Download - BUKU-4 Dasar WDM Jadi
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
1/219
1
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
2/219
2
TTraining Centerraining Center
SiswaSiswa dapat memahami dan menjelaskan tentang :dapat memahami dan menjelaskan tentang :
a.a. Wavelength Division Mult iplexing (WDM).Wavelength Division Multiplexing (WDM).
b.b. KelebihanKelebihan dan kekurangan Sistem WDM.dan kekurangan Sistem WDM.
c.c. PerbandinganPerbandingan WDM dengan Sistem TransmisiWDM dengan Sistem Transmisi phisikphisik lainnya.lainnya.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
3/219
3
TTraining Centerraining Center
DAFTAR ISI.1. BAB - 01 : DEFINISI.
2. BAB - 02 : KONFIGURASI DAN FUNGSI SISTEM WDM.
3. BAB 03 : KOMPONEN SISTEM WDM DAN CARA KERJANYA :
3.1. OPTICAL TRANSMITTER/WAVELENGTH CONVERTER.
3.2. OPTICAL RECEIVER (DETECTOR).
3.3. WDM MULTIPLEXER (OPTICAL MULTIPLEXER)/WDM DEMULTIPLEXER (OPTICAL DEMULTIPLEXER).
3.4. OPTICAL ADD/DROP MULTIPLEXER (OADM).
3.5. OPTICAL SWITCH/OPTICAL CROSS CONNECTION
(OXC).3.6. REGENERATOR/OPTICAL AMPLIFIER.
3.7. KABEL OPTIK.
3.8. DISPERSION COMPENSATING DEVICE.
3.9. KOMPONEN PENDUKUNG.
4. BAB - 04 : TRANSMISI PANJANG GELOMBANG (ITU-T GRID).5. BAB - 05 : TOPOLOGI JARINGAN WDM.
5. BAB - 05 : PERBANDINGAN WDM DENGAN SISTEM TRANSMISI
PHISIK LAINNYA.
6. BAB - 06 : KEUNTUNGAN WDM.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
4/2194
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
5/2195
TTraining Centerraining Center
DEFINISI
WDM adalah proses menggabungkan (multiplexing) beberapa
panjang gelombang yang frekuensinya berbeda ke dalam satu
serat
Operasi ini menghasilkan banyak serat virtual yang masing-
masing dapat membawa sinyal yang berbeda
Gambar di bawah memperlihatkan skema dari suatu sistem
bidirectional WDM Sistem ini memiliki n interface layanan dan n panjang
gelombang yang ditransmisikan pada kedua arah melalui
satu buah serat. Setiap panjang gelombang beroperasi pada frekuensi yang
berbeda.
Teknologi WDM menggunakan multiple wavelengths untuk
mentransmisikan information melalui single fiber.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
6/2196
TTraining Centerraining Center
WDM
Pertama kali jaringan WDM hanya menggunakan dua
wavelengths, yaitu 1310 nm dan1550 nm
Kemudian berkembang menjadi lebih dari dua wavelengths,yaitu menjadi s/d 16 pada window 1550 nm.
Tiap-tiap wavelength adalah merupakan kanal independent
(misalnya : terdiri dari kanal 10 Gb/s digital 2,5 Gb/s dll.nya
Rentang standard channel grid adalah dengan spasi 50, 100, 200
dan 1000 GHz.
Spasi Wavelength tergantung kepada :
laser line width optical filter bandwidth
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
7/2197
TTraining Centerraining Center
ITU-T G.692 Specification
Optical I/F untuk sistem dengan optical amps
Biasanya digunakan untuk hubungan point-to-point dengan sistem
WDM yang menggunakan 4, 8, atau 16 channels
Max span tanpa amps adalah 100 miles; dengan amps adalah 400
miles
Ketentuan wavelength grid dengan spasi merupakan kelipatan dari50GHz (0.4nm) & centered @ 193.1 THz (1553.5 nm)
Channels/spacing (GHz): 4 / 400, 8 / 200, 16 / 200
Supervisory wavelengths pada 1310, 1480, 1510 & 1532nm Kecepatan bit yang dijinkan 622.08 Mbps, 2.488 Gbps dan
9.9 Gbps.
T
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
8/2198
TTraining Centerraining Center
Komponen Kunci untuk WDM
Passive Optical Components
Wavelength Selective Splitters
Wavelength Selective Couplers
Active Optical Components
Tunable Optical FilterTunable Source
Optical amplifier
Add-drop Multiplexer and De-multiplexer
TT
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
9/2199
TTraining Centerraining Center
TT i i Ci i C
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
10/21910
TTraining Centerraining Center
Multiplex
WDM
(Coupler)
Demultiplex
WDM
(Splitter)
Kabel Fiber Optic,
Gambar-1a : Konfigurasi Wavelength Division Multiplexing (WDM)
T1
T2
Tn
R1
R2
Rn
1
1
2
... 321
2
3 3
Optical Transmitter (Laser) Optical Receiver (Detector)
... 321 ... 321
T3 R3
Optical Amplifier
KONFIGURASI SISTEM WDM.
TT i i C ti i C t
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
11/21911
TTraining Centerraining Center
T1, T2, T3 .. Tn : Optical Transmitter (Laser) berfungsi untuk mengubah
sinyal dengan daya elektrik menjadi sinyal dengan dayaoptik, dan diteruskan ke Mux, WDM.
Mux WDM : Menggabungkan sinyal dengan daya optik dari Optical
Transmitter (laser) menjadi satu (paralel ke serial
converter). Multiplex ini juga disebut sebagai coupleratau combiner.
Kaber Fiber Optik berfungsi sebagai media transmisinya, menyalurkan sinyal
optik dari pengirim (T) ke penerima (R).Optical Amplifier akan memperkuat sinyal optik, agar mempunyai daya selalu
stabil, sama dengan pada saat keluar dari Laser.
Demux WDM : Mengubah dari sinyal optik serial menjadi sinyal optik
paralel (serial ke parallel conventer).Demultiplex ini juga disebut sebagai Splitter atau
decombiner.
R!, R2, R3, .. Rn : Optical Receiver (Detector) untuk mengubah dari Sinyal
dengan daya optik menjadi sinyal dengan daya elektrik
TT i i C training Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
12/21912
TTraining Centerraining Center
Gambar-1b : Konfigurasi Wavelength Division Multiplexing (WDM)
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
13/219
13
TTraining Centerraining Center
Pertama kali dioperasikan WDM, mempunyai kapastias 2 wavelength; dengan panjang
gelombang 1310 nm dan 1550 nm.
Terminal :
TX : Transmitter (Optical Transmitter/Laser) berfungsi untuk mengubah sinyal
dengan daya elektrik menjadi sinyal dengan daya optik, dan diteruskan ke Mux, WDM.
Mux WDM : Menggabungkan sinyal dengan daya optik dari Optical
Transmitter (laser) menjadi satu (paralel ke serial converter). Multiplex ini juga disebut
sebagai coupler atau combiner.
Regenerator :Mengubah sinyal optik serial menjadi sinyal optik paralel (Mux WDM).
Mengubah sinyal optik menjadi sinyal elektrik, dan memperkuat daya sinyal (RX).
Mengubah sinyal elektrik menjadi sinyal optik (TX).
Mengubah sinyal paralel menjadi sinyal serial (Demux WDM).
Terminal :
Demux. WDM : Mengubah sinyal dengan daya optik serial menjadi sinyal dengan
daya optik paralel.
RX : Mengubah sinyal dengan daya optik menjadi sinyal dengan daya elektrik.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
14/219
14
TTraining Centerraining Center
Konfigurasi dasar dari suatu sistem WDM adalah sbb. :
1) Pemancar optik (Wavelength Converter)
2) Multiplex optik (Multiplex WDM)
3) Kabel optik
4) Optical Amplifier
5) Dispersion Compensating Device
6) Demultiplex optik (Demultiplex WDM)
7) Penerima optik (Wavelength Converter)
Lihat Gambar-1.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
15/219
15
TTraining Centerraining Center
Fungsi masing-masing bagian pada konfigurasi WDM adalah sbb. :
1). Pada Arah Kirim :
- Optical Transmitter berfungsi :
a. untuk mengubah sinyal dengan daya optik menjadi sinyal dengan daya listrik untukkemudian di regenerasi; dan berikutnya mengubah sinyal dengan daya listrik tersebut
menjadi sinyal dengan daya optik yang mempunyai panjang gelombang tertentu.b. untuk mengubah sinyal dengan daya optik menjadi sinyal dengan daya optik juga,tetapi dengan panjang gelombang tertentu yang berbeda.
- Optical Multiplexer (WDM) berfungsi menggabungkan beberapa panjang gelombangyang berbeda, yang datang dari perangkat pengirim yang berbeda menjadi satu, untuk
kemudian dikirimkan melalui satu kabel serat optik secara bersamaan.- Kabel Serat Optik berfungsi untuk meneruskan sinyal dengan daya optik dari pemancar ke
penerima.
- Penguat sinyal optik berfungsi menguatkan daya sinyal optik yang diterima, untukkemudian diteruskan ke lokasi berikutnya.
- Dispersion Compensating Device berfungsi untuk mengkompensasi dispersi yangmungkin terjadi didalam kabel serat optik.
Untuk lebih jelasnya lihat Gambar-1.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
16/219
16
TTraining Centerraining Center
2). Pada Arah Terima :
- WDM berfungsi memisahkan satu gabungan beberapa panjang gelombang
yang datang dari kabel serat optik, menjadi beberapa panjang gelombang yangberbeda, dan satu dengan lainnya saling terpisahkan; untuk selanjutnya
diteruskan ke perangkat penerima yang berbeda.
- Optical Receiver (Detektor) berfungsi mengubah sinyal dengan daya optik
yang diterima menjadi sinyal dengan daya listrik.
Lihat Gambar-1.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
17/219
17
TTraining Centerraining Center
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
18/219
18
a g Cg
Beberapa Channel
Wavelength
Independent
Beberapa Channel
Wavelength
Independent
Multiplex WDM
(Coupler atau Combiner)
Demultiplex WDM
(Splitter)
Kabel Fiber Optic,
membawa beberapaWavelength
Gambar : Block diagram Wavelength Division Multiplexing
Tx1 Laser
(1 )
21
1
23
Tx2 Laser
(2)
Txn Laser
(3)
Rx1 221
1
Rx2
1
RxN
321
Tunable OpticalFilter
Spectrum
DetektorOptik
3
2
1
3
Txn Laser
(
)
Rx3
3
321
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
19/219
19
gg
Arah Kirim :
Tx1 Laser, Tx2 Laser, Tx3 Laser dan Txn Laser berfungsi :
Mengubah sinyal dengan daya elektrik menjadi sinyal dengan daya optik, yangmempunyai wavelength 1, 2, 3 dan n untuk diteruskan ke Multiplex WDM.
