SISTEM TRANSMISI DWDM PADA JARINGAN SDH (Studi Kasus : Penerapan Sistem DWDM dan SDH pada Jaringan Transmisi PT. XL Axiata tbk.) Oleh : Medi Kartika Putri NIM : 612005020
Tugas Akhir Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijasah sarjana Teknik Elektro
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA 2012
SISTEM TRANSMISI DWDM PADA JARINGAN SDH (Studi Kasus : Penerapan Sistem DWDM dan SDH pada Jaringan Transmisi PT. XL Axiata tbk.) Oleh : Medi Kartika Putri NIM : 612005020 Skripsi ini telah diterima dan disahkan sebagai salah satu syarat guna mencapai SARJANA TEKNIK dalam Konsentrasi Teknik Telekomunikasi FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA Disahkan oleh : Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Budihardja Murtianta, M.Eng
Hartanto Kusuma Wardana, M.T
Tanggal :
Tanggal :
ii
INTISARI Kebutuhan akan layanan informasi saat ini meningkat cepat, dengan berbagai tipe layanan yang beragam seperti voice, data, dan video. Hal itu mengakibatkan munculnya permintaan pasar yang menuntut penyedia layanan telekomunikasi untuk meningkatkan kapasitas dan kualitas dalam sistem transmisinya. Untuk dapat memenuhi permintaan layanan tersebut, maka dibutuhkan suatu sistem transmisi dengan media yang memiliki kapasitas dan kualitas yang tinggi seperti serat optik. Dalam studi pustaka ini dijelaskan sistem transmisi serat optik dengan menggunakan Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) pada Synchronous Digital Hierarchy (SDH) serta perhitungan power budget-nya dalam jaringan transmisi PT. XL AXIATA Tbk. Power budget (anggaran daya) digunakan untuk menghitung banyaknya rugirugi (loss) pada jalur transmisi serta untuk mempertahankan daya sinyal optik yang diterima receiver agar lebih besar dari sensitivitas receiver tersebut. Perhitungan dan analisis power budget ini sangat diperlukan dalam penerapan sistem tranmisi agar dapat diperkirakan perlu atau tidaknya suatu penguat dalam suatu sistem komunikasi serat optik. Berdasarkan studi kasus pada jaringan transmisi PT. XL AXIATA Tbk. didapat jarak transmisi maksimum antar sublink dengan memperhitungkan jumlah sambungan, jumlah konektor dan loss margin dari sistem, adalah sebesar 131 km. Pada jaringan transmisi serat optik Jakarta – Semarang – Surabaya diperlukan pemasangan 2 buah penguat dikarenakan ada 2 buah sublink yang memiliki jarak antar sublink lebih dari 131 km yaitu Purwakarta – Cirebon (160 km) dan Purwodadi – Surabaya (245 km). Berdasarkan hasil perhitungan, penguat optik akan diletakkan di kota Haurgelis yang berjarak sejauh 75 km dari kota Purwakarta, dan di kota Bojonegoro, yang berjarak 115 rm dari Kota Purwodadi.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan nikmatNya yang tidak pernah berkesudahan dalam kehidupan penulis, khususnya dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak baik langsung maupun tidak langsung, untuk itu penulis menyampaikan rasa terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1.
Ir. Budihardja Murtianta, M.Eng dan Hartanto Kusuma Wardana, M.T selaku dosen pembimbing yang telah mengajar dan memberi banyak ilmu pada penulis serta telah meluangkan waktu dan tenaganya untuk membimbing penulis, bahkan memberi dukungan dalam pengerjaan skripsi penulis.
2.
Bp. Handoko selaku dekan Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
3.
Ungkapan terima kasih dan penghargaan yang sangat spesial penulis haturkan dengan rendah hati dan rasa hormat kepada kedua orang tua penulis yang tercinta, Ayahanda Djati Eko Wibowo (alm) dan Ibunda Eko Sutarti yang dengan segala pengorbanannya, doa restu, nasihat dan petunjuk dari mereka kiranya merupakan dorongan moril yang paling efektif bagi kelanjutan studi penulis hingga saat ini, serta adik-adik penulis Medi dan Pipit yang selalu
iv
menghibur dengan kelucuannya bahkan kenakalannya, terimakasih juga buat doanya yang menguatkan dan mendukung. 4.
