyal optik dibawa ke splitter dalam sebuah group yang hampir mendekati pemakai. Terdapat splitter optik dengan ratio yang berbeda-beda, tetapi typicalnya menggunakan ratio 1:16. Artinya sinyal multiplex dibagi ke 16 rumah yang berbedabeda. Sejak sinyal optik dikonversikan ke sinyal elektrik pada pemakai, Optical Network Unit (ONU) harus diinstalasi pada akhir jaringan. Karena ONU mahal, disarankan bahwa sebuah ONU dibagikan ke beberapa pemakai. Gambar 3 menyarankan apa sebenarnya dari jaringan akses FTTH. ONU ekivalen dengan interface jaringan optik. FTTH memberikan pelayan yang memuaskan bagi konsumen rumah tangga, hal ini dikarenakan FTTH menghadirkan layanan internet dengan akses yang sangat tinggi dengan jalur pita lebar yang mencapai kecepatan 1.000 Mbps atau 1 Gbps, FTTH juga dapat menampilkan video, kualitas suara yang jelas. Hal ini jelas saja menjadikan para konsumen dimanjakan dan semakin tertarik dengan FTTH. Disamping banyaknya kelebihan yang ditawarkan oleh FTTH, namun ada pula beberapa kelemahan yaitu membutuhkan baterai cadangan di bagian luar power. Biaya pemasangan yang cukup mahal menjadi kendala bagi konsumen, dan tentulah para konsumen akan berpikir dua kali untuk menggunakan FTTH. Tapi hal ini tidak menjadi masalah bagi mereka yang berpikiran luas, mereka akan berpikir ini adalah sebuah investasi yang menguntungkan, karena rugirugi pada fiber optik sangat kecil, ini berarti biaya perawatan kecil. Saat ini banyak perusahaan yang telah mengambil langkah untuk menurunkan biaya pengunaan fiber optik. Hal ini dikarenakan berkembangnya sistem fiber optik yang menggunakan loop laser, dimana kita dapat menyalurkan video dan topologi jaringan passive. Bentuk baru dari jasa pelayanan ini membutuhkan high speed dan broad bandwidth yang merupakan perangkat untuk kriteria jaringan yang baru. 2.2
Prinsip Dasar GPON (Fiber To The Home)[2]
Prisip kerja dari GPON adalah ketika data atau sinyal dikirimkan dari OLT, maka ada bagian yang bernama splitter yang berfungsi untuk memungkinkan serat optik tunggal dapat mengirim ke berbagai Optical Network Terminal (ONT). Untuk ONT sendiri akan memberikan data – 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 Corection (FEC). ONT mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan data di tiga moda daya. Pada moda 1, ONT akan mentransmisikan pada kisaran daya keluaran yang normal. Pada moda 2 dan 3 ONT akan
2
mentransmisikan 3 – 6 dB lebih rendah daripada moda 1 yang mengizinkan OLT untuk memerintahkan ONT menurunkan dayanya apabila OLT mendeteksi sinyal dari ONT terlalu kuat atau sebaliknya, OLT akan memberi perintah ONT untuk menaikkan daya jika terdeteksi sinyal dari ONT terlalu lemah.
Gambar 2. Arsitektur GPON[2] Untuk persyaratan sistem GPON adalah sebagai berikut: 1. Beroperasi dengan line rates pada 2.488 Gbps downstream dan 1.244 Gbps upstream dengan menggunakan single fiber, sistem G-PON harussesuai dengan ITU-T G.984.x series (G.984.1/2/3/4). 2. Modul GPON dapat diekspansi, yang memungkinkan terbentuknya sistem perangkat yang fleksible. 3. Sistem arsitektur GPON harus dalam satu rak yang terintegrasi untu semua layanan. Semua layanan dikontrol oleh sebuah NMS 4. Arsitektur internal backplane perangkat GPON harus berbasis arsitekturIP. Kemampuan switching bersifat non-blocked matrix.
2.3
Power Link Budget[3]
Link power budget dapat diartikan secara sederhana sebagai total redaman pada daya optik yang diijinkan antara sumber cahaya dan fotodetektor, yang didapatkan dari redaman kabel, redaman konektor, redaman penyambungan, dan margin sistem. Untuk perumusan link power budget yang terdiri dari redaman total, daya yang diterima penerima, dan nilai margin sistem dapat dilihat pada persamaan berikut ini.
