MAKALAH WDM & FDM
Dibuat untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Dasar Sistem Telekomunikasi Semester 1 Tahun Ajaran 2018/2019
Oleh: Acep Nurjaman
171311001
Amelinda Dwi Seftyani
171311005
M. Kemal Erlangga
171311011
Rahmat Nurfaizal
171311021
Wira Wijaya
171311032
D3-Teknik Elektronika 2A
Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung 2018
Kata Pengantar
i
Daftar Isi
Kata Pengantar ………………………………………………………………………………...i Daftar Isi ……………………………………………………………………………………... ii BAB I Pendahuluan …………………………………………………………...………………1 BAB II Pembahasan …………………………………………………………………..………2 A. WDM (Wave-length Division Multiplexing ) …...…………………………………2 B. FDM ( Frequency Division Multiplexing ) …………………………………………7 BAB III Kesimpulan………………………...……………………………………………… 11 Daftar Pustaka …………………………………………….…………………………………12
ii
BAB I PENDAHULUAN
Operasi pemrosesan sinyal yang penting dalam komunikasi analog adalah multiplexing, dimana sejumlah sinyal independen dapat digabungkan menjadi sinyal komposit yang sesuai untuk transmisi melalui saluran umum. Frekuensi suara yang dikirimkan melalui sistem telepon, misalnya, berkisar dari 300 hingga 3100 Hz. Untuk mengirimkan sejumlah sinyal-sinyal ini di atas pada saluran yang sama(misalnya kabel), sinyal harus tetap terpisah sehingga tidak mengganggu masing-masing sinyal yang lain, sehingga dengan demikian mereka dapat dipisahkan pada ujung penerima. Ini dilakukan dengan memisahkan sinyal baik dalam frekuensi, waktu, atau dalam panajng gelombang. Teknik memisahkan sinyal dalam bentuk frekuensi disebut sebagai frekuensi-divisionmultiplexing (FDM), teknik pemisahan sinyal dalam bentuk waktu disebut time-divisionmultiplexing (TDM), sedangkan teknik pemisahan sinyal dalam bentuk panjang gelombang disebut wavelength-division-multiplexing (WDM).
1
BAB II PEMBAHASAN
A. WDM (Wavelength Divison Multiplexing)
Wavelength Division Multiplexing disingkat WDM adalah salah satu telnologi multipleksing dalam komunikasi serat optik yang bekerja dengan membawa sinyal informasi yang berbeda pada satu serat optik dengan menggunakan panjang gelombang (warna) cahaya laser yang berbeda. Dengan ini dapat meningkatkan kapasitas dan memungkinkan komunikasi dua arah pada satu serat optik. Istilah wavelength-division multiplexing biasanya diterapkan ke 'optical carrier' (yang digambarkan
berdasarkan
panjang
gelombangnya),
sedangkan frequency-division
multiplexing biasanya digunakan pada 'radio carrier' (yang digambarkan berdasarkan frekuensinya). Namun, karena panjang-gelombang dan frekuensi proporsional secara inverse, dan karena radio dan cahaya adalah bentuk dari radiasi elektromagnetik, kedua istilah ini serupa. Sebuah
sistem
WDM
menggunakan multiplexer di pemancar sinyal
untuk
bergabung dengan bersama-sama, dan demultiplexer pada penerima untuk membagi mereka terpisah. Dengan tepat jenis serat adalah mungkin untuk memiliki perangkat yang melakukan keduanya secara bersamaan, dan dapat berfungsi sebagai multiplexer menambahkan-drop optik . Perangkat penyaringan optik digunakan secara konvensional telah menjadi etalons , stabil solid-state tunggal frekuensi interferometer Fabry-Perot dalam bentuk film tipis berlapis kaca optik. Konsep ini pertama kali diterbitkan pada 1970, dan tahun 1978 sistem WDM sedang diwujudkan dalam laboratorium. Para WDM pertama sistem dikombinasikan hanya dua sinyal. Sistem modern dapat menangani hingga 160 sinyal dan dengan demikian dapat memperluas dasar 10 Gb / s sistem atas sepasang serat tunggal untuk lebih dari 1,6 Tbit / s . Sistem WDM yang populer dengan perusahaan telekomunikasi karena mereka memungkinkan mereka untuk memperluas kapasitas jaringan tanpa meletakkan lebih banyak serat. Dengan menggunakan WDM dan amplifier optik , mereka dapat mengakomodasi beberapa generasi pengembangan teknologi di bidang infrastruktur optik mereka tanpa harus
2
