Jumat, Maret 06, 2009

Pengantar DWDM



Kebutuhan Transmisi Data

Dewasa ini, kebutuhan akan transmisi data dengan kapasitas besar semakin bertambah. Hal ini mengingat berbagai macam layanan telekomunikasi terus tumbuh dan menawarkan berbagai macam keragaman, yang secara tidak langsung akan meningkatkan jumlah traffic (lalu lintas data). Tak ketinggalan juga kebutuhan untuk layanan jaringan internet semakin meningkat seiring dengan jumlah penggunanya yang juga terus meningkat tajam. Dengan jumlah traffic yang semakin besar serta beragam, maka penyediaan kapasitas jaringan transmisi yang mencukupi akan menjadi suatu kewajiban, utamanya pada sisi jaringan utama (backbone).

Teknologi serat optik (fibre optic), menjadi salah satu pilihan teknologi yang dapat diandalkan sebagai media yang digunakan dalam jaringan transmisi yang dapat menyediakan kapasitas transmisi data dalam jumlah yang sangat besar. Dan dengan demikian, banyak perusahaan yang memanfaatkan teknologi tersebut dengan membuat jaringan utamanya menggunakan kabel optik (kumpulan dari serat optik), baik itu terrestrial (darat) maupun laut.


Teknologi Multipleksing Dalam Jaringan Serat Optik

Untuk membangun suatu jaringan transmisi kabel optik yang baru dalam upaya meningkatkan kapasitasnya diperlukan biaya yang tidak sedikit, selain itu waktu dan tenaga yang juga terbatas ikut menyumbangkan kesulitan yang dihadapi dalam peningkatan kapasitas jaringan tersebut. Untuk itu dikembangkan teknologi multipleksing yang dapat menjadi solusi atas masalah tersebut.

Multipleksing adalah suatu teknik untuk menggabungkan sekaligus mengirimkan beberapa sinyal (yang berisi traffic) secara bersama-sama melalui satu saluran (kanal). Tujuan utamanya adalah untuk menghemat penggunaan saluran fisik misalnya kabel, pemancar dan penerima (transceiver), atau kabel optik. Sebagai contoh, satu helai serat optik di dalam kabel optik antara Jakarta-Batam melalui kabel laut dapat digunakan sebagai media untuk menyalurkan jutaan percakapan telepon sekaligus data internet secara bersama-sama melalui teknik multipleksing.

Salah satu jenis teknik multipleksing yang sering digunakan adalah multipleksing frekuensi (frequency division multipleksing). Dalam hal ini, rentang frekuensi yang ada, dimanfaatkan dengan cara dibagi-bagi menjadi beberapa kanal atau saluran untuk dilewati traffic. Sebagai contoh rentang frekuensi optikal antara 1530 s/d 1565 nm yang dikenal sebagai band C, dapat dibuat menjadi beberapa kanal. Misalnya antara rentang frekuensi 1543.20 nm sampai dengan 1544.00 nm dapat dibuat 4 kanal frekuensi yaitu 1543.20 nm, 1543.47 nm, 1543.73 nm, dan 1544.00 nm.

Perangkat yang berfungsi untuk menjalankan fungsi multipleksing disebut multiplekser dan perangkat yang berfungsi untuk mengembalikan fungsi multipleksing atau membalik prosesnya disebut sebagai demultiplekser. Umumnya fungsi multipleksing dan demultipleksing dimiliki oleh masing-masing terminal sekaligus.


Mengapa Teknologi WDM?

WDM (wavelength division multipleksing) merupakan salah satu jenis multipleksing frekuensi. Multipleksing yang dilakukan adalah dengan membagi-bagi sinyal dalam bentuk cahaya ke dalam beberapa frekuensi tertentu. Masing-masing frekuensi tersebut akan berfungsi nantinya sebagai kanal traffic.