Dimana n = jumlah wavelength, maximum 16.
Multiplex WDM (Coupler/Combiner) :
Mengubah sinyal paralel menjadi sinyal serial, dan diteruskan ke penerimamelalui kabel serat optik.
Kabel Fiber Optik berfungsi meneruskan multi wavelength dari Pengirim ke
Penerima.
Arah Terima :Demultiplex WDM (Splitter/Decombiner) :
Mengubah sinyal dengan daya optik serial menjadi sinyal dengan daya optik
paralel, dan diteruskan ke Rx1 .. Rxn.
Rx1, Rx2, Rx3 dan Rxn; yang terdiri dari Tunable Optical Filter dan DetectorOptik, berfungsi :
Mengambil wavelength yang diinginkan (1, 2, 3 atau n) untuk kemudian
diubah dari sinyal dengan daya optik menjadi sinyal dengan daya elektrik.
Dimana n = jumlah wavelength, maximum 16.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
20/219
20
g
3.1 OPTICAL TRANSMITTER/WAVELENGTH CONVERTER
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
21/219
21
OPTICAL TRANSMITTER (WAVELENGTH CONVERTER)
Transmitter merubah bit-bit elektrik menjadi pulsa-pulsa optik dengan
frekuensi tertentu
Sumber optik yang digunakan dalam sistem komunikasi optik adalah
laser karena Menghasilkan cahaya dengan berkas dan lebar spektral yang
sempit
Menghasilkan daya optik yang besar
Transmitter menggunakan laser pita sempit (narrow-band) yang
memiliki lebar spektral yang sempit untuk membangkitkan pulsa-pulsa
optik
Transmisi dilakukan pada pita infra merah dan harus dikendalikandengan sangat ketat agar dapat menghasilkan panjang gelombang yang
tepat
Transmitter laser memerlukan kondisi lingkungan tertentu dan catu
daya listrik yang teratur (regulated) agar dapat beroperasi dengan baik.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
22/219
22
TRANSMITTER, TX
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
23/219
23
TRANSMITTER (TX) :
Terdiri dari :
1.Rangkaian Laser (Laser Control dan Laser); untuk
membangkitkan sinyal laser, dan diteruskan ke rangkaian
Modulator.
2.Rangkaian Modulator (Modulator dan Modulator Driver);
berfungsi menerima sinyal laser dari rangkaian laser, untuk
memodulasi sinyal dengan daya elektrik (informasi), sehinggadiperoleh sinyal dengan daya optik yang mempunyai wavelength
tertentu.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
24/219
24
Untuk Sistem WDM kecepatan tinggi :
Hanya untuk Long Wavelength Lasers (1550nm range)
Hanya untuk Single Frequency Lasers Tidak ada direct modulation untuk laser current
Laser
Rangkaian Laser (Laser Control dan Laser); untuk membangkitkan sinyal laser,
dan diteruskan ke rangkaian Modulator.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
25/219
25
Modulator
Memilih format modulasi untuk optimalisasi :
Bandwidth meningkatkan efisiensi spectral
Receiver menekan OSNR yang diperlukan channel power menekan non linearities
Rangkaian Modulator (Modulator dan Modulator Driver); berfungsi menerima sinyal laser
dari rangkaian laser, untuk memodulasi sinyal dengan daya elektrik (informasi), sehinggadiperoleh sinyal dengan daya optik yang mempunyai wavelength tertentu.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
26/219
26
MODULATOR
Direct Modulation.
- Direct Modulation
Modulator ini melakukan fungsi konversi electrical-to- optical(EO) danparallel-to serial coverter
Format modulasi yang digunakan adalah return-to-zero (RZ)
Bila ada lojik 1, dioda laser akan on
Bila ada lojik 0, dioda laser akan off
Direct modulation memiliki kelemahan utama untuk data rate
yang tinggi, Tidak bisa digunakan pada bit rate yang lebih besar
dari 2,5 Gbps Direct modulation dapat membangkitkan non-linieritas dan
meningkatkan chirpDirect modulation, dibatasi jarak dan cocok
untuk aplikasi metro WDM/DWDM.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
27/219
27
Chirp Direct Modulation.
Adalah perubahan mendadak panjang gelombang tengah
(center wavelength) laser
Disebabkan oleh ketidakstabilan laser Efek non-linier dapat menyebabkan chirp pada sistem
komunikasi optik
Kita dapat mengurangi efek chirping yang berasal dari proses
pelaseran dengan menggunakan external modulator
Pergeseran chirp biasanya +1 GHz s.d. -1 GHz
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
28/219
28
Gambar Prinsip Direct Modulation
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
29/219
29
Direct Modulation :
1.Parallel to Serial Converter berfungsi :
Mengubah n sinyal dengan daya elektrik paralel menjadi satu
sinyal dengan daya elektrik serial; untuk diteruskan ke High
Speed Electrical Driver.2.High Speed Electrical Driver berfungsi : Untuk mengontrol daya
dari sinyal electrik berdasarkan kepada sinyal balik dari Laser.
3.Laser berfungsi : Untuk mengubah sinyal dengan daya electrikmenjadi sinyal dengan daya optik
Jadi modulator ini melakukan fungsiparallel-to serial coverterdan
Konversi electrical-to- optical (EO).
Format modulasi yang digunakan adalah return-to-zero (RZ) :
Bila ada lojik 1, dioda laser akan on
Bila ada lojik 0, dioda laser akan off
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
30/219
30
External modulation
Pada modulator ini, suatu laser yang di-bias secara DC
menghasilkan continuous wave (CW) yang diumpankan ke external
modulator yang memodulasi sinyal CW menjadi aliran bit optik Lebih stabil dan sering digunakan pada sistem WDM
Ada dua jenis:
Electro-absorption modulators (EAMs)
Mach-Zehnder interferometer modulators (MZI)
Pada umumnya menggunakan format non-return-to-zero (NRZ)
Tetapi ada pula sistem WDM yang menggunakan format
return-to-zero (RZ) dan carrier-suppressed return-to-zero(CS-RZ)
Format RZ lebih banyak digunakan pada sistem long-haul
dan ultra-long-haul
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
31/219
31
Gambar Prinsip External modulation
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
32/219
32
External Modulation :
1.Parallel to Serial Converter berfungsi : Mengubah n sinyal dengan dayaelektrik paralel menjadi satu sinyal dengan daya elektrik serial; untuk
diteruskan ke High Speed Electrical Driver.
2.High Speed Electrical Driver berfungsi : Untuk mengontrol daya dari sinyal
electrik berdasarkan kepada sinyal balik dari Optical Modulator.3.Laser berfungsi : Membangkitkan sinyal continuous wave (CW), yang
kemudian diumpankan ke external modulator (Optical Modulator).
4.Optical Modulator berfungsi : Menerima sinyal electrik dari High Speed
Electrical Driver untuk dimodulasi dengan sinyal Continous Wave (CW) dari
Laser, sehingga menghasilkan aliran bit optik.
5.Feedback berfungsi : Menerima sinyal balik dari Optical Modulator, mengubah
menjadi tegangan DC, untuk digunakan mengontrol level (amplitudo) dari
sinyal elektrik.
Jadi modulator ini melakukan fungsiparallel-to serial coverterdan konversi
electrical-to- optical (EO).
TTraining Centerraining Center
M d l t D t
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
33/219
33
Modulator Data
Types : Mach-Zehnder atau Electro-absorption
Material: LiNbO3 or InP
Typical Data:
Frequency range s/d 38GHz)
Switching voltage 4V
Insertion loss 4 - 8dB
Contoh External Modulator
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
34/219
34
Coding
Forward Error Correction
Meningkatkan Bandwidth 40Gbit/s menjadi 43Gbit/s
FEC di tambahkan pada rangkaian Modulator Driver, berfungsi untuk :
Memperbaiki error yang mungkin timbul didalam transmisi sinyal dari pengirim
ke penerima.Meningkatkan Bandwidth dari 40 Gbps menjadi 43 Gbps.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
35/219
35
Distributed Feedback (DFB) Lasers
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
36/219
36
Contoh Distributed Feedback (DFB) Lasers.
Laser DFB dibangun dengan menempatkan P-N junction di dalam
rongga yang seluruh dindingnya memantulkan sinar secara penuh (fully
reflecting) .
Umpan balik optik diperoleh dengan cara menyisipkanBragg grating di
dalam rongga seperti ditunjukkan pada gambar di atas
Cahaya yang masuk melaluiBragg grating akan dibiaskan, kemudian
sebagian kecil akan dipantulkan kembali. Panjang gelombang yang dipantulkan disebutBragg resonance
wavelength
Umpan balik optik ini disebut distributed feedback karena
kemunculannya yang beragam di dalam rongga
Umpan balik terjadi sepanjang rongga dan diperlukan untuk
mempertahankan ambang pelaseran
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
37/219
37
Distributed Bragg Reflector (DBR) Lasers
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
38/219
38
Contoh Laser DBR :
Laser DBR memiliki cara kerja yang serupa dengan laser DFB. Laser DBR memperluas umpan balik akibat grating ke seluruh bagian rongga.
Kemampuan penalaan panjang gelombang diperoleh dengan merubah perioda
grating di luar daerah aktif P-N junction.
Perubahan arus pada grating juga akan merubah panjang gelombang Bragg danumpan balik.
Dengan kemampuan penalaan ini, laser DBR dapat ditala pada beberapa
nanometer secara cepat.
Laser DBR digunakan pada sumber optik yang dapat ditala. Laser DFB dan DBR dapat dianggap sebagai generasi pertama laser yang
dapat ditala (tunable laser).
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
39/219
39
Contoh Tunable Laser.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
40/219
40
Contoh Tunable Laser.
Mechanical Tunable Laser
Menggunakan micro-electro-mechanical systems (MEMS) sebagai
aktuator panjang gelombang
Aktuator MEMS akan dapat secara fisik merubah panjang antar dinding
cangkang sehingga dapat menghasilkan variasi panjang gelombang
output.