Semua dosen FTEK yang tidak dapat penulis sebutkan satu – persatu, mereka telah banyak memberi ilmu, membantu penulis selama penulis berkuliah.
5.
Mbak Tien dan Mas Witjak yang telah banyak membantu proses administrasi selama penulis berkuliah.
6.
Sahabat penulis Arnis, Arina, Heri “Maz Bego”, Devina, Syaiful “Saipek” atas semangat dan dukungannya, teman-teman 2005 atas kebersamaan dan dukungannya selama penulis menselesaikan skripsi, dan semua teman-teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Kalian semua telah memberi penulis begitu banyak kenangan yang berharga.
7.
Serta semua pihak yang telah banyak membantu hingga terselesaikannya skripsi ini. Penulis menyadari bahwa sekeras apapun berusaha tentunya masih ada
keterbatasan dari skripsi ini. Untuk itu penulis senantiasa menerima komentarkomentar, saran yang positif ataupun kritik yang membangun dari para pembaca untuk perbaikan ke depan. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak-pihak yang berkepentingan.
Salatiga, Desember 2011
Penulis
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……………………………………………………………… i HALAMAN PENGESAHAN …………………………………………………… ii INTISARI………………………………………………………………………… iii KATA PENGANTAR…………………………………………………………… iv DAFTAR ISI……………………………………………………………………… vi DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………….. x DAFTAR TABEL………………………………………………………………… xii DAFTAR SINGKATAN………………………………………………………… xiv DAFTAR SIMBOL…….………………………………………………………… xv
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………………. 1 1.1. Tujuan………………………………………………………………… 1 1.2. Latar Belakang Masalah……………………………………………… 1 1.3. Batasan Tugas Akhir………………………………………………… 4 1.4. Sistematika Penulisan………………………………………………… 5
BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK….…………………………… 8 2.1. Prinsip Kerja Sistem Transmisi Serat Optik ………………………… 8 2.2. Serat Optik ……….………………………………………………….. 12
vi
2.2.1. Prinsip Perambatan Cahaya dalam Serat Optik …..………. 12 2.2.2. Numerical Aperture ..……………………………………… 21 2.2.3. Serat Optik Ragam Tunggal ………….…………………… 24 2.3. Teknik Multiplexing………..………………………………………… 25 2.4. Dasar Sistem Transmisi...…..………………………………………… 27 2.4.1. Panjang Gelombang, Frekuensi, dan Spasi Kanal……….… 27 2.4.2. Optical Power and Loss…………….……………………… 30 2.4.3. Modulasi dan Demodulasi…….…………………………… 32
BAB III SISTEM TRANSMISI SDH…………………………………………….. 36 3.1. Komponen-Komponen Dasar SDH …….…………………………… 37 3.1.1. Container…… …………………………………………….. 37 3.1.2. Virtual Container ….……………………………………… 38 3.1.3. Tributary Unit ……………..……………………………… 38 3.1.4. Tributary Unit Group..……..……………………………… 38 3.1.5. Administrative Unit.………..……………………………… 39 3.1.6. Administrative Unit Group...……………………………… 39 3.1.7. STM-N……………………..……………………………… 39 3.2. Multiplexing SDH …………………………………………………… 39 3.3. Struktur Frame SDH……………….………………………………… 43 3.3.1. Section Overhead (SOH) …………………………………. 44 3.3.2. Path Overhead (POH) ……….……………………………. 47
vii