(Gambar 1. Contoh Jaringan Optik Sederhana)


Gambar di atas, mengilustrasikan suatu koneksi atau hubungan antara terminal A dan X, melalui suatu kanal yang disebut lambda 1 melalui satu serat optik. Bagaimana jika akan dilakukan penambahan kapasitas jaringan?Secara sederhana maka perlu ditambahkan lagi serat optik antara dua terminal tersebut. Anggap saja B sebagai terminal yang baru, harus berhubungan dengan Y pada sisi lawannya.


(Gambar 2. Pengembangan Jaringan?)



Hal ini dapat diilustrasikan oleh gambar 2. Di sini terlihat bahwa terminal A dan X terhubung melalui kanal lambda 1 pada serat optik pertama. Terminal B terhubung ke Y melalui lambda 2 pada serat optik kedua. Sekilas, cara ini kelihatan sebagai solusi yang paling mungkin. Lalu kemudian bagaimana jika akan ditambah lagi terminal yang lain?atau katakanlah bagaimana jika terminal yang akan dihubungkan berjumlah puluhan atau ratusan?

Kabel optik, terdiri dari beberapa serat optik, ada yang berjumlah 24, 48, 72 dan sebagainya. Anggap dalam suatu waktu karena kebutuhan pengembangan jaringan ternyata serat optik di dalam kabel optik tersebut terpakai semua. Maka jika akan dilakukan penambahan kapasitas yang baru, pastilah perlu dilakukan penanaman kabel baru. Namun ternyata penambahan jumlah hal ini sebagai media transmisinya, bukan merupakan solusi yang tepat. Karena pada penanaman kabel optik yang baru, selain memakan banyak waktu, juga akan menambah banyak biaya dan tenaga. Belum lagi kesulitan-kesulitan lainnya.

Untuk itulah diterapkan teknologi multipleksing (dalam hal ini WDM), sebagai solusi seandainya akan dilakukan penambahan kapasitas transmisi jaringan. Meskipun jumlah terminal semakin banyak, namun serat optik yang digunakan jumlahnya tetap seperti sediakala atau dengan kata lain tidak perlu menambah serat optik sebagai media transmisinya. Bagaimana hal ini dilakukan?



(Gambar 3. Contoh Sederhana Teknologi WDM Dalam Jaringan Optik)


Secara sederhana, teknologi WDM dapat digambarkan melalui ilustrasi di atas. Pada gambar 3, terdapat dua kanal traffic yaitu lambda 1 dan lambda 2, dimana masing-masing secara bersama-sama menggunakan satu saluran serat optik. Terminal A berkomunikasi secara langsung dengan X menggunakan kanal lambda 1 dan terminal B berkomunikasi secara langsung dengan Y menggunakan kanal lambda 2, seolah-olah masing-masing terminal memiliki saluran yang berbeda-beda meskipun menggunakan satu saluran fisik serat optik yang sama. Dengan demikian dapat dilakukan penghematan penggunaan serat optik.


Rentang Frekuensi WDM

Sebagaimana yang dijelaskan di atas, teknologi WDM merupakan implementasi teknologi multipleksing frekuensi. Dalam hal ini multipleksing frekuensi cahaya yang dilewatkan melalui serat optik. Sumber cahaya atau sinar yang digunakan berasal dari LED atau LASER. Rentang frekuensi cahaya yang dihasilkan oleh LED atau LASER tersebut dikenal dengan sebutan "window", yang memiliki wavelength (panjang gelombang) berkisar antara 850 nm hingga 1700 nm. WDM sendiri memanfaatkan rentang frekuensi antara 1260 nm hingga 1675 nm, dimana rentang frekuensi tersebut juga masih terbagi atas beberapa band frekuensi yaitu O, E, S, C, L dan U.