Jarak fisik antar dinding cangkang harus dikalibrasi secara hati-hati terhadappanjang gelombang yang distandardkan ITU-T
Dengan cara ini variasi tegangan pada aktuator MEMS akan
menghasilkan perubahan pada panjang gelombang yang dipancarkan
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
41/219
41
Contoh External Cavity Tunable Lasers
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
42/219
42
Contoh External Cavity Tunable Lasers :
Dibangun dari collimating optics, dan external grating
Versi komersial juga mengandung integrated thermal tunner, a gain chip, an
isolator, dan sejumlahflexures yang diselaraskan secara tepat dengan serat
sebelum dipasang pada bungkusnya
Daya output tipikal lebih dari 20 mW
Pada umumnya semakin lebar laser maka semakin kecil daya yang
dipancarkannya
Sistem DWDM baru, dirancang untuk menggunakan laser ini
Perubahan panjang gelombang laser ini dapat berlangsung dalam orde nano
detik sehingga sangat berpotensi untuk digunakan sebagai switch optik yangdapat merutekan trafik berdasarkan panjang gelombang.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
43/219
43
Contoh Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs)
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
44/219
44
Contoh Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs)
Merupakan jenis laser dioda semikonduktor dengan cangkang yang tegak lurus
dengan wafer plane
Laser ini memancarkan cahaya yang tegak lurus terhadap bidang P-N junction
Laser ini mengandung distributed Bragg grating yang menstabilkan panjang
gelombang dan menekan side modes
Karena laser ini memancarkan cahaya yang tegak lurus terhadap wafer plane,maka laser ini ideal untuk aplikasi susunan laser seperti interkoneksi optik
paralel
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
45/219
45
3.2. OPTICAL RECEIVER (WAVELENGTH CONVERTER)
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
46/219
46
FUNGSI :
Receiver berfungsi mendeteksi pulsa-pulsa optik dan
merubahnya ke dalam deretan bit elektrik
Receiver biasanya menggunakanphotodiodes untuk merubahenergi foton menjadi elektron
Gambar di bawah menunjukkan skema WDMDWDM receiver
Receiver pada sistem CWDM dan DWDM memerlukan
bandwidth yang lebih lebar sehingga dapat menangani seluruh bit
rate dan protokol
TTraining Centerraining Center
R i
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
47/219
47
Receivers
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
48/219
48
Gambar Rangkaian Receiver :
Sinyal multi wavelength diterima oleh Receiver, dan diproses sedcara bertahap
sbb. :
1. Diubah dari sinyal optik menjadi sinyal elektrik oleh Photo diode (O/E
Converter).2. Amplitudo sinyal RF dikuatkan oleh Electrical Amplifier.
3. Kemudian dipisahkan antara Data dan Clock, untuk kemudian di perbaiki
(Recovery), oleh Data Recovery dan Clock Recovery.
4. Clock yang sudah direcovery diteruskan ke data recovery, untuk memperbaiki
kualitas Data.
5. Selanjutnya multi wavelength electrik diubah menjadi multi wavelength
paralel oleh Serial/Paralel Converter.
TTraining Centerraining Center
Receiver
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
49/219
49
Receiver
Basic elements :
Photodiode
Clock recovery
Decision gate
Rx electronics
Contoh bagian Receiver; terdiri dari :
1. Optical Ampliifier (OA), memperkuat amplitudo sinyal (Pre-Amplifier).
2. Filter, untuk memilih sinyal yang dikendaki.
3. Photo Diode, berfungsi mengubah sinyal optik menjadi sinyal slectric.4. Kemudian dipisahkan antara Data dan Clock, untuk kemudian di perbaiki (Recovery), oleh
Decision Gate (Data Recovery) dan Clock Recovery.
5. Clock yang sudah direcovery diteruskan ke Decision Gate (data recovery), untuk memperbaiki
kualitas Data.
6. Selanjutnya multi wavelength electrik diubah menjadi multi wavelength paralel oleh DEMUX(Serial/Paralel Converter); yang dilengkapi dengan fungsi deFEC (FEC pada arah terima)..
TTraining Centerraining Center
Ph t di d
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
50/219
50
Photodiode
Untuk sistem WDM kecepatan tinggi :
Bandwidth > 35 GHz
high output voltage
(dibutuhkan untuk elektronik kecepatantinggi)
- Efisiennya bagus
- Kemampuan menahan daya yang
besar
TTraining Centerraining Center
MENSTABILKAN PANJANG GELOMBANG
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
51/219
51
MENSTABILKAN PANJANG GELOMBANG
- Masalah terbesar dalam sistem WDM adalah menstabilkan panjang
gelombang
- Pada level sistem, ada sejumlah cara untuk menstabilkan panjang
gelombang:= Pada sistem yang menggunakan direct modulation terhadap arus
pendorong laser (the laser drive current), skema pengkodean data
merupakan hal yang penting
- Kita harus menggunakan pengkdoean data yang sedemikian hinggadapat menyamakan jumlah bit 1 dan 0
- Membuat sisir(comb) dari frekuensi-frekuensi referensi dengan cara:
Membangun laser Fabry-Perot khusus dengan jumlah mode yang
sangat banyak Menstabilkan salah satu mode menggunakan FBG dan feedback
loop
Mendistribusikan sisir referensi ini ke seluruh jaringan agar dapat
digunakan untuk menstabilkan laser lain atau (setelah dikuatkan)menjadi sumber panjang gelombang jaringan
TTraining Centerraining Center
MENSTABILKAN PANJANG GELOMBANG
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
52/219
52
MENSTABILKAN PANJANG GELOMBANG
(lanjutan)
- Perlu serat tambahan
- Membangun jaringan dengan menempatkan seluruh komponen yangdapat ditala di dalam hub (lokasi) yang terpusat bersama reflective star
- Pada konfigurasi ini, sebuah laser multimode dapat digunakan untuk
menghasilkan sisir untuk seluruh pemancar, penerima dan filter di
dalam sistem; masing-masing workstation dapat memiliki pemancardan penerima yang tetap
- Mengirimkan frekuensi referensi pada lokasi yang sedidkit terpisah
dari sisir kanal
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
53/219
53
3.3. WDM MULTIPLEXER (OPTICAL MULTIPLEXER)
DANWDM DEMULTIPLEXER (OPTICAL DEMULTIPLEXER)
TTraining Centerraining Center
1. Prinsip multiplexing wavelength.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
54/219
54
p p g g
Prinsip multiplexing pada WDM/DWDM didasarkan pada 2 mekanik; yaitu :
1) Angular Dispersion, lihat Gambar-3
2) Optik Filtering, lihat Gambar-4
1. Angular Dispersion.
Angular Dispersion ada 2 macam; yaitu :
a. Prisma
3211
2
3
Gambar-3a : Prisma
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
55/219
55
Tiga berkas sinar; masing-masing 1, 2, dan3 dipancarkan ke
prisma; oleh prisma ke tiga sinar tersebut dibiaskan ke satu titik.
Jadi prisma diatas berfungsi mengubah 3 sinyal parallel menjadi
satu sinyal serial.
TTraining Centerraining Center
b. Reflecting Diffraction Grating
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
56/219
56
b. Reflecting Diffraction Grating
321
12
3
Gambar-3b : Reflecting Diffraction Grating
TTraining Centerraining Center
Tiga berkas sinar; masing masing 1 2 dan 3 dipancarkan ke
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
57/219
57
Tiga berkas sinar; masing-masing 1, 2, dan 3 dipancarkan ke
reflecting diffraction grating; oleh reflecting diffraction grating ketiga sinar tersebut diterima pada satu titik, untuk kemudian
dipantulkan ke arah yang berlawanan.
Jadi reflecting diffraction grating diatas berfungsi mengubah 3 sinyalparallel menjadi satu sinyal serial.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
58/219
58
2. Optik Filtering.
Optik Filter terdiri dari : lapisan thin dari material yang
transparan dengan index bias yang berbeda-beda.
Interferensi antar thin film menyebabkan filter akan
melewatkan panjang gelombang optik yang diinginkan,dan memantulkan panjang gelombang optik yang tidak
dikehendaki.
TTraining Centerraining Center
Filter-2 Filter-1
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
59/219
59
23
123 1
Gambar-4 : Optic Filtering.
12
Filter-1 meneruskan1 dan memantulkan2.
Filter-2 meneruskan1 dan 2, memantulkan3
Jadi Filter pertama berfungsi mengubah dua sinyal paralel1 dan 2, menjadi satu sinyal
serial; sedangkan Filter kedua mengubah dua sinyal paralel12 dan 3.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
60/219
60
Prinsip demultiplexing wavelength.
Prinsip demultiplexing pada WDM/DWDM sama
dengan prinsip multiplexing WDM/DWDM yaitu :
1) Angular Dispersion, lihat Gambar-5
2) Optik Filtering, lihat Gambar-6
TTraining Centerraining Center
1 Angular Dispersion
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
61/219
61
1. Angular Dispersion.
Angular Dispersion 2 macam; yaitu :
a. Prisma
123
32
1
Gambar-5a : Prisma
TTraining Centerraining Center
Satu berkas sinar serial 123 yang diterima oleh prisma akan
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
62/219
62
Satu berkas sinar serial 123 yang diterima oleh prisma akan
dibiaskan menjadi tiga berkas sinar1, 2, dan3.Masing-masing 1, 2, dan 3; oleh prisma ke tiga sinar tersebut
dibiaskan ke tujuan masing-masing.
Jadi prisma diatas berfungsi mengubah satu sinyal serial menjadi 3sinyal parallel.
TTraining Centerraining Center
b. Reflecting Diffraction Grating
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
63/219
63
321
1 23
Gambar-5b : ReflectingDiffraction Grating
Satu berkas sinar123; yang diterima oleh reflecting diffraction grating akan dipantulkan
menjadi tiga berkas sinar1, 2, dan3 ke arah yang berlawanan.
Jadi reflecting diffraction grating diatas berfungsi mengubah satu sinyal serial menjadi 3
sinyal parallel.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
64/219
64
2. Optik Filtering.
Optik Filter terdiri dari : lapisan thin dari material
yang transparan dengan index bias yang berbeda-beda.
Interferensi antar thin film menyebabkan filter akan
melewatkan panjang gelombang optik yang diinginkan,
dan memantulkan panjang gelombang optik yang tidak
dikehendaki.
TTraining Centerraining Center
Filter-2Filter-1
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
65/219
65
21
321 3
Gambar-6 : Optic Filtering.
