BAB III PEMODELAN DAN SIMULASI Pada bab ini pembahasan yang akan dijelaskan meliputi simulasi pemodelan jaringan yang di-design menggunakan software optisystem. Langkah ini dilakukan dengan tujuan agar mempermudah penulis dalam melakukan pemodelan dan perhitungan pada sebuah jaringan akses serat optik untuk jaringan WDM yang menggunakan teknolgi AWG-GPON. Software optisystem dilengkapi dengan virtual instrumt, sehingga pemodelan jaringan optik murni yang menggunakan teknologi GPON dapat dilakukan secara lancar dan mudah tanpa ganguan keterbatasan biaya dan peralatan.
3.1
Pemodelan Jaringan Gambar 3.1 di bawah merupakan model dari WDM-GPON menggunakan
AWG secara umum.
Gambar 3.1. Model Jaringan WDM-GPON Menggunakan AWG Secara Umum
Keterangan : 1. WDM Transmitter Wavelenght Division Multiplexer (WDM) Transmitter digunakan untuk menghasilkan sinyal masukan pada model jaringan ini, dimana pada WDM Transmitter ini dapat membuat banyak sinyal masukan yang bisa kita atur. 2. Array Waveguide Grating (AWG) Array Waveguide Grating (AWG) berfungsi sebagai multiplexing dan demultiplexing yang memiliki jumlah kanal banyak dan jumlah kanal antara input dan output sama. 3. Serat Optik Serat optik digunakan sebagai media transmisi pengiriman sinyal informasi. 4. Passive Splitter Perangkat ini digunakan untuk melakukan percabangan sinyal informasi ke beberapa receiver yang ada, tingkatan dari splitter ini yaitu: 1:2, 1:4, 1:8, hingga 1:n. 5. Optical null Alat ini digunakan sebagai penanda tidak ada sinyal masukan pada Array Waveguide Grating (AWG) pada sisi input sebelum demultiplexer.
Berdasarkan model jaringan di atas maka terlihat bahwasannya beberapa sinyal masukan yang dikirim oleh WDM Transmitter akan di-multiplexing oleh Array Waveguide Grating (AWG), kemudian akan ditransmisikan melalui serat optik sebagai media pengiriman, setelah itu sinyal masukan akan didemultiplexing menggunakan Array Waveguide Grating (AWG) dimana pada AWG ini sisi penerima dan pengirim sama, maka pada masukan demultiplexing akan diberikan optikal null yang berfungsi sebagai penanda bahwasanya tidak ada sinyal masukan di-line tersebut, setalah di-demultiplexing menggunakan Array Waveguide Grating (AWG), sinyal keluaran dari demultiplexing akan di-split menggunakan Passive Splitter (PS) untuk didistribusikan ke receiver.
III-2
3.2
Parameter Set Up Parameter-parameter
yang
digunakan
dalam
memodelkan
dan
mensimulasikan adalah sebagai berikut. Tabel 3.1. Global Parameter Pada Optisystem Nama
Nilai
Satuan
24000000000
Bit/s
Time Window
5,33×10-9
s
Sample Rate
15360000000000
Hz
Sequench Length
128
Bits
Sample per Bit
64
Bit Rate
Number of Samples Sensitivity
8192 -80
dBm
Pembangkit sinyal yang digunakan adalah PRBS dengan bit rate sebesar 2,4 Gbit/s sesuai dengan standar ITU-T G984.1 tahun 2003. Serat optik yang digunakan pada model jaringan ini adalah serat optik jenis step index singlemode, dengan pengaturan parameter serat optik sebagai berikut. Tabel 3.2. Parameter Serat Optik pada Optisystem Parameter
Nilai
Satuan
Reference Wavelength
1550
nm
Attenuation
0,2
dB/km