(Gambar 4. Rentang Frekuensi / Window)

Tabel1. Rentang Frekuensi

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





Pengembangan Teknologi WDM

Dalam pengembangannya, secara umum teknologi WDM itu sendiri terbagi atas teknologi DWDM dan CWDM. Secara konsep, teknologi CWDM dan DWDM tidak terlalu berbeda. Yang membedakan antara teknologi tersebut adalah rapat atau renggangnya panjang gelombang atau lambda sebagai saluran data dan pemanfaatan jarak yang berbeda, yang mana CWDM dikhususkan untuk terminal dengan jarak yang saling berdekatan dan memiliki panjang gelombang sebagai kanal yang agak renggang. Hal-hal tersebut nantinya akan berimplikasi pada jumlah kanal dan jumlah perangkat yang digunakan yang ujung-ujungnya akan terkait dengan biaya. Secara umum CWDM lebih murah dibandingkan dengan DWDM. Berikut merupakan grafik perbandingan rapat renggangnya panjang gelombang sebagai kanal yang digunakan pada teknologi CWDM dan DWDM.


(Gambar 5. Bentuk Gelombang CWDM vs DWDM Pada Sisi Demultiplekser)



DWDM


Dense Wavelength Division Multipleksing merupakan suatu bentuk teknologi multipleks dalam transmisi data melalui jaringan optik yang umumnya digunakan untuk transmisi data yang memiliki jarak yang jauh antara satu titik terminasi (terminal) dengan titik terminasi lainnya. Jarak tersebut bervariasi antara ratusan hingga ribuan kilometer jauhnya.

Gambar berikut memberikan ilustrasi bagaimana proses multipleksing (mux) dan demultipleksing (demux) cahaya yang berfungsi sebagai carrier atau pembawa traffic dalam teknologi DWDM. Terlihat berbagai macam frekuensi cahaya yang diwakili oleh warna-warna tertentu ditransmisikan secara bersama-sama menggunakan satu kanal atau saluran bersama.


(Gambar 6. Teknologi DWDM)


Bagaimana Cara Kerjanya?


Sumber Cahaya dan Rentang Frekuensi
Sumber cahaya yang digunakan berasal dari LED ataupun LASER. Dalam teknologi ini diperlukan sumber cahaya yang memiliki nilai toleransi persebaran cahaya (dispersi) yang lebih besar serta panjang gelombang yang standar dan stabil. Oleh karena itu DWDM bekerja pada rentang frekuensi L dan C yaitu antara 1530 sampai dengan 1565 nm untuk C band dan 1565 sampai dengan 1625 nm untuk L band.

Jarak atau spacing antara 1 kanal dengan kanal lain atau 1 panjang gelombang (lambda) dengan panjang gelombang lain umumnya berkisar antara 200, 100 dan 50 GHz atau setara dengan 0.4, 0.8 dan 1.6 nm. Dan sedang dikembangkan untuk spacing yang lebih rapat pada 25 dan 12.5 GHz atau yang setara dengan 0.2 dan 0.1 nm (yang nantinya disebut sebagai Ultra DWDM). Jarak atau spacing tersebut diperlukan agar tidak terjadi interferensi atau percampuran kanal yang masing-masing terdapat sinyal traffic, sehingga proses multipleksing dan demultipleksing nantinya berlangsung sesuai dengan yang diharapkan.


(Gambar 7. Spacing Antar Kanal DWDM)


Sistem DWDM




(Gambar 8. Sistem DWDM)

Secara umum sistem DWDM melakukan fungsi-fungsi sebagai berikut:

1. Menghasilkan sinyal. Sumber cahaya (LASER atau LED) harus menyediakan cahaya yang stabil dengan spesifikasi tertentu, bandwitdh yang sempit yang membawa data digital, dimodulasi sebagai suatu sinyal analog.

2. Menggabungkan sinyal. DWDM menggunakan multiplekser untuk menggabungkan sinyal-sinyal masukan.

3. Mentransmisikan sinyal. Efek degradasi sinyal atau gangguan lainnya dapat diminimalisir dengan cara mengontrol variabel-variabel yang berpengaruh seperti spacing kanal, toleransi panjang gelombang cahaya dan tingkatan daya LASER.