Keterangan : Pt Pr SM αtotal L αcon αsplice αkabel αsplitter
= Daya keluaran sumber optik ( dBm) = Sensitivitas daya maksimum detektor ( dBm) = Safety Margin (berkisar 6-8 dB) = Redaman Total sistem (dB) = Panjang serat optik ( Km) = Redaman Konektor (dB/buah) = Redaman sambungan ( dB/sambungan) = Redaman serat optik ( dB/ Km) = Redaman Splitter (dB)
3
2.4
Rise Time Budget[3]
Rise time budget merupakan metode untuk menentukan batasan disperse 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 rate data. Untuk menghitung Rise Time budget dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Keterangan : ttx trx tintermodal tintramodal Δσ L Dm
= Rise time transmitter (ns) = Rise time receiver (ns) = bernilai nol (untuk serat optik single mode) = Δσ x L x Dm = Lebar Spektral (nm) = Panjang serat optik (Km) = Dispersi Material (ps/nm.Km)
3.
Perancangan Jaringan FTTH[1]
3.1
Penentuan Daerah Perancangan[1]
CityLight Residence merupakan sebuah hunian yang dikembangkan oleh KAGUM Group, yang sudah terkenal dengan proyek factory outlet dan hotel-hotelnya. CityLight Residence terletak di Jalan Suryalaya dengan titik koordinat garis lintang 6°56'41.46"S dan garis bujur 107°37'13.56"T. Berdasarkan perencanaan pembangun dari pihak konstruksi akan dibangun 5 tower untuk apartement dengan jumlah 1700 unit (homepass), 17 unit untuk townhouse, dan 8 unit untuk SOHO. Luas wilayah tanah untuk pembangunan ini adalah 25.082 m2 (meter persegi). Data-data tersebut merupakan data-data sekunder, yang artinya data tersebut merupakan data yang didapatkan dari pihak pengembang. Fasilitas yang disediakan oleh penyedia hunian adalah Commercial Area, Sport Arena, 2 Swimming Pool, Jogging Track, Access Card, Children Playground, CCTV, 24 Hours Security, Cafe & Resto, Mini Market, Meeting Room, Large Parking Area, Factory Outlet, dll. Berikut adalah jumlah homepasses yang harus dipenuhi: Tower 1 : 414 homepasses Tower 2 : 386 homepasses Tower 3 : 433 homepasses Tower 4 : 363 homepasses Tower 5 : 370 homepasses 3.2
Penentuan Jalur dan Jumlah Perangkat[1]
Sentral untuk jaringan akses pada CityLight Residence berada pada STO Tegallega. STO Tegallega merupakan STO Telkom yang menangani jaringan akses untuk daerah dimana CityLight Residence berada. Jalur yang digunakan merupakan jalur duct yang sudah ada di sepanjang Jalan Soekarno Hatta, ditambah dengan jalur tanam langsung. Untuk jalur dari STO Tegallega ke lokasi Citylight Residence. Diketahui bahwa jarak dari STO Tegallega ke lokasi adalah sekitar 1,981 kilometer. Dengan jalur existing adalah sekitar 1,483 kilometer yang berada di Jalan Soekarno Hatta. Jalur ini merupakan jalur duct milik Telkom yang mengarah ke STO Cijaurah. Selanjutnya ditambahkan jalur tanam langsung sepanjang Jalan Pasir Luyu Selatan sampai ke lokasi perancangan dengan jarak 498 meter. Berdasarkan tata letak dan jarak didapatkan jumlah perangkat yang digunakan dalam perancangan ini. Jumlah perangkat yang digunakan dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 1. Perangkat yang dibutuhkan[1] Perangkat OLT
Jumlah 1
Unit Buah
4
Letak Indoor
Rack Frame Interface Card GPFA 45 ONT ODP PS 1 : 2 PS 1 : 16 PS 1 : 32 Konektor Feeder Kapasitas 288 core Feeder Kapasitas 144 Core Distribusi Kapasitas 24 core Distribusi Kapasitas 32 HP Distribusi Kapasitas 16 HP Distribusi Kapasitas 1 HP
1 2 16
Buah Buah Buah
Indoor Indoor Indoor
1966 98 10 20 78 4048 1,483
Buah Buah Buah Buah Buah Buah Km
Indoor Indoor Indoor Indoor Indoor Indoor Outdoor
0,498
Km
Outdoor
0,368
Km
Outdoor
1,65
Km
Indoor
1,35
Km
Indoor
54
Km
Indoor
Gambar 3. Penarikan kabel feeder dari STO Tegalega[1]
4.