merombak jaringan backbone.Kapasitas link yang diberikan dapat diperluas hanya dengan upgrade ke multiplexer dan demultiplexers di kedua ujungnya. Hal ini sering dilakukan dengan menggunakan optik-ke-listrik-ke-optik (O / E / O) terjemahan di tepi dari jaringan transportasi, sehingga memungkinkan interoperation dengan peralatan yang ada dengan antarmuka optik. Sebagian besar sistem WDM beroperasi pada single-mode kabel serat optik , yang memiliki diameter inti dari 9 pm. Bentuk-bentuk tertentu dari WDM juga dapat digunakan dalam multi-mode kabel serat (juga dikenal sebagai tempat kabel) yang memiliki diameter inti dari 50 atau 62,5 pm. Awal WDM sistem yang mahal dan rumit untuk dijalankan. Namun, standardisasi baru dan lebih memahami dinamika sistem WDM telah membuat WDM lebih murah untuk menyebarkan. Penerima
optik,
berbeda
dengan
sumber
laser,
cenderung
perangkat
wideband. Oleh karena itu demultiplexer harus menyediakan selektivitas panjang gelombang penerima dalam sistem WDM. Sementara itu, penggunaan teknologi WDM menawarkan kemudahan dalam hal peningkatan kapasitas transmisi dalam suatu sistem komunikasi serat optik, khususnya kabel laut. Hal ini dimungkinkan karena setiap sumber data memiliki sumber optiknya masingmasing, yang kemudian digandengkan ke dalam sebuah serat optik (Gambar 3). Meski demikian, besarnya daya untuk masing-masing sumber optik mesti dibatasi karena serat optik yang dipergunakan akan mengalami ke-nonliniearan apabila jumlah total daya dari sumbersumber optik tersebut melebihi suatu ambang nilai, yang besarnya tergantung pada jenis kenonliniearannya.
Gambar 1. Diagram suatu sistem WDM
Gambar 4 menunjukkan pengaturan jarak antarkanal dalam suatu sistem WDM, yang besarnya lebih kurang 1 nm. Dengan demikian, di sisi penerima mesti ditempatkan suatu filter guna mencegah terjadinya cakap-silang/crosstalk dari kanal-kanal yang berdekatan. 3
Gambar 2. Jarak antarkanal dalam sistem WDM
Sistem
WDM
dibagi
menjadi
pola
panjang
gelombang
yang
berbeda, konvensional / kasar (CWDM) dan padat (DWDM). Konvensional WDM sistem menyediakan hingga 8 kanal di 3 jendela transmisi ( C-Band ) dari serat silika sekitar 1550 nm. Padat wavelength division multiplexing (DWDM) menggunakan jendela transmisi yang sama namun dengan jarak lebih padat saluran.Rencana saluran bervariasi, tetapi sistem yang khas akan menggunakan 40 saluran pada jarak 100 GHz atau 80 saluran dengan jarak 50 GHz. Beberapa
teknologi
mampu
12,5
jarak
GHz
(kadang
disebut sangat
padat
WDM ). Jarak tersebut hari ini hanya dicapai oleh teknologi ruang Gratis. Pilihan amplifikasi Baru ( amplifikasi Raman ) memungkinkan perpanjangan dari panjang gelombang dapat digunakan pada pita-L , kurang lebih dua kali lipat angka-angka. Panjang gelombang division multiplexing kasar (CWDM) berbeda dengan WDM dan DWDM konvensional menggunakan spasi kanal ditingkatkan untuk memungkinkan desain transceiver kurang canggih dan dengan demikian lebih murah. Untuk memberikan 8 saluran pada CWDM serat tunggal menggunakan pita frekuensi keseluruhan antara kedua dan ketiga jendela transmisi(1310/1550 nm masing-masing) termasuk (jendela minimal dispersi dan atenuasi jendela minimum) windows tapi juga daerah kritis di mana hamburan OH mungkin terjadi, merekomendasikan penggunaan OH bebas serat silika dalam hal panjang gelombang antara jendela transmisi kedua dan ketiga juga harus digunakan. Menghindari daerah ini, saluran 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61 tetap dan ini adalah yang paling umum digunakan. WDM, DWDM dan CWDM didasarkan pada konsep yang sama menggunakan beberapa panjang gelombang cahaya pada sebuah serat tunggal, tetapi berbeda dalam jarak panjang gelombang, jumlah saluran, dan kemampuan untuk memperkuat sinyal multiplexed di ruang optik. EDFA memberikan amplifikasi wideband efisien untuk C-band , amplifikasi 4
Raman menambahkan mekanisme amplifikasi dalam pita L- . Untuk amplifikasi optik CWDM wideband tidak tersedia, membatasi rentang optik untuk beberapa puluh kilometer.