Lower Calculation Limit
1200
nm
Upper Calculation Limit
1700
nm
Rayleigh scattering terjadi pada panjang gelombang 1550 nm saja. Sehingga redaman diasumsikan sebesar 0,2 dB/km yang merupakan redaman keseluruhan, yaitu redaman rayleigh scattering, micro bending, serta mode coupling. Redaman micro bending dan mode coupling merupakan redaman pada
III-3
serat optik yang diakibatkan oleh proses pembuatan serat optik yang tidak sempurna, redaman tersebut sangat kecil atau kurang dari 0,05 dB. Transmitter yang digunakan pada model jaringan ini adalah WDM transmitter, dengan pengaturan parameter pada WDM transmitter sebagai berikut Tabel 3.3. Parameter WDM Transmitter pada Optisystem Nama
Nilai
Satuan
Number of Output Ports
8
Frequency
1550
nm
Frequency Spacing
0,05-1,2
nm
Power
0
dB/km
Linewidth
10
MHz
Pada parameter multiplexer-nya yang digunakan pada model jaringan ini adalah AWG NxN, dengan pengaturan parameter pada AWG NxN sebagai berikut Tabel 3.4. Parameter AWG NxN pada Optisystem Nama
Nilai
Satuan
Size
8
Configuration
Mux/Dem
Frequency
1550
nm
Bandwidth
2,4
GHz
Frequency Spacing
0,1
nm
Pada AWG NxN pengaturan konfigurasi pada optisystem dapat mengubah fungsi dari AWG menjadi multiplexer atau demultiplexer.
III-4
3.3
Skenario Kerja
3.3.1 Verifikasi Sistem Pada skenario pertama, untuk membuat rancangan model jaringan WDMGPON dengan menggunakan AWG, penulis akan melakukan verifikasi terhadap model jaringan yang akan dibuat dengan mengikuti standar ITU-T. Salah satu standar untuk mendapatkan sebuah jaringan dengan performansi yang baik adalah BER. Sesuai dengan standar BER yang ditetapkan oleh ITU-T untuk teknologi GPON adalah 10
dan untuk teknologi DWDM sebesar 10
tahapan verifikasi ini diambil nilai minimum BER adalah sebesar 10
, maka pada .
Model jaringan WDM menggunakan AWG-GPON secara umum dapat
dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 3.2. Model Jaringan WDM-GPON menggunakan AWG pada Optisystem
III-5
Gambar 3.3. Subsystem Model Jaringan WDM-GPON menggunakan AWG pada Optisystem
Setelah model dibuat menggunakan software optisystem langkah selanjutnya adalah membuktikan apakah jaringan yang telah kita buat pada optisystem dapat dijalankan dengan baik atau tidak yaitu dengan cara running. Jika model jaringan yang telah dibuat pada optisystem dapat berjalan sesuai yang diinginkan, maka untuk langkah selanjutnya dapat mempermudah dalam membuat model jaringan lainnya, seperti untuk mengetahui channel spacing minimum, jarak maksimum, panjang gelombang yang dapat dimultipleks pada jaringan ini, dan mengetahui jumlah split ratio pada model jaringan unidirectional dan bidirectional serta membandingkan penggunaan multiplexer AWG dengan WDM multiplexer.
3.3.2 Penentuan Channel Spacing Minimum Pada tahap skenario kedua penulis ingin mengetahui channel spacing minimum yang dapat diterapkan pada model jaringan yang telah dirancang pada skenario pertama. Untuk mendapatkan channel spacing minimum, dilakukan iterasi terhadap frequency spacing pada WDM tramsitter dan AWG NxN mulai dari 0,05 nm sampai dengan 1,2 nm, seperti terlihat di bawah ini.