32
Filter-1 memantulkan1 dan meneruskan2 dan 3.
Filter-2 memantulkan2 meneruskan3.
Jadi Filter pertama berfungsi mengubah satu sinyal serial 1 23 menjadi dua
sinyal paralel1 dan 23; sedangkan Filter kedua mengubah satu sinyal serial 2
3 menjadi dua sinyal paralel2 dan 3.
TTraining Centerraining Center
CONTOH - CONTOH MULTIPLEX/DEMULTIPLEX.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
66/219
66
1 1 2
Tunable OpticalFilter
Wavelength
yang sudah
dimodulasi
1. Tunable Optik Filter
3 2 3
INPUT OUTPUT
Multi Wavelength 1 23 . n diterima oleh Tunable Optical Filter;
kemudian Tunable Optical Filter akan memilih satu wavelength; misalnya 2,
sedangkan wavelength yang lainnya akan diredam atau dipantulkan.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
67/219
67
Gambar prinsip Tunable Optical Filter
TTraining Centerraining Center
Multi Wavelength 1 2 . n diterima oleh Tunable Optical
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
68/219
68
g p
Filter; kemudian Tunable Optical Filter akan memilih satuwavelength; misalnya 1, untuk kemudian diteruskan ke Receiver
Electronics; sedangkan wavelength yang lainnya akan diredam atau
dipantulkan.Tunable Optical Filter ini dikendalikan oleh rangkaian CONTROL.
TTraining Centerraining Center
2. Wavelength/polarization demultiplexer.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
69/219
69
Gambar-4 memperlihatkan suatu konfigurasi demultiplexer
wavelength/polarization; yaitu yang terdiri dari :
a. Demultiplex Optical Filter; yang berfungsi untuk memisahkan channel
yang diinginkan
b. Polarization Beam Splitter (PBS); yang berfungsi untuk mengeluarkan
sisa komponen - komponen channel terdekat
c. Automatic Polarization Control; berfungsi untuk membuat matchstatus polarisasi dari channel yang diinginkan untuk kemudian
diteruskan ke PBS berikutnya.
d. Monitor Photo Diode; berfungsi untuk mengirimkan sinyal feedback
ke pengontrol polarisasi.
Lihat gambar berikut.
TTraining Centerraining Center
Demux Optical Filter APC PBS 3
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
70/219
70
1
Gambar Demultiplexer Wavelength/Polarization
3 2
5 2
INPUT
BPFOutput
Monitor
Photo Diode
Channel
Ganjil
Channel
Genap
13
TTraining Centerraining Center
Sinyal optik serial 1 2 . n dari optical fiber cable diterima olehDemultiplexer Wavelength (Polarization), kemudian akan diproses dengan urutan
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
71/219
71
Demultiplexer Wavelength (Polarization), kemudian akan diproses dengan urutan
sbb. :Sinyal diterima oleh Coupler; dimana coupler akan memecah sinyal menjadi 2kelompok, yaitu sinyal pada channel genap dan sinyal pada channel ganjil; yangmasing-masing diteruskan ke Demux Optical Filter.
Demultiplex Optical Filter akan mengubah sinyal serial (channel genap danchannel ganjil) menjadi si nyal parallel; selanjutnya setiap channel akandilewatkan pada Band Pass Filter (BPF), yang berfungsi untuk meneruskanchannel yang diinginkan dan meredam channel yang tidak diinginkan.
Automatic Polarization Control (APC); berfungsi untuk mengontrol
polarisasi dari channel yang diinginkan.
Polarization Beam Splitter (PBS); berfungsi untuk mengeluarkan sisa komponen -
komponen channel terdekat; sehingga yang diteruskan benar-benar hanyachannel yang diinginkan.
Monitor Photo Diode; berfungsi untuk mengirimkan sinyal
Feedback ke pengontrol polarisasi.
TTraining Centerraining Center
3. Cascaded Multilayer Dielectric Thin-Film Filters
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
72/219
72
Cascaded thin-film filter
Cascaded Thin Film Filter (TFF) :
1. Berdasar kepada prinsip Fabry Perot
2. Mirrors mengelilingi cavity yang menggunakan multiple reflective dielectric
thin film layers
3. Perubahan temperature stabil
4. Low loss & polarization insensitive
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
73/219
73
Cascaded thin-film filter
Cascaded Thin Film Filter (TFF) :Berdasar kepada prinsip Fabry Perot
Mirrors mengelilingi cavity yang menggunakan multiple reflective dielectric thin
film layers
Perubahan temperature stabilLow loss & polarization insensitive
TTraining Centerraining Center
4. Arrayed Waveguide Grating (AWG)
(1 x n DEMUX atau n x 1 MUX)
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
74/219
74
Input Coupler
Output Coupler
AWG: arrayed waveguide grating
TTraining Centerraining Center
Satu input signal yang sama di copy ke suatu array dari
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
75/219
75
waveguides (AWG) : 1... n
Pada setiap waveguides signal tersebut menuju ke suatu path yang
berbeda (difference:L)
Positive interference untuk input wavelengths 1... n pada output
ports yang berbeda (1...n)
Active temperature control!
Silicium based integrated optics
TTraining Centerraining Center
Interleaver
TEKNOLOGI MUX/DEMUX
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
76/219
76
Interleaver
Out/In
In/Out
In/Out
, 2
, 3
, . . .
50 GHz
100 GHz
, 3
. . . 9
2
, 4 . . .
Gambar menunjukkan teknik multiplexing Interleaver didalam WDM, dimana :
Dua deretan multi sinyal paralel (1, 3, 5, 7, 9 dan 2, 4, 6, 8, 10; dengan
spasi 100 GHz) diterima oleh multiplex, untuk digabung menjadi satu deretan sinyal
serial (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10; dengan spasi 50 GHz) .
Satu deretan sinyal serial (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10; dengan spasi 50
GHz) diterima oleh demultiplex, untuk dipecah menjadi dua deretan multi sinyal
paralel (1, 3, 5, 7, 9 dan 2, 4, 6, 8, 10; dengan spasi 100 GHz).
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
77/219
77
WDM (Optical multiplexers) menggabungkan beberapapanjang gelombang menjadi satu.
WDM (Optical demultiplexers) memecah satu panjang
gelombang menjadi beberapa.
Banyak teknologi yang digunakan dalam opticalmultiplexing demultiplexing, misalnya:
Thin film filtersFiber Bragg gratings (FBG)
Arrayed Waveguide gratings (AWG)
FP (Fabry Perot) cavity filterMach-Zehnder interferometer
Acousto optical tunable filters
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
78/219
78
Thin Film Filter
TTraining Centerraining Center
Teknik Multiplexing/Demultiplexing yang menggunakan Thin Film Filter;
pada ditunjukkan :
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
79/219
79
Pada Arah Multiplexer :1. TFF Section n menerima n dan diteruskan ke tingkat berikutnya.
2. TFF Section 3 menerima 3 dan memantulkann untuk diteruskan ke tingkat
berikutnya.
3. TFF Section 2 menerima 2, memantulkan3 dan n untuk diteruskan ketingkat berikutnya.
4. TFF Section 1 menerima 1, memantulkan2, 3 dan n untuk diteruskan ke
tingkat berikutnya.
Pada Arah Demultiplexer :
1. TFF Section n menerima n dan diteruskan ke tingkat berikutnya.
2. TFF Section 3 menerima 3 dan memantulkann untuk diteruskan ke tingkat
berikutnya.
3. TFF Section 2 menerima 2, memantulkan3 dan n untuk diteruskan ke
tingkat berikutnya.
4. TFF Section 1 menerima 1, memantulkan2, 3 dan n untuk diteruskan ke
tingkat berikutnya.
TTraining Centerraining Center
Fiber Bragg grating
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
80/219
80
FBG banyak digunakan pada sistem WDM misalnya untuk elemen channel-
drop, perangkat kompensasi dispersi, dan filterFBG memiliki rentang 10 nm dan memerlukan waktu penalaan dari 1 s.d. 10
detik.
TTraining Centerraining Center
Array Waveguide (AWG)
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
81/219
81
AWG dapat menggantikan sejumlah
Bragg grating.
Waktu penalaan filter AWG mendekati
10 ms.
TTraining Centerraining Center
Fabry Perot Cavity Filter
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
82/219
82
TTraining Centerraining Center
Fabry Perot Cavity Filter.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
83/219
83
Mechanical Tunable Laser
Menggunakan Transducer sebagai aktuator panjang gelombang.
AktuatorTransducerakan dapat secara fisik merubah panjang
antar dinding cangkang sehingga dapat menghasilkan variasi
panjang gelombang output.
Jarak fisik antar dinding cangkang harus dikalibrasi secara hati-hati
terhadap panjang gelombang yang distandardkan ITU-T. Dengan cara ini variasi tegangan pada aktuatorTransducerakan
menghasilkan perubahan pada panjang gelombang yang
dipancarkan.
TTraining Centerraining Center
Mach-Zehnder Interferometers
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
84/219
84
3 dB
Coupler
3 dB
Coupler
TTraining Centerraining Center
Mach Zehnder Filters:
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
85/219
85
Bentuk dasar dari Mach Zehnder interferometer (MZI) adalah sbb.
Gambar diatas menunjukkan dua coupler 3-dB, saling dihubungkan
untuk membentuk suatu rangkaian interferometer.
Pada coupler 3 dB pertama sinyal di split kedalam dua fiber path
dan kemudian digabung lagi menjadi satu oleh coupler 3-dB kedua.
Bagian penggeser phase dipasang pada salah satu lenganinterferometer (fiber yang satu).
Pergeseran phasa bisa dilakukan dengan mengubah panjang path
optik di lengan interferometer yang satunya lagi.Kondisi ini akan menghasilkan time delay phase diantara sinar
yang merambat didalam tiap-tiap lengan dari fiber interferometer.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
86/219
86
Skematik 4-channel
wavelength demultiplexer.
Splitter pertama menerima 4 wavelength serial; untuk kemudian dipecah menjadi dua, yaitu
1, 2 dan 3, 4.
Splitter kedua masing-masing menerima dua sinyal serial, untuk kemudian dipecah menjadi
dua; yaitu 1 dan 2 -3 dan 4.