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexing(DWDM) merupakan suatu teknologi jaringan transport yang memanfaatkan cahaya dari serat optik dengan panjang gelombang yang berbeda-beda untuk ditransmisikan melalui kanal-kanal informasi dalam satu fiber tunggal. Jumlah panjang gelombang yang dapat ditransmisikan dalam jaringan pada satu fiber terus berkembang(4, 8, 16, 32, dan seterusnya), jenis fiber yang direkomendasikan oleh ITU-T ( International Telecommunication Union) adalah G.650 – G.659 dan yang sering digunakan saat ini yaitu jenis fiber G.655, jenis fiber G.655 merupakan jenis fiber yang mempunyai karakteristik umum Non Zero Dispersion Shifted Fibre(NZDSF) yaitu fiber yang memiliki koefisien dispersi kromatik lebih rendah(dispersi optimal).
Gambar 3. Chromatic Dispersion
Prinsip kerja dari teknologi DWDM secara umum memilki persamaan dengan media transmisi lainnya dalam mengirimkan sinyal informasi dari satu tempat ke tempat lain. Untuk teknologi DWDM menggunakan media transmisi berupa fiber optic, dimana semua sumber sinyal informasi(λ1-λn) dari transmiter akan dimultipleksikan ke dalam satu fiber, setelah itu sinyal informasi tersebut ditransmisikan kemudian masuk ke perangkat demuktiplekser untuk disebarkan kembali sesuai tujuan masing-masing sinyal yang akan diterima oleh rec eiver.
Gambar 4. Prinsip Kerja Jaringan Transport(DWDM) 5
Pada teknologi DWDM ini terdapat komponen pendukung diantaranya jenis filter, serat optic dan penguat optik. Jenis filter yang digunakan pada umumya antara lain Dichroic interference Filters(DIF), Fiber Bragg Gratings(FBG), Array Wavegiude Filters(AWG) dan Hybrid Fused Cascade Fiber (FCF) dengan Mach-Zehnder (M-Z) interference. Komponen selanjutnya adalah serat optic dengan dispersi yang rendah, sementara penguat optic yang banyak digunakan adalah EDFA( Erbium Doped fibre Amplifier (1530-1565 nm)) dan msih banyak lagi jenis penguat lainnya contoh raman amplifier dll. Penggunaan penguat optic sangat penting peranannya di dalam perkembangan teknologi DWDM tersebut sebagai penguat sinyal optic dan proses 3R( Reshaping,Regenerating,Retiming ) untuk menjaga kualitas sinyal yang maksimal.
Gambar 5. Penguat Optik
Keuntungan menggunakan teknologi DWDM : 1. Mampu untuk memenuhi kebutuhan kapasitas jaringan dimasa depan. 2. Dapat mengakomodasi layanan baru dan transparansi terhadap format sinyal dan protocol jaringan. 3. Mampu untuk diimplementasikan pada jaringan telekomunikasi jarak jauh(long haul) 4. Dapat menyediakan kebutuhan Bandwidth yang sangat cepat. 5. Teknologi DWDM dapat mentransmisikan banyak panjang gelombang(λ) dalam satu fiber. 6. Penghematan biaya (low cost ) dalam pembangunan infrastruktur jaringan fiber optic.
6
B. FDM (F requency Division Multiplexing )
FDM yaitu pemakaian secara bersama kabel yang mempunyai bandwidth yang tinggi
terhadap beberapa frekuensi (setiap channel akan menggunakan frekuensi yang berbeda). Contoh metoda multiplexer ini dapat dilihat pada kabel coaxial TV, dimana beberapa channel TV terdapat beberapa chanel, dan kita hanya perlu tunner (pengatur channel) untuk gelombang yang dikehendaki. Pada teknik FDM, tidak perlu ada MODEM karena multiplexer juga bertindak sebagai modem (membuat permodulatan terhadap data digital). Kelemahan Modem disatukan dengan multiplexer adalah sulitnya meng-upgrade ke komponen yang lebih maju dan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi (seperti teknik permodulatan modem yang begitu cepat meningkat).