3.3.3. Payload ……………………………………………………. 50 3.3.4. Pointer …………………………………..………………… 50 3.4. Elemen Jaringan SDH…………………………..……………………. 51 3.4.1. Terminal Multiplexer……………..…..……………………. 51 3.4.2. Regenerator…………………………..……………………. 51 3.4.3. Add/Drop Multiplexer (ADM) …..…..……………………. 51 3.4.4. Digital Cross Connect………………..……………………. 52
BAB IV TEKNIK DWDM……………………………….……………………….. 53 4.1. Konsep Dasar WDM, DWDM dan TDM …………………………… 53 4.1.1. Time Division Multiplexing (TDM)..……………………… 53 4.1.2. Wavelength Division Multiplexing (WDM) dan Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)…………….. 54 4.2. Komponen-Komponen DWDM ...…………………………………… 56 4.2.1. Multiplexer……………….………………………………… 56 4.2.2. Transmitter………………………………………………… 57 4.2.3. Wavelength Converter………...…………………………… 58 4.3. Elemen Jaringan DWDM …………….……………………………… 59 4.3.1. Optical Line Terminal…..….……………………………… 59 4.3.2. Optical Add/Drop Multiplexer…………...………………… 59 4.3.3. Optical Cross Connect……..……………………………… 62 4.4. Penerapan Sistem DWDM dalam Jaringan Transmisi………...………63
viii
Bab V Studi Kasus Penerapan Sistem DWDM dan SDH pada Jaringan Transmisi PT. XL Axiata tbk.……………… …………………………………………….. 67 5.1. Pengumpulan Data Jaringan Transmisi PT. XL Axiata tbk. ..……….. 67 5.2. Analisa Penerapan Sistem DWDM pada Jaringan Transmisi PT. XL Axiata tbk. ….……………….……………………………………….. 75 Bab VI KESIMPULAN…………………………………………………………… 79 DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………… 81
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 (a) Time Division Multiplexing (b) Wavelength Division Multiplexing 2 Gambar 2.1 Sistem Transmisi Sederhana
8
Gambar 2.2 Blok Diagram Sistem Komunikasi Menggunakan Serat Optik
9
Gambar 2.3 Kopler Cahaya ke Serat Optik
10
Gambar 2.4 Sinar datang, dipantulkan, dan diteruskan pada batas diantara 2 medium
14
Gambar 2.5 Sinar dibiaskan menjauhi garis normal, jika n1 > n2
15
Gambar 2.6 Sinar dibiaskan mendekati garis normal, jika n1 < n2
15
Gambar 2.7 Spektrum Elektromagnetik untuk Telekomunikasi
16
Gambar 2.8 Rugi-rugi fiber pada spektrum 0,7-1,6 µm
17
Gambar 2.9 Medan listrik pada gelombang yang merambat pada arah z
18
Gambar 2.10 Pelemahan gelombang berjalan
20
Gambar 2.11 Penerima optis dengan detektor cahaya yang diletakkan pada bidang fokus lensa : (a) Cahaya datang sejajar dengan sumbu lensa (b) Cahaya datang dibiaskan di ujung permukaan detektor (c) Cahaya datang dibiaskan di luar permukaan detektor
23
Gambar 2.12 Numerical Aperture (NA)
23
Gambar 2.13 Sinar datang dan perambatan didalam serat
24
Gambar 2.14 Bentuk rambatan cahaya pada Step Index Single Mode
25
x
Gambar 2.15 Multiplexing 3 Input
27
Gambar 2.16 Proses PCM
32
Gambar 3.1 Pembentukan Frame STM-N
40
Gambar 3.2 Struktur Frame SDH
44
Gambar 3.3 Section Overhead STM-1
46
Gambar 3.4 Struktur Byte POH VC-3 dan VC-4
48
Gambar 3.5 Struktur Byte POH VC-11 dan VC12
49
Gambar 4.1 (a) Time Division Multiplexing (b) Wavelength Division Multiplexing 54 Gambar 4.2 AWG
57
Gambar 4.3 OADM
60
Gambar 4.4 OADM tipikal
61
Gambar 4.5 PxP OXC dengan M panjang gelombang
63
Gambar 5.1. Topologi Jaringan Serat Optik DWDM Link Jakarta - Semarang