Keempat wavelength tersebut selanjutnya diteruskan ke band pass filter masing-masing.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
87/219
87
3.4. OPTICAL ADD/ DROP MULTIPLEXER
(OADM )
TTraining Centerraining Center
O ti l Add / D M lti l (OADM)
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
88/219
88
Optical Add / Drop Multiplexer (OADM)
Suatu optical add/drop multiplexer (OADM) adalah perangkat
yang berfungsi untuk menambahkan (add) atau mengambil(drop) individual wavelengths ke/dari WDM aggregate pada sisi
in-line, untuk membentuk fungsi add/drop optical level.
Sebelum OADM, back to back WDM terminal sudah ada
untuk mengakses individual wavelengths pada sisi in-line.
OADMs bisa bekerja untuk add and drop fixed wavelenghts,dan juga bisa untuk add/drop selective wavelength.
Lihat gambar berikut.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
89/219
89
Sistem WDM dengan OADM
TTraining Centerraining Center
Gambar Sistem WDM dengan OADM :
WDM M b k lti l th l l j di
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
90/219
90
WDM Mux : menggabungkan multi wavelength paralel menjadi
serial.
ADD/DROP : melakukan drop insert pass through (Express
Channel) terhadap sinyal optik serial.
WDM Demux : Memecah sinyal multi wavelength serial menjadi
sinyal multi wavelength paralel.
TTraining Centerraining Center
Add-Drop Multiplexers
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
91/219
91
Digunakan untuk meng couple out satu atau lebih wavelengths dan untuk
memasukkan wavelengths yang sama.
Menggunakan Switch.
TTraining Centerraining Center
Gambar Add Drop Multiplexer dengan Coupler :
WDM Demux : Memecah sinyal multi wavelength serial menjadi sinyal multi
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
92/219
92
WDM Demux : Memecah sinyal multi wavelength serial menjadi sinyal multiwavelength paralel.
ADD/DROP : melakukan drop add pass through (Express Channel)
terhadap sinyal optik serial.
WDM Mux : menggabungkan multi wavelength paralel menjadi serial.
Gambar (a) : seluruh wavelength di drop/add.
Gambar (b) : Setiap wavelength akan di pecah menjadi 2 oleh splitter;
setengah sinyal diteruskan, dan setengah lainnya di drop
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
93/219
93
Functional Diagram
Contoh 4 band aplikasi OADM pada 10 channel add/drop node didalam
sistem 40 channel.
TTraining Centerraining Center
Add - Drop dengan Thin Film Filter :
Multi wavelength serial (sebanyak 40 kanal, kanal 20 59) diterima oleh Demux
Common kemudian diteruskan ke 4 band OADM yang terdiri dari :
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
94/219
94
Common, kemudian diteruskan ke - 4 band OADM, yang terdiri dari :
C20 29 : menerima multi wavelength kanal 20 59; melewatkan wavelength
kanal 20 29 (pass through/Drop 1), dan diteruskan ke Add 1 :
C20 29); memantulkan kanal 30 59.
C30 39 : menerima multi wavelength kanal 30 59; melewatkan wavelength
kanal 30 29 (pass through/Drop 2), dan diteruskan ke Add 2 :
C30 39); memantulkan kanal 40 59.
C40 49 : menerima multi wave length kanal 40 59; melewatkan wavelength
kanal 40 kanal 49 (pass through/Drop 3), dan diteruskan ke Add 3 :
C40 49); memantulkan kanal 50 59.
C50 59 : menerima multi wave length kanal 50 59; untuk diteruskan keperangkat DEMUX (Drop)
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
95/219
95
OADM dengan circulator dan FBG
FFP = Filter Febry Perot
FBG = Fiber Brag Grating
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
96/219
96
Operasi add-droppada stasiun end-user dengan menggunakan
circulators dan serat yang di-Bragg grating
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
97/219
97
Losses Connector loss (Lc), Tap loss (Ltap), Throughput
loss (Lth), Intrinsic loss dan Fiber loss
TTraining Centerraining Center
Loss pada Linear Bus Coupler :
Loss kenektor (= 4 buah) + Tap Loss + Throughput Loss +
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
98/219
98
Loss kenektor ( 4 buah) + Tap Loss + Throughput Loss +Intrinsic Loss.
F = connector.
C = Coupler.T = Transmit.
R = Receiver.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
99/219
99
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
100/219
100
3.5. OPTICAL SWITCHES/OPTICAL CROSS CONNECTION (OXC)
TTraining Centerraining Center
SWITCHING.
Ada 2 jenis Switching :
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
101/219
101
da je s Sw tc g :
1. Circuit Switching
2. Packet Switching.
Untuk transmisi optik dengan kecepatan tinggi, yang digunakan
adalah packet switching, karena dapat mentransfer data lebiheffisien.
Jaringan yang berbasis pada packet switching dapat
menyediakan keperluan yang dibutuhkan oleh suatu node untuk
mendeteksi dan mengirimkan optoelectronically setiap packet
data optik yang datang.
TTraining Centerraining Center
OPS (Optical Packet Switching) NODE ARCHITECTURE
Gambar dibawah memperlihatkan diagram balok fungsi architecture node Optical
Packet Switching (OPS).
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
102/219
102
g ( )
OPS tdr. dr. :
1. Sepasang multiplexers dan demultiplexers
2. Satu input interface,
3. Space switch fabric dengan optical ber (Misalnya ber delay lines) dan
wavelength converters,
4. Satu out-put interface,5. Dan switch control unit.
Packets yang tiba di pada OPS pertama akan di demultiplex menjadi
individual wavelengths, kemudian dikirim ke input interface.Setiap packet berisi payload dan optical header (mis. IP header) yang digunakan
untuk routing didalam daerah optical.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
103/219
103
Gambar architecture node Optical Packet Switching
TTraining Centerraining Center
Input interface berfungsi bertanggung jawab untuk mengeluarkan optical packet
header dan kemudian meneruskan ke switch control unit untuk diproses.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
104/219
104
Switch control unit berfungsi memproses :
1. Header information,
2. Menentukan out-put port dan wavelength yang sesuai untuk packet,3. Memerintahkan switch fabric untuk melakukan route packet yang
dikehendaki. Untuk keperluan routing packet, switch mungkin harus
mengubah menjadi wavelength baru.
4. Menentukan header baru untuk packet, dan meneruskannya ke outputinterface.
Output interface, berfungsi memberikan header baru untuk packet, dan kemudian
meneruskan packet ke outgoing link (ke node berikutnya) didalam path.
TTraining Centerraining Center
Optical cross-connect architecture
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
105/219
105
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
106/219
106
Gambar : 2 2 OXN cross-connecting channels 1 dan 2
sepanjang dua paths (dotted
and dashed lines, respectively)dengan tujuan ke port output
fiber yang sudah ditentukan.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
107/219
107
Gambar - OXC yang diimplementasikan dengan menggunakan FBGs,
circulators, dan passive combiners
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
108/219
108
3.6. OPTICAL AMPLIFIER/REGENERATOR
TTraining Centerraining Center
Optical Amplifier1. Pre-amplifier
Ditempatkan persis sebelum receiver, untuk menaikkan kekuatan signal; sesuai dengan
rentang sensitivitas receiver.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
109/219
109
2. Post amplifier menguatkan sinyal pada sisi pengirim, dipasang persis setelah
transmitter.
3. In-Line Amplifier (ILA).
Ditempatkan kira-kira setiap 80 s/d 100km media optik, untuk menguatkkan signal
yang mengalami redaman selama dalam transmisi untuk mencapai tempat yang dituju,
ILA berikutnya atau sisi terminal.
ILA bekerja pada daerah optik, dan berfungsi sebagai amplifier 1R.
4. Amplifier dikatagorikan kedalam 1R, 2R, dan 3R:
1R : Re-amplify
2R : Re-amplify dan reshape3R : Re-amplify, reshape, dan retime
5. Pengembangan jaringan WDM/DWDM agar mencakup jarak lebih jauh dan/atau
menambah jumlah node memerlukan penyisipan repeater atau amplifier.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
110/219
110
Contoh suatu jaringan WDM untuk jarak jauh.
Gambar diatas menunjukkan contoh jaringan WDM untuk jarak jauh; dimana pada
jaringan dilengkapi dengan :- Post Amplifier.
- In-Line Amplifier.
- Pre Amplifier.
Sehingga diperoleh kualitas sinyal terima sama sinyal yang dikirim.
TTraining Centerraining Center
7. Amplifier dapat menyediakan regenerasi 1R hanya untuk menanggulangi redaman
daya optik
8. Repeater dapat menyediakan regenerasi 3R untuk menanggulangi redaman dan
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
111/219
111
dispersi
9. Perangkat 1R hanya menguatkan sinyal yang diterima
10. Perangkat 2R menyediakan amplification dan reshaping gelombang untuk
menyediakan recovery data
11. Perangkat 3R melakukan amplifications dan reshaping serta memerlukan suber waktuyang digunakan bagi pewaktuan kembali transponder
12. Power Amplifier/Booster
Gambar berikut menggambarkan tiga aplikasi optical amplifier, dimana amplifierpertama adalah Power Amplifier (Booster). Power amplifiers (atau juga disebut
booster amplifiers) ditempatkan langsung setelah optical transmitter. Aplikasi ini
membutuhkan EDFA untuk mendapatkan signal input yang besar dan memperoleh
signal output dengan level maksimum.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
112/219
112
Tiga Aplikasi EDFA
Tiga Aplikasi EDFA :1.Power Booster.
2.In-Line Amplifier.
3.Pre Amplifier.
TTraining Centerraining Center
EDFA digunakan untuk Kompensasi Loss didalam Optical
Networks
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
113/219
113
Yaitu dengan meng-insert-kan EDFA sebelum splitter 1 x 8 optical
akan menaikkan power hampir sekitar +19 dBm, sehinggamemungkinkan setiap signal dari 8 signal akan mendapat 9 dBm,
dengan akibat output power akan hampir sama dengan original
transmitter power.Optical splitter sendiri mempuyai nominal optical insertion loss
sebesar 10 dB.
Transmitter mempunyai optical output sebesar +10 dBm, berarti
bahwa optical splitter outputs tanpa EDFA adalah sebesar 0 dBm.
Output power ini dapat diterima hampir oleh seluruh aplikasi digital.
TTraining Centerraining Center
+ 10 dBm
+ 19 dBm+ 9 dBm
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
114/219
114
Loss Compensation didalam Optical Networks
Loss 10 dB
Untuk mengkompensasi loss terhadap sinyal selama dalam perjalandari Transmitter ke Receiver didalam jaringan optik digunakan
Power Amplifier; dalam hal ini yang digunakan EDFA..
TTraining Centerraining Center
Network Regeneration
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
115/219
115
Untuk sistem WDM, regenerasi diperlukan bagi seluruh panjang gelombang.
Untuk jaringan metro WDM dengan jumlah node yang banyak, bisa digunakanSemiconductor Optical Amplifier (SOA).
Pada gambar menunjukkan suatu jaringan WDM yang terdiri dari :
1. Transponder (synchronous dan asynchronous), dengan regenerasi 2R.2. Multiplexer.
3. Optical Amplifier, dengan regenerasi 1R.
4. Demultiplexer.
5. Regenerator, dengan regenerasi 3R.
6. Multiplexer.
TTraining Centerraining Center
Ada 3 tipe Amplifier :
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
116/219
116
1. Erbium Doped Fiber Amplifiers (EDFA)
2. Raman Fiber Amplifiers
3. Semiconductor Optical Amplifiers (SOA)
TTraining Centerraining Center
1. Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs)
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
117/219
117
EDFAs menyediakan mekanisme gain untuk penguatan DWDM.
Sistem DWDM menggunakan erbium amplifier karena dapat bekerja denganbaik dan sangat efisien sebagai amplifier pada rentang 1530 nm 1565 nm.
Cahaya dipompakan pada sekitar 980 nm dan/atau 1480 nm untuk
mengeksitasi ion erbium yang kemudian menguatkan panjang gelombang pita
C yang masuk dari sumber.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
118/219
118
Block Diagram EDFA 1 Tingkat
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
119/219
119
Block Diagram EDFA 2 Tingkat
TTraining Centerraining Center
Input coupler, Coupler #1, adalah microcontroller untuk memonitor input light
melaui detector #1.
Input isolator, isolator #1 (selalu ada) untuk mencegah signal balik.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
120/219
120
WDM #1 (selalu ada) untuk meng-injeksikan pump wavelength 980 nm
kedalam panjang (length) dari erbium-doped fiber.
WDM #1 mengkopel optical input signal kedalam erbium-doped fiberdengan minimal optical loss.
Erbium-doped optical fiber biasanya sepanjang 10meters.
Energy 980 nm memompa atom erbium kedalam slowly decaying, excitedstate.
Jika energy didalam band 1550 nm berjalan melalui fiber, hal ini akan
menyebabkan stimulated emission of radiation, sehingga akan menguatkan
signal 1550 nm .
TTraining Centerraining Center
WDM #2 (hanya ada pada dual pumped EDFAs); mengkopel energi 980 nm
tambahan dari Pump Laser #2 kedalam ujung dari erbium-doped fiber,
meningkatkan penguatan dan daya output.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
121/219
121
Isolator #3 (selalu ada).
Coupler #2 optional.
Tap yang terhubung ke Detector #3 digunakan untuk memonitor daya opticaloutput. Tap yang terhubung ke Detector #2 digunakan untuk memonitor
reflections back kedalam EDFA.
Fitur ini bisa digunakan untuk mendedteksi apabila konektor pada opticaloutput putus. Hal ini akan menaikkan signal back-reflected, dan
microcontrolled dapat meng- set pump lasers ke disable, untuk keselamatan
tenaga teknik yang sedang bekerja dengan EDFAs.
TTraining Centerraining Center
Untuk sistem optikal fiber dengan performansi tinggi perlu
digunakan dua tingkat EDFA dengan mid-stage access.
Dalam hali ini, dua single-stage EDFAs di paket menjadi satu.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
122/219
122
Output EDFA tingkat pertama dan input EDFA tingkat kedua
membawa sinyal untuk user.Untuk menekan overall dispersion dari sistem, secara periodik
bisa digunakan dispersion compensating fiber (DCF). Tetapi hal
ini akan menyebabkan naiknya insertion loss sekitar 10 dB.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
123/219
123Figure 3 - Two-stage EDFA with Mid-stage Access
TTraining Centerraining Center
Pertama optical input dilewatkan pada optical Isolator #1, kemudian keWDM #1, dimana di
injeksikan 980 nm pump wavelength kedalam length pertama dari erbium-doped fiber.
WDM #1 juga bisa mengkopel optical input signal kedalam erbium-doped fiber dengan
optical loss minimal.Erbium-doped optical fiber biasanya sepanjang 10meters.
E 980 t bi k d l l l d i it d t t
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
124/219
124
Energy 980 nm memompa atom erbium kedalam slowly decaying, excited state.
Jika energy didalam band 1550 nm berjalan melalui fiber, hal ini akan menyebabkanstimulated emission of radiation, sehingga akan menguatkan signal 1550 nm .
Dan signal ini akan diteruskan ke optical isolator #2, dan diteruskan untuk user.
Biasanya dispersion compensating device akan dihubungkan pada mid-stage access
point.
Sinar kemudian berjalan melalui isolator #3 dan WDM #2, yang akan mengkopel energi
980 nm tambahan dari second pump laser kedalam ujung lain dari second length
erbium-doped fiber, menaikkan penguatan dan output power.
Dan akhirnya sinar berjalan melalui isolator #4.
TTraining Centerraining Center
Keuntungan EDFA :
Efficient pumping
Minimal polarization sensitivity
High output power
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
125/219
125
Low noise
Low distortion dan minimal crosstalk
Mempunyai efisiensi lebih tinggi dari Raman untuk low amplifier pump powers(aplikasi kanal rendah)
Kekurangan EDFA :
Limited untuk band C dan L
Pada higher amplifier pump powers (aplikasi kanal lebih tinggi) kurang efisien
dibanding Raman amplifiers
Pump Laser
Sumber daya untuk menguatkan signal biasanya laser pada 980nm atau
1480nm laser.
TTraining Centerraining Center
Erbium Doped Fiber
Single mode fiber, doped dengan ion-ion erbium, bekerja sebagai penguat
fiber, mentransfer power dari pump laser ke target wavelengths.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
126/219
126
Wavelength Selective Coupler
Meng-couple pump laser wavelength ke gain fiber dan menyaring
(mengeluarkan) extraneous wavelengths dari laser output.
Isolator
Mencegah setiap sinar yang terpantul kembali (back-reflected light), agar tidak
masuk ke amplifier.
TTraining Centerraining Center
2. Raman Fiber Amplifiers (RFAs)
Raman fiber amplifiers menggunakan Raman effect untuk mentransfer
power dari pump lasers ke wavelengths yang dikuatkan. Memanfaatkan efek stimulated Raman scattering (SRS)
d l h i l h ilk b db d
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
127/219
127
SRS adalah tipe nonlinear scattering yang menghasilkan penguatan broadband
untuk sejumlah kanal optik
Penguatan Raman terjadi ketika sinyal pompa dengan panjang gelombang yang
lebih pendek dibuat agar berpropagasi melalui serat
Sinyal pompa menimbulkan gelombang Stokes pita lebar yang mentransfer
energi dan menguatkan sejumlah kanal di dalam sistem WDM
Gain spectra dari penguatan Raman cukup lebar (150 s/d 200 nm) dan meliputi
seluruh pita operasi S, C, L, dan U
Biasanya, amplifier Raman menghasilkan gain 20 dB-35 dB dengan daya
pompa 800 mW 1 W
RFA memiliki profil gain yang lebih datar pada pita operasi dan NF yang lebih
rendah daripada EDFAs
Kelemahan RFA dibanding EDFAs yaitu memerlukan daya input pompa yang
tinggi yang dapat menyebabkan cacat akibat non-linieritas
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
128/219
128
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
129/219
129
TTraining Centerraining Center
Keuntungan Raman :
Bandwidth lebar.
Bisa bekerja pada band U C L dan S
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
130/219
130
Bisa bekerja pada band U, C, L, dan S.
Penguatan Raman bisa muncul didalam ordinary silica fibers
Pada higher amplifier pump powers (aplikasi kanal lebih tinggi) lebih efisiendari EDFAs.
Kekurangan Raman :
Mempunyai efisiensi lebih rendah dari EDFAs untuk low amplifier pump powers
(aplikasi kanal rendah)
TTraining Centerraining Center
3. Semiconductor Optical Amplifier (SOA)
Sama seperti laser, SOA menggunakan current injection melalui layer junctiondidalam semiconductor untuk men-stimulate emisi photon.
Pada SOA, anti-reflective coating digunakan untuk mencegah lasing.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
131/219
131
, g g g g
SOA bekerja pada 1310 nm and 1550 nm
Keuntungan SOA :
Penguatan dilakukan pada bandwidh yang lebar.
Kekurangan SOA :
Nois tinggi dibanding EDFAs dan Raman amplifiers.
Low power.
Crosstalk antar channels. Sensitiv terhadap polarisasi input light.
Insertion loss tinggi.
Coupling diantara SOA dan transmission fiber sulit.
TTraining Centerraining Center
Semiconductor Optical Amplifier
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
132/219
132
TTraining Centerraining Center
Semiconductor Optical Amplifiers (SOA), adalah semiconductor
lasers dimana mirror feedback sudah di eliminasi.
SOA bekerja pada daerah 1300 and 1550 nm.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
133/219
133
TTraining Centerraining Center
Pada jaringan optik modern SOAs digunakan sebagai :
Power Boosters:Banyak designs tunable laser dengan level power optical output
rendah dan harus segera diikuti dengan suatu optical amplifier
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
134/219
134
rendah dan harus segera diikuti dengan suatu optical amplifier.
(Power booster ini bisa SOA atau EDFA.)
In-Line Amplifier.
Menguatkan signal optik didalam path optik.
Wavelength Conversion:
Mengubah wavelength dari optical signal.
Receiver Preamplifier:
SOAs bisa dipasang didepan detectors untuk meningkatkan
sensitivitas.
TTraining Centerraining Center
Perbandingan Amplifier Optik
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
135/219
135
*SOA = Semiconductor Optical Amplifier; digunaka pada loss-limited WDM metro network
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
136/219
136
3.7. OPTICAL FIBER
TTraining Centerraining Center
1. Multimode: supports hundreds paths for light.
JENIS OPTICAL FIBRE.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
137/219
137
2. Single mode: supports a single path for light
TTraining Centerraining Center
Multi-Mode vs Single-Mode
Multi-Mode Single-Mode
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
138/219
138
Multi Mode Single Mode
Modes Cahaya Banyak Satu
Jarak Tempuh Dekat Jauh
Bandwidth Rendah Tinggi
Aplikasi Umum Access Metro, Core
TTraining Centerraining Center
Attenuation Hal disebabkan oleh menurunnya daya dari sinar selama dalam
transmisi disepanjang fiber.
Utamanya disebabkan oleh scattering.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
139/219
139
Tergantung kepada transmission frequency.
Diukur dalam dB/km ( ))(log10 10 inout PPdB =
TTraining Centerraining Center
SINGLE MODE FIBER STANDARDS
ITU-T G.652 standard Single Mode Fiber (SMF) atau Non DispersionShifted Fiber (NDSF).
Fiber Optik yang paling banyak dikembangkan (95% dari produk dunia).
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
140/219
140
Water Peak Region: yaitu pada daerah wavelength sekitar 80 nanometers(nm) dari pusat 1383 nm dengan redaman tinggi.
TTraining Centerraining Center
ITU-T G.653 Dispersion Shifted Fiber (DSF)
Dia menggeser harga zero dispersion diantara window1550nm.
Kanal-kanal yang dialokasikan dekat dengan panjang
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
141/219
141
y g g p j g
gelombang 1550 nm pada DSF akan sangat dipengaruhi olehinduksi noise nonlinear effects yang disebabkan oleh Four
Wave Mixing (FWM).
ITU-T G.655 Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) Sedikit dispersi chromatic pada panjang gelombang 1550
nm: akan meminimalkan nonlinear effects.
Bagus untuk transmisi DWDM (band C dan L)
TTraining Centerraining Center
ITU-T
Standard
Name Typical
Attenuation
value
(1550nm)
Typical CD
value
(1550nm)
Applicability
G.652 standard Single
Mode Fiber
0.25dB/km 17 ps/nm-km OK untuk xWDM
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
142/219
142
G.652c Low Water Peak
SMF
0.25dB/km 17 ps/nm-km Good untuk CWDM
G.653 Dispersion-
Shifted Fiber
(DSF)
0.25dB/km 0 ps/nm-km Bad untuk xWDM
G.655 Non-Zero
Dispersion-
Shifted Fiber
(NZDSF)
0.25dB/km 4.5 ps/nm-km Good untuk DWDM
TTraining Centerraining Center
Attenuation
Single WDM
h l lti h l
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
143/219
143
0,40dB/km
0,25dB/km
channel multi-channel
1319 nm 1550 nm
wavelength
Gambar-1 : Kurva Redaman versus wavelength
TTraining Centerraining Center
Pada window 1319 nm mempunyai redaman kecil (0,40 dB/km),
dan cocok untuk transmisi single channel.
Pada window 1550 nm mempunyai lebih kecil lagi (0,25 dB/km),
dan cocok untuk transmisi multi channel (WDM/DWDM).
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
144/219
144
TTraining Centerraining Center
Dispersi(+)
Dispersi
wavelength
1319 nm 1550 nm DSFG.653
SMF
( Rec.G.652)
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
145/219
145
Zero
Dispersi(-) NZDSF(- ) (Rec.G.655)
NZDSF(+)
G.655
Shifted C-band : 1530-1565nm
L-band : 1565-1625nm
WDM multi-channel area
Gambar-2 : Wavelength versus karakteristik dispersi; dan sejarah
pergeseran (shifted) zero dispersi dari 1310 nm ke 1550 nm.
TTraining Centerraining Center
Produksi kabel optik Single Mode pertama adalah SMF (Rec. ITU-T
G.652), bekerja pada center panjang gelombang 1319 nm, yang
kabelnya disebut Single Mode Fiber (SMF).
Kemudian berikutnya diketemukan tipe kabel optik yang lebih bagus
l i it d i d 1550 ( t f k i) di t d l
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
146/219
146
lagi, yaitu pada window 1550 nm (center frekwensi); diatur dalam
Rec. ITU-T G.653, yang dikenal dengan Shifted SMF. Jadi kabelShifted SMF ini mempunyai dispersi 0 pada panjang gelombang
1550 nm.
Untuk transmisi multi panjang gelombang pada window 1550 nmtidak bagus, karena pada dispersi 0 akan mengalami gangguan Four
Wave Mixing (FWM).
Efek FWM bisa diatasi dengan menggeser zero dispersi menjadi lebih
besar (dispersi +) atau menjadi lebih kecil (dispersi -); dan diatur pada
ITU-T G.655.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
147/219
147
3.8. DISPERSION COMPENSATING DEVICE
TTraining Centerraining Center
Dispersion
Adalah suatu phenomena yang membatasi kecepatan transmisi darisuatu signal optical yang dilewatkan pada kabel optik.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
148/219
148
Tipe Dispersion Utama.
Dispersi Wavelength (atau Chromatic) :
Adalah suatu phenomena dimana kecepatan transmisi berubahdiantara panjang gelombang yang berbeda didalam suatu signal optik
tunggal.
TTraining Centerraining Center
Image dari Wavelength Dispersion
Suatu spektrum signal optical sebenarnya bukanlan merupakan suatu
panjang gelombang tunggal.Wavelength dispersion adalah suatu phenomena dimana kecepatan
transmisi didalam kabel fiber berubah tergantung kepada panjang gelom
bang optiknya
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
149/219
149
bang optiknya.
Satuan dari Wavelength (Chromatic) Dispersion: adalah ps/nm (Delay pada
picoseconds diantara wavelengths yang terpisah sejauh 1 nanometer)
Biasanya diekspresikan dalam satuan ps/nm/km (Dispersion per kilometer dari
fiber)
TTraining Centerraining Center
Pengaturan Dispersion didalam Sistem WDM :
1.Chromatic Dispersion didalam fiber adalah dibutuhkan.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
150/219
150
Dapat dicegah dengan menggunakan Dispersion didalam Fiber
2. Tetapi pada signal dengan kecepatan tinggi membutuhkan karakteristikChromatic Dispersion end-to-end yang sangat rendah.
3. Oleh karena itu perlu adanya Dispersion Management
TTraining Centerraining Center
Optical signals U1 s/d U12 tidak dibutuhkan, dibangkitkan oleh
FWM (Four Wave Mixing), dari 3 spasi signal yang sama S1 s/d S3
dengan frequensi f1, f2 dan f3 secara bersamaan di pancarkan padatitik dispersi zero.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
151/219
151
TTraining Centerraining Center
Dispersion Management in WDM sistem (lanjutan) :
4. Jaminan dispersi didalam semua segment fiber.5. Menjaga dispersi End-to-End agar tetap didalam batas yang sudah
ditentukan.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
152/219
152
TTraining Centerraining Center
Image dari Dispersion Compensation
Transmission path fiber Dispersion compensation fiber
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
153/219
153
Meng-eliminasi efek dispersion dengan menggunakan transmission path fiber dan special
fiber (dispersion compensation fiber: DCF) yang mempunyai karakteristik dispersion
berlawanan, dan memungkinkan penggunaan rentang yang lebih panjang.
Equivalent fiber yang bebas dari dispersion
TTraining Centerraining Center
Results dari Dispersion Compensation
Kompensasi Dispersion adalah dibutuhkan sesuai dengan jumlah transmission path
dispersion. Kompensasi dispersion yang benar akan menkompensasi dispersion secara total(hampir 100%).
Waveform yang diterima setelah
transmisi SMF 80 km
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
154/219
154
Tanpa dispersion compensation
Dengan dispersion compensation
TTraining Centerraining Center
Methode Umum Dispersion Compensation
Penggunaan Dispersion Compensation Fiber (DCF) untuk meng-eliminasikarakteristik dispersion sehingga dimungkinkan transmisi melalui fiber
pada jarak yang jauh dengan bit rate 10 G.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
155/219
155
TTraining Centerraining Center
Gambar menunjukkan perbandingan antara transmisi melalui fiber
optik yang tidak menggunakan dan yang menggunakan Dispersion
Compensation Fibre (DCF) :
Tanpa DCF transmisi hanya menempuh jarak beberapa km;
sedangkan dengan DCF transmisi mampu menempuh jarak s/d 80 km
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
156/219
156
sedangkan dengan DCF transmisi mampu menempuh jarak s/d 80 km
TTraining Centerraining Center
Dispersion Compensation Unit (DCU)
Berfungsi untuk mengeluarkan efek dari dispersion yang menumpuk
selama dalam transmisi, yaitu dengan jalan memperbaiki pulsa
signal yang di distorsi oleh chromatic dispersion.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
157/219
157
signal yang di distorsi oleh chromatic dispersion .
Jika signal kurang dari efek positive dispersion selama dalam
transmission, maka DCU akan memperbaiki signal dengan
menggunakan negative dispersion; dan sebaliknya.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
158/219
158
Prinsip Kompensasi Dispersi
TTraining Centerraining Center
Sinyal ditransmisikan melalui optical fiber dengan jarak dari 0
km s/d n km; sinyal awal (Initial Pulse) pada jarak 0 km lebar
pulsa bagus, pada jarak n km pulsa akan mengalami pelebaran(mengalami Positif Dispersion).
Pada jarak n km sinyal dilewatkan pada DCU (Dispersion
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
159/219
159
j y p ( p
Compensating Device), dimana sinyal akan mengalami proseskompensasi dispersi; sehingga keluaran dari DCU diperoleh
sinyal dengan kualitas sama seperti pada jarak 0 km.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
160/219
160
3.9. KOMPONEN PENDUKUNG
TTraining Centerraining Center
Attenuator merupakan salah satu komponen pasif yangdigunakan untuk meredam daya optis yang dilewatkan
padanya.
ATTENUATOR
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
161/219
161
Terdapat dua jenis attenuator :
Variable attenuator
Fixed attenuator (Pad)
Besarnya redaman dinyatakan dalam dB.
Biasanya digunakan untuk mengurangi besarnya daya agarsesuai dengan persyaratan input dari suatu perangkat
(device).
TTraining Centerraining Center
5 dB5 dB
CONTOH FIXED ATTENUATORCONTOH FIXED ATTENUATOR
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
162/219
162
10 dB10 dB
Fixed attenuator dengan redaman 5 dB dan 10 dB.
TTraining Centerraining Center
CONTOH SPESIFIKASI ATTENUATORCONTOH SPESIFIKASI ATTENUATOR
(VENDOR = RADIANT COMMUNICATIONS CORP)(VENDOR = RADIANT COMMUNICATIONS CORP)
Return Loss : - 70 dB
Insertion Loss :
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
163/219
163
Variable : 1.0 s/d 40 dB
Fixed : 1.0 s/d 20 dB
Pigtail Length : 0,5 m (standard - each side)
Fiber type : Single modeWavelength : Insertion loss is measured at 1300 nm
(standard - 1500 nm optional).
TTraining Centerraining Center
Wavelength Coupler
Directional Coupler digunakan untuk menggabungkan dan memecah optical signals
Input 1 Output 1
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
164/219
164
Input 2 Output 2
L, coupling length
Gabungkan 2 fibers secara bersama pada panjang L (coupling length)
Sinar dipancarkan dari satu waveguide ke waveguide yang lainnya
2 x 2 coupler
3dB coupler: power split 50 : 50Contoh : combiner MX pada WL8 terdiri dari 3 x 3dB coupler (kira-kira 10dB)
tap coupler : power split 5 : 95
Contoh : OMC=optical monitoring card
PRINCIPLE
TTraining Centerraining Center
CONTOH COUPLER :
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
165/219
165
Contoh Prinsip Coupler.
TTraining Centerraining Center
Prinsip Kerja Coupler pada gambar diatas adalah :
Sinyal optik (Input Spectrum) di teruskan ke Coupler; oleh coupler
sinyal yang diterima di couple menjadi dua :
Satu dilewatkan melalui core optik yang dilengkapi dengan periodic
filter, direct spectrum.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
166/219
166
Satunya lagi dilewat fiber murni (tanpa filter) Complementary
Spectrum.
Keluaran dari coupler, diteruskan ke tingkat selanjutnya pada arah
yang berlawanan.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
167/219
167
TTraining Centerraining Center
Prinsip Kerja Coupler pada gambar diatas adalah :
Multi Sinyal optik (1, 2, 3, 4, 5) di teruskan ke Coupler 3-dB;
oleh coupler sinyal yang diterima di couple menjadi :
Satu sinyal 3 diteruskan ke port-2.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
168/219
168
Empat sinyal serial (1,
2,
4,
5) diteruskan ke circulator keduamelalui fiber optik yang dilengkapi dengan periodic filter.
Dari circulator kedua, multi sinyal optik serial diteruskan ke port-4.
TTraining Centerraining Center
Wavelength Isolator
Isolator berfungsi untuk meneruskan transmisi optical hanya pada satu arah,dan memblokir (menyetop) transmisi optik arah sebaliknya.
State of polarization (SOP)
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
169/219
169
Incoming light
BLOCKED
PolarizerFaraday
rotator
Faraday rotator memutar SOP, sesuai dengan arah propagation
Sinar Reflected akan di blokir (isolation 40-50dB)
IsolatorPolarizer
Reflected light
PRINCIPLE
Contoh :
Isolator yang dipasang di depan optical amplifiers berfungsi untuk mencegah
reflections agar tidak masuk ke optical amplifier.
TTraining Centerraining Center
Circulator
Pada prisipnya suatu Circulator adalah sama dengan suatu Isolator, bedanya hanyaKarena circulator mempunyai banyak port (biasanya tiga atau empat)
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
170/219
170
1
4
2
1
3
2
3
Contoh :
Untuk memisahkan signal optik dengan arah propagation yang berbeda
(panjang gelombang biru/merah).
TTraining Centerraining Center
CONTOH CIRCULATOR.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
171/219
171
Prinsip Kerja Circulator pada gambar diatas adalah :
Multi Sinyal optik (1, 2, 3, 4, 5) di teruskan ke Circulator; oleh circulator sinyal yang
diterima di split menjadi dua :1. Satu sinyal 3 diteruskan ke port-2.
2. Empat sinyal serial (1, 2, 4, 5) diteruskan ke circulator kedua melalui fiber optik yang
dilengkapi dengan periodic filter.
Dari circulator kedua, multi sinyal optik serial diteruskan ke port-3.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
172/219
172
Contoh prinsip kerja Circulator
TTraining Centerraining Center
Prinsip Kerja Circulator pada gambar diatas adalah :
Sinyal optik (Input Spectrum) di teruskan ke Circulator; oleh
circulator sinyal yang diterima di split menjadi dua, satu dilewatkan
melalui periodic filter, dan yang satunya lagi lewat fiber murni
(tanpa filter).
K l d i i l t d d i l it di t t d
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
173/219
173
Keluaran dari circulator ada dua sinyal, yaitu direct spectrum dan
Complementary Spectrum untuk diteruskan ke tingkat selanjutnya.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
174/219
174
TTraining Centerraining Center
Jumlah Panjang Gelombang.
Jumlah panjang gelombang misalnya :
2 - 4 - 8 16.
Sampai saat ini, sebagai contoh :
- Fujitsu memproduksi WDM dengan jumlah lambda
= 16 x 10 Gbps (160 Gbps) per fiber, atau 32 x 10 Gbps
(320 Gbps) per fiber.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
175/219
175
Panjang Gelombang yang biasa digunakan.
Panjang Gelombang yang biasanya digunakan adalah :
Sekitar 1550 nm; karena panjang gelombang optik pada ringadalah yang terbaik,karena mempunyai redaman yang sangat
kecil.
Jarak (spasi) antara panjang gelombang.
Jarak (spasi) antara panjang gelombang yang berdekatan adalah :Setiap panjang gelombang biasanya mempunyai perbedaankelipatan dari 0,8 nm (kadang-kadang dengan spasi frekwensi 100GHz, yaitu frekwensi pemisah, atau sesuai dengan ITU-Grid).
TTraining Centerraining Center
Jadi jika kita mempunyai 4 panjang gelombang, berarti masing-masing
panjang gelombang adalah :
- 1549,2 nm - 1550 nm - 1550,8 nm dan 1551,6 nm; (spasi 0,8 nm)
- 1548,4 nm - 1550 nm - 1551,6 nm dan 1553,2 nm; (spasi 1,6 nm)
- 1547,6 nm - 1550 nm - 1552,4 nm dan 1554,8 nm; (spasi 2,4 nm)
T t i h l i i d t i b lk bl bil j l b
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
176/219
176
Tetapi hal ini dapat menimbulkan problem, apabila panjang gelombang
melebar (spreading out), yang dikenal dengan istilah dispersion dan
dapat mengganggu panjang gelombang yang berdekatan; oleh sebab itu
penggunaan spasi didalam WDM harus dipertimbangkan dengan matang.
TTraining Centerraining Center
3.3. ITU - GRID.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
177/219
177
Spasi antar kanal sebesar 100 GHz (0,1 THz)
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
178/219
178
Spasi antar kanal sebesar 100 GHz (0,1 THz)
TTraining Centerraining Center
Jadi kunci utama dari WDM adalah :
1. Meningkatkan kapasitas dari kabel serat optik.
2. Beberapa panjang gelombang yang berbeda ditransmisikan dalam
satu kabel serat optik secara bersamaan.
3. Pada arah kirim (Multiplexing), menggabungkan beberapa panjang
gelombang yang berbeda menjadi satu.
4 Pada arah terima (Demultiplexing) memisahkan satu gabungan
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
179/219
179
4. Pada arah terima (Demultiplexing), memisahkan satu gabungan
panjang gelombang menjadi beberapa panjang gelombang yang
mandiri.
5. Jumlah panjang gelombang yang digabungkan biasanya kelipatandari - 2, atau pangkat - 2 : yaitu : 2 - 4 - 8 16.
6. Jarak antar panjang gelombang yang berdekatan biasanya
kelipatan dari - 0,8 (100 GHz, ITU-Grid), yaitu : 0,8 - 1,6 - 2,4 dst.
TTraining Centerraining Center
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
180/219
180
TTraining Centerraining Center
Ada tiga topologi jaringan umum yang bisa digunakan pada sistem WDM; yaitu :
1. Jaringan Point-to-point
2. Jaringan Star
2. Jaringan Ring
Gambar - gambar berikut memperlihatkan contoh sistem WDM yang dikonfigurasi
pada jaringan point-to-point, star dan jaringan ring.
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
181/219
181
pada jaringan point to point, star dan jaringan ring.Pada jaringan star, setiap node mempunyai pemancar dan penerima; dimana satu
transmitter dihubungkan ke satu input passive star, dan receiver dihubungkan
dihubungkan ke satu output star.
Jaringan WDM juga dapat dikonfigurasi pada bermacam-macam jaringan ring yang
berbeda.
Jaringan ring ini mejadi terkenal, karena banyak jaringan elektrik menggunakan
topologi ini; disebabkan pada jaringan ring mudah mengimplementasikan konfigurasi
jaringan sesuai dengan geografi yang ada.
Pada contoh berikut, setiap node bisa me-recovery setiap signal wavelength node yang
lainnya, yaitu dengan cara menggunakan wavelength-tunable receiver.
TTraining Centerraining Center
Gambar berikut memperlihatkan contoh hubungan point-to-point sistem WDM, dimana
pada salah satu node digabungkan beberapa wavelength, untuk kemudian ditransmisikan
melalui fiber optik ke beberapa lokasi; dan pada node tujuan gabungan wavelength
tersebut akan di-demultiplex.
Hal ini bisa dilakukan, apabila fiber optik yang digunakan mempunyai bandwidth
tinggi (high-bandwidth).
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
182/219
182
Sebagai tambahan, routing bandwidth tinggi (high-bandwidth routing) bisa diterapkan
pada sistem WDM, didalam jaringan multi-user ; seperti diperlihatkan pada Gambar - 5.
Tiap-tiap Wavelength harus mempunyai address, agar dapat dibedakan antara wavelengthyang satu dengan yang lainnya didalam jaringan optikal. Sebab setiap NODE akan
mengadakan komunikasi dengan NODE lainnya, setiap transmitter atau receiver harus
mempunyai wavelength yang tunable. Pada gambar, dipilih transmitter yang tunable.
TTraining Centerraining Center
1
2
1
2
1 2
2
-
7/23/2019 BUKU-4 Dasar WDM Jadi
183/219
183
Gambar Contoh Simple Sistem Transmisi WDM Point-to-Point
3
3
WDM MUX WDM DEMUX
TTraining Centerraining Center
Contoh Simple suatu Sistem Transmisi WDM point-to-point;
dimana WDM MUX menggabungkan multi wavelength paralel
menjadi satu wavelength serial, diteruskan melalui label serat
optik, dan regenerator (jika diperlukan) ke arah penerima.
Oleh WDM DEMUX multi wavelength serial diubah menjadi
multiwavelength para