Analisis Kelayakan Jaringan FTTH
4.1
Analisis jalur Downstream menggunakan OptiSystem
Perhitungan Bit Error Rate (BER) pada perancangan ini membuat simulasi perancangan dengan menggunakan sebuah perangkat lunak yaitu OptiSystem. Seluruh elemen perangkat yang digunakan dalam simulasi disesuaikan dengan spesifikasi perangkat asli untuk mendapatkan hasil yang mendekati real. Simulasi yang dibuat adalah link downstream untuk jarak terjauh. Elemen yang digunakan pada simulasi adalah sebagai berikut: Transmitter (Tx) sebagai 11,652 dBm untuk downstream. Optical Fiber sebagai serat optik single mode G.652.D dan G.657 Konektor sebanyak 7 buah Passive splitter 1:2 dan 1:16 Receiver (Rx) sebagai ONT
5
Gambar 4. Rangkaian Downstream OptiSystem[1] Berdasarkan hasil perancangan tersebut didapatkan nilai BER adalah sebesar 1,194 x 10-51. Nilai tersebut lebih kecil dari nilai BER ideal untuk transmisi serat optik, yaitu 10-9. Performansi yang baik juga ditunjukkan oleh bentuk diagram mata yang memberikan nilai Q factor sebesar 15.078 dimana nilai tersebut berada diatas batas Q factor untuk komunikasi serat optik yaitu 6.
Gambar 4. Eye Diagram OptiSystem[1] 4.2
Analisis Power Link Budget jalur Downstream
Perhitungan link power budget digunakan untuk mengetahui besar nilai redaman total yang diperbolehkan antara daya pemancar dan sensitivitas penerima. Daya yang diijinkan dalam teknologi GPON adalah sebesar -28 dBm. Persamaan untuk perhitungan link power budget adalah persamaan 2.1. Perhitungan ini dilakukan pada jarak terdekat dan jarak terjauh, karena teknologi GPON memiliki panjang gelombang asimetrik dalam pentransmisiannya. Panjang gelombang yang digunakan 1490 nm pada downstream. ONT terjauh memiliki jarak total dari STO sampai kepada ONT 2,195 Km. Penentuan parameter – parameter redaman disesuaikan dengan perangkat yang digunakan dalam proses perancangan. Untuk perhitungan Power Link Budget pada sisi downlink dapat diuraikan menggunakan rumus berikut :
6
Nilai redaman tersebut berada di bawah nilai redaman maksimal yang ditentukan oleh ITU-T serta PT. Telkom, yaitu sebesar 28 dB, maka link ini memenuhi syarat dari sisi total redaman.
Nilai Prx harus lebih besar atau sama dengan sensitivitas detektor agar penerima dapat bekerja dengan baik. Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan bahwa nilai Prx adalah -22,589 dBm. Hal ini membuktikan bahwa perancangan dengan daya awal 3 dB masih memenuhi persyaratan dari perangkat untuk nilai minimum daya terima yaitu sebesar -29 dBm dan ketentuan dari ITU-T dan PT. Telkom, yaitu nilai minimum untuk daya terima adalah sebesar -28 dBm. 4.3
Analisis Rise Time Budget
Analisis rise time budget adalah suatu metoda untuk menentukan batasan dispersi pada link serat optik. Rise time budget sangat berguna untuk perhitungan sistem digital. Rise time budget sendiri menggunakan dua jenis pengkodean, yaitu pengkodean NRZ (non-return-to-zero) dan pengkodean RZ (return-to-zero). Nilai waktu sistem (tsystem) yang didapatkan dari hasil perhitungan dalam link, baik upstream maupun downstream, harus berada di bawah nilai waktu batas (tr). Untuk waktu batas dengan pengkodean NRZ bernilai 70% dari perioda bit, sedangkan untuk waktu batas RZ bernilai 35% dari perioda bit. Satu perioda bit sama dengan kebalikan dari kecepatan data. Perhitungan Rise Time Budget dihitung dari jarak terjauh.