69
Gambar 5.2. Topologi Jaringan Serat Optik DWDM Link Semarang - Surabaya
69
Gambar 5.3 Peta Jaringan Serat Optik DWDM Link Jakarta – Semarang – Surabaya
75
Gambar 5.4. Topologi Jaringan Serat Optik DWDM Link Jakarta – Semarang – Surabaya
77
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Standar Bit Rate SDH
3
Tabel 2.1 Indeks bias beberapa jenis bahan
13
Tabel 2.2 Standar Frekuensi dengan Panjang Gelombang Bersesuaian
28
Tabel 2.3 Nilai Digital Tiap Segmen
34
Tabel 2.4 Nilai Digital Tiap Interval
35
Tabel 5.1 Jarak Serat Optik Jakarta – Semarang
68
Tabel 5.2 Jarak Serat Optik Semarang – Surabaya
68
Tabel 5.3 Parameter Perencanaan Jaringan Serat Optik Jakarta – Semarang
70
Tabel 5.4 Parameter Perencanaan Jaringan Serat Optik Semarang – Surabaya
71
Tabel 5.5 Jumlah Sambungan Serat Optik dan Jumlah Konektor
78
xii
DAFTAR SINGKATAN
3R
Reshape, Retime, Retransmit
ADM
Add / Drop Multiplexers
AIS
Alarm Indication Signal
ATM
Asynchronous Transfer Mode
AU
Administrative Unit
AUG
Administrative Unit Group
AWG
Array Waveguide Gratings
BER
Bit Error Rate
DFB
Distributed Feed Back
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexing
DXC
Digital Cross Connects
EDFA
Erbium Doped Fiber Amplifier
FBG
Fiber Bragg Gratings
ITU
International Telecommunication Union
ITU–T
International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector
LED
Light Emitting Diode
LTE
Line Terminating Equipment
OADM
Optical Add/Drop Multiplexer
xiii
ODU
Optical Demultiplexed Unit
OEO
Optical to Electrical to Optical
OLT
Optical Line Terminal
OMU
Optical Multiplexed Unit
ONU
Optical Network Unit
ONT
Optical Network Termination
OXC
Optical Cross Connector
PDH
Plesiochronous Digitah Hierarchy
Pita C / C band
Pita Conventional / Conventional Band
Pita L / L band
Pita Long / Long Band
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
SOH
Section Overhead
SONET
Synchronous Optical Network
STM
Synchronous Transfer Mode
STS
Synchronous Transport Signal
TDM
Time Division Multiplexing
TDMA
Time Division Multiple Access
TM
Terminal Multiplexer
TU
Tributary Unit
TUG
Tributary Unit Group
VC
Virtual Container
WDM
Wavelength Division Multiplexing
xiv
DAFTAR SIMBOL
Satuan v (kecepatan)
m/s
c (kecepatan cahaya pada ruang hampa)
m/s
n (indeks bias medium)
-
θi (sudut datang)
derajat
θr (sudut pantul)
derajat
θt (sudut transmisi)
derajat
n1 (indeks bias daerah kedatangan)
-
n2 (indeks bias daerah transmisi)
-
θ (sudut penerimaan maksimum)
derajat
d (diameter permukaan photodetector)
meter
f (panjang fokus lensa)
meter
NA (Numerical Aperture)
-
n0 (indeks bias bahan diantara lensa dan photodetector)
-
θc (sudut kritis)
derajat
n1 (indeks bias sepanjang poros serat, pada pandu gelombang serat optik)
-
n2 (indeks bias di luar inti atau indeks selubung, pada pandu gelombang serat optik)
-
α0 (sudut yang dapat diterima)
derajat
∆f (lebar pita)
Hz
P (daya)
Watt xv
λ (panjang gelombang)
meter
v (frekuensi optik)
Hz
n (indeks bias medium)
-
n0 (indeks bias di ruang hampa)
-
xvi