III-6
Gambar 3.4. Skenario Penelitian Iterasi Channel Spacing
3.3.3 Penentuan Jarak Maksimum Pada skenario ketiga ini penulis akan melakukan 10 iterasi mulai dari 10 km sampai dengan 100 km untuk mengetahui jarak maksimum pembentangan serat optik dari sentral sampai ke pelanggan dengan memperhatikan nilai BER sesuai dengan standart ITU-T sebesar 10- . Channel spacing yang diterapkan pada skenario ini adalah channel spacing minimum yang diperoleh dari hasil simulasi skenario kedua. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.5. Skenario Penelitian Iterasi Jarak
III-7
3.3.4 Penentuan Jumlah Panjang Gelombang Maksimum yang dapat dimultipleks Pada skenario keempat, Channel spacing minimum hasil dari skenario kedua akan menentukan jumlah panjang gelombang maksimum yang dapat dimultipleks. Pada skenario keempat ini penulis akan menerapkan range panjang gelombang mulai dari 1550 nm sampai dengan 1640 nm. Seperti yang telah diuraikan pada Tujuan di Bab I, hal ini dilakukan untuk mengetahui berapa jumlah saluran maksimum yang dapat dimultipleks oleh sistem dengan memperhatikan nilai BER pada penerima. Gambar 3.6 berikut menampilkan model sistem pemultipleksan saluran dengan perbedaan panjang gelombang sebesar channel spacing minimum yang diperoleh pada skenario kedua untuk masing-masing salurannya.
Gambar 3.6.
Model Jaringan WDM menggunakan AWG-GPON dengan Jumlah Panjang Gelombang Maksimum yang dapat dimultipleks
III-8
3.3.5 Penentuan Split Ratio Maksimum Pada skenario kelima akan ditentukan split atau pencabangan saluran maksimum yang dapat diimplementasikan pada model sistem. Penentuan split ratio maksimum pada Tugas Akhir ini dilakukan pada model jaringan WDMGPON menggunakan AWG untuk sistem unidirectional dan bidirectional. split ratio yang akan diterapkan mulai dari 1:2 hingga 1:n, penentuan split ratio maksimum dilihat dari nilai BER minimum pada jaringan. Gambar 3.7 menampilkan model jaringan WDM-GPON menggunakan AWG untuk sistem unidirectional dengan splitter 1:4.
Gambar 3.7.
Subsystem Model Jaringan Unidirectional WDM-GPON menggunakan AWG dengan Splitter 1:4
Model jaringan pada gambar 3.7 di atas merupakan salah satu model jaringan unidirectional dengan splitter 4 tingkat yang menggunakan jarak transmisi 10 km hingga 100 km dan pencabangan pada ratio 1:4. Dengan menggunakan beberapa variasi terhadap jarak transmisi dan jumlah pencabangan (split).
III-9
Setelah model jaringan unidirectional dengan splitter 1:2 dan 1:4 tingkat disimulasikan, selanjutkan mensimulasikan model jaringan unidirectional dengan splitter 1:8, 1:16 dan tidak hingga untuk mendapatkan split ratio maksimum sesuai dengan parameter BER minimum. Sama halnya dengan simulasi unidirectional, model jaringan bidirectional juga disimulasikan menggunakan split ratio mulai dari 1:2 hingga 1:n, yang membedakan antara unidirectional dan bidirectional adalah dimana proses bidirectional dilakukan secara dua arah. Untuk model jaringan bidirectional ini menggunakan 2 kombinasi bit rate yaitu 1,2 Gbit/s upstream – 2,4 Gbit/s downstream dan 2,4 Gbit/s upstream – 2,4 Gbit/s downstream. Gambar 3.8 di bawah
merupakan
gambar
model
jaringan
bidirectional
WDM-GPON
menggunakan AWG.
Gambar 3.8. Model Jaringan Bidirectional WDM-GPON menggunakan AWG
III-10
Dari gambar 3.8 di atas dapat dilihat perbedaan dengan gambar 3.7 untuk model jaringan unidirectional. Model jaringan bidirectional memiliki WDM transmiter pada sisi central office maupun sisi pelanggan. WDM transmiter yang terdapat pada kedua sisi tersebut berfungsi sebagai uplink dan downlink. Setelah jumlah Split ratio maksimum didapatkan, penggunaan multiplexer AWG akan diganti menggunakan WDM multiplexer untuk melakukan perbandingan performansi pada penggunaan multiplexer AWG dan WDM dengan jumlah split maksimum yang dapat diterapkan pada jaringan ini.
III-11