4. Penguatan sinyal dan regenator. Sinyal yang dilewatkan melalui serat optik harus mengalami penguatan. Penguat sinyal berfungsi untuk menguatkan sinyal yang diterima untuk diteruskan kembali, sementara regenerator selain memiliki kemampuan untuk menguatkan sinyal juga dapat memperbaiki kualitas sinyal yang diterima, sehingga sinyal keluarannya memiliki kualitas yang baik.

Terdapat 2 tipe penguat optikal yaitu:

1. Solid State Optical Amplifier berupa penguat optikal yang terbuat dari bahan semikonduktor.
2. Fiber Amplifier berupa penguatan pada serat optik yang terbagi atas EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) dan Raman Amplifier.

Sementara untuk jenis penguatan sinyal di dalam serat optik sendiri terdapat 3 macam yakni post ampifier, pre amplifier dan line amplifier. Pada gambar di bawah di tunjukkan ilustrasi tentang penguatan tersebut. Saat sinyal mulai ditransmisikan, maka dilakukan penguatan melalui post amplifier. Pada saat sinyal melewati serat optik, maka dilakukan penguatan kembali melalui line amplifier. Selain itu, line amplifier juga berfungsi untuk memperbaiki sinyal yang diterima sehingga pada saat akan dikirimkan kembali, sinyal menjadi bagus seperti semula. Pada sisi akhir, saat sinyal akan diterima kembali, maka dilakukan penguatan melalui pre amplifier.


(Gambar 8.a. Ilustrasi Penguatan Sinyal)


5. Memisahkan sinyal yang diterima. Pada sisi penerima akhir, sinyal yang tadinya dimultipleks, harus dipisahkan melalui demultiplekser.

6. Menerima sinyal. Sinyal yang telah didemultipleks diterima oleh suatu photodetector.

Sebagai fungsi tambahan, sistem DWDM harus juga dilengkapi dengan antarmuka (interface) dengan sisi client untuk menerima sinyal masukan oleh suatu perangkat yang dinamakan transponder. Transponder berfungsi untuk mengubah sinyal masukan dari sisi client atau perangkat lain yang memiliki jenis traffic yang berbeda ke dalam jenis sinyal yang dikenal dan dapat ditransmisikan oleh sistem WDM.

Terdapat fungsi lain dari perangkat pada sistem DWDM yaitu ADM (Add/Drop Multiplekser) dan OXC (Optical Cross Connect). ADM diperlukan jika antara dua terminal yang saling terhubung akan diintegrasikan atau disisipkan terminal lain. Fungsi ADM juga dilakukan oleh sebuah multiplekser dan demultiplekser.


(Gambar 8.b Sistem DWDM Dengan ADM)


Optical cross connect atau OXC diperlukan jika akan melakukan integrasi atau interkoneksi beberapa jaringan optik menjadi satu jaringan. OXC terdiri atas mux/demux dan juga switching optikal. Berikut merupakan ilustrasi OXC dalam jaringan optik.



(Gambar 8.c. OXC Dalam Jaringan Optik)



Kelebihan dan Kekurangan Teknologi DWDM

Kelebihan Teknologi DWDM:
1. Kapasitas yang jauh lebih besar
2. Pengembangan jaringan yang lebih mudah.
3. Dapat digunakan pada jarak terminal yang jauh.
4. Kemudahan menambah kapasitas, tidak seperti pada sistem lain.

Kekurangan Teknologi DWDM:
1. Untuk kapasitas kanal yang sedikit biaya yang dikeluarkan tidak efektif
2. Meskipun telah dirancang sedemikian rupa, masih ada potensi gangguan transmisi akibat sifat-sifat alami cahaya, seperti crosstalk, efek non linear, dispersi dan sebagainya.


Kesimpulan

Di tengah tantangan yang dihadapi untuk pengembangan kapasitas jaringan saat ini, DWDM dapat menjadi salah satu pilihan solusi yang tepat. Meskipun terdapat beberapa kelemahan DWDM sebagai suatu sistem, namun berbagai keunggulan dan kemudahan yang ditawarkan dapat menjadi nilai tambah pemanfaatan teknologi ini.



Sumber bacaan:
wikipedia