Dengan menggunakan rumus persamaan 2.4 dengan penguraian yang sama pada perhitungan link upstream, maka didapatkan nilai sebesar 0,0626 ns. Nilai ini berada jauh di bawah waktu batasan yang bernilai 0,2814 ns untuk pengkodean NRZ dan 0,1407 ns untuk pengkodean RZ. Melihat hasil perhitungan tersebut, dapat disimpulkan bahwa sistem untuk downstream memenuhi rise time budget. 5
Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis dan hasil perhitungan yang dilakukan, maka didapatkan kesimpulan seperti
berikut: 1. Berdasarkan perhitungan kelayakan sistem untuk link power budget didapatkan nilai redaman terbesar untuk downstream bernilai 19,589 dB dengan nilai Prx sebesar -22,589 dBm. Hasil perhitungan yang didapatkan masih berada di atas standar yang ditentukan oleh ITU-T dan PT. Telkom, yaitu sebesar -28 dBm. 2. Berdasarkan perhitungan kelayakan sistem untuk rise time budget, jenis pengkodean NRZ dan RZ dapat digunakan dalam perancangan ini. Pengkodean NRZ memiliki batas 70% dari kecepatan data yaitu 0,2814 ns downstream. Pengkodean RZ memiliki batas 35% dari kecepatan data yaitu 0.1407 untuk downstream Dari hasil perhitungan didapatkan nilai tsystem sebesar 0,0626 ns untuk downstream. Nilai tsystem tersebut masih di bawah batas. 3. Berdasarkan hasil simulasi perancangan jaringan pada perangkat lunak OptiSystem dengan melihat nilai BER, kualitas transmisi perancangan ini baik. Nilai BER yang didapatkan pada simulasi adalah sebesar
7
4.
1,194 x 10-51 pada link downstream. Nilai ideal untuk bit error rate pada transmisi serat optik adalah 109 . Jumlah perangkat yang diperlukankan pada perancangan ini adalah OLT sebanyak satu buah, Rack sebanyak 1 buah, Sub-Rack atau Frame sebanyak 2 buah, Interface Card GPFA 45 sebanyak 16 buah, ONT sebanyak 1966 buah, ODP sebanyak 98 buah, passive splitter (PS) 1:2 sebanyak 10 buah, PS 1:16 sebanyak 20 buah, dan PS 1:32 sebanyak 78 buah. Untuk kabel feeder jenis G.652.D dengan kapasitas 288 core diperlukan adalah sepanjang 1,483 km, kabel feeder jenis serat G.652.D dengan kapasistas 144 core sepanjang 0,489 km, kabel distribusi jenis serat G.652.D dengan kapasitas 24 core untuk 5 gedung sepanjang 0,368 km, kabel distribusi jenis serat G.652.D dengan kapasitas untuk 32 homepass sepanjang 1,65 km, kabel distribusi jenis serat G.652.D dengan kapasitas untuk 16 homepass sepanjang 1,35 km, dan kabel drop jenis serat G.657 dengan kapasitas satu (1) homepass sepanjang 54 km.
Daftar Pustaka [1] Margaret,Grace. 2013,”Perancangan Jaringan Akses Fiber To The Home (FTTH) dengan teknologiology bit Passive Optical Network (GPON) di Citylight Residence Tugas Akhir Universitas Telkom [2] Pramanabawa,Ida Bagus. " Analisa Rise Time Budget dan Power Link Budget dari STO ke Pelanggan Infrastruktur GPON (Gigabit Passive Optical Network ) PT. Telekomunikasi Divisi Access Denpasar".Universitas Udayana:Bali [3] ITU-T Recommendation G.984.2 (2003) , Gigabit – Capable Passive Optical Network (G-PON) : Physical Media Dependent (PMD) Layer Spesefication.
8
