Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)

Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)

Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan teknologi terbaru dalam telekomunikasi dengan media kabel serat optik. Dimana Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan suatu metode penggabungan sinyal-sinyal optik dengan panjang gelombang operasi yang berbeda-beda yang ditransmisikan kedalam sebuah serat optik tunggal dengan memperkecil spasi antar kanal sehingga terjadi peningkatan jumlah kanal yang mampu dimultipleks. Teknologi DWDM adalah teknologi dengan memanfaatkan sistem SDH (Synchoronous Digital Hierarchy) yang sudah ada (solusi terintegrasi) dengan memultiplekskan sumber-sumber sinyal