Gambar 6. F requency Division Multiplexing FDM merupakan sinyal analog yang digunakan sebagai media pengiriman sinyal
digital (0&1) dalam system computer. Misalkan diketahui kanal komunikasi suara berupa kabel voice grade mempunyai lebar frekuensi 300 – 3000 Hz. Dengan multiplexing FDM bias menggunakan lebih dari 1 terminal. Untuk keperluan ini digunakan 4 pembawa, misalnya 600, 1200, 1800, 2400 Hz. Ini berarti data dari 4 buah sumber dapat dikirimkan ke tujuan secara bersamaan hanya dengan menggunakan sebuah saluran voice grade. Bilangan biner “1” diwakili oleh sinyal 800, 1400, 2000, 2600 Hz, sedangkan biner “0” diwakili oleh sinyal 400, 1000, 1600, 2200 Hz. Untuk mencegah interferensi, tiap2 band dipisahkan oleh jalur selebar 200 Hz. Jadi penerima akan memisahkan sinyal yang diterima berdasarkan frekuensinya, lalu disalurkan ke tempat tujuan yang dikehendaki. FDM tidak hanya digunakan untuk pengiriman dari titik ke titik, tapi dapat juga dengan cara multidrop. Dengan cara ini, setiap penerima hanya mengambil sinyal data sesuai dengan frekuensi yang sudah ditentukan dan data yang lain diteruskan ke tujuan yang bersangkutan. Tiap kanal telah diberikan pada terminal tertentu. Jika terminal tersebut tidak mengirimkan data, maka kanal itu tidak berfungsi. 7
Prinsip dari FDM adalah pembagian bandwidth saluran transmisi atas sejumlah kanal (dengan lebar pita frekuensi yang sama atau berbeda) dimana masing-masing kanal dialokasikan ke pasangan entitas yang berkomunikasi. Contoh aplikasi FDM ini yang polpuler pada saat ini adalah Jaringan Komunikasi Seluler, seperti GSM ( Global System Mobile) yang dapat menjangkau jarak 100 m s/d 35 km. Tingkatan generasi GSM adalah sbb: First-generation: Analog cellular systems (450-900 MHz)
Frequency shift keying for signaling
FDMA for spectrum sharing
NMT (Europe), AMPS (US)
Second-generation: Digital cellular systems (900, 1800 MHz)
TDMA/CDMA for spectrum sharing
Circuit switching
GSM (Europe), IS-136 (US), PDC (Japan)
2.5G: Packet switching extensions
Digital: GSM to GPRS
Analog: AMPS to CDPD
High speed, data and Internet services
IMT-2000
3G:
Gambar 7. Pemakaian Frekuensi pada GSM
C. Kelebihan dan Kekurangan WDM dan FDM a. Kelebihan WDM
FDM
a. Kapasitas pengiriman data yang lebih besar. 8
i.
Tidak
sensitif
terhadap
b. Transmisi data melalui serat optik dapat berjalan
perambatan/
dengan kecepatan 2,5 sampai 10 Gbits/sec lebih cepat
perkembangan
dari media transmisi lainnya
keterlambatan
c. Bekerja dengan komunikasi fiber single mode d. Tidak
terganting
pada
protokol
yang
j. harus
Para
pengirim
mengirim
ditransmisikan
sinyal
dapat terus
menerus
e. Lebih terukur, saluran baru dengan mudah dapat
k. Bekerja
ditambahkan ke saluran yang ada, biaya hanya untuk bandwidth yang dibutuhkan. f. Sangat mudah bagi penyedia jaringan untuk menambah
Ada koordinasi dinamis yang diperlukan
m. Beberapa
sinyal
dilakukan
secara
membutuhkannya. g. Perlindungan yang lebih baik terhadap penyadapan h. Kecepatan data yang lebih tinggi dibandingkan dengan
sinyal
analog juga l.
kapasitas tambahan dalam beberapa hari jika pelanggan
untuk
bersamaan n. Bandwidth
multipleks kode,
tidak
dapat
tumpang tindih o. Lebih simpel
b. Kekurangan WDM p. Membutuhkan
FDM biaya
yang t.
Frekuensi adalah sumber daya yang langka
mahal untuk pemasangan dan u. Tidak flexibel, karena satu saluran menganggur perawatannya
dan yang lainnya sibuk
q. Cost complexity
v. Adanya kebutuhan untuk memfilter bandpass yang
r. Maksimum regangan dan suhu untuk
masing-masing
harganya relatif mahal dan rumit untuk dibangun
lokasi w. Penguat tenaga (power amplifier) di transmitter
harus ditentukan pada tahap
yang digunakan memiliki karakteristik nonlinier,
desain sistem untuk membuat
dan
penggunaan
pembuatan komponen spektral out-of-band yang
terbaik
dari
bandwidth yang tersedia
amplifikasi
nonlinear
mengarah
kepada
dapat mengganggu saluran FDM yang lain
s. Karena membutuhkan panjang x. Memiliki frekuensi yang terbatas gelombang
yang
membuat
instalasi
berbeda, y. Memiliki noise karena masih analog sinyal dan z. Karena bandwidth jalur atau media yang dipakai
pemeliharaan lebih rumit dan
bersama-sama tidak dapat digunakan sepenuhnya,
9
persediaan meningkat
karena sebagian dari frekuensi terpaksa digunakan untuk
memisahkan
antara
frekuensi
channelchannel yang ada. aa. Frekuensi pemisah ini dipanggil guardband
10
BAB III KESIMPULAN
11
Daftar Pustaka
12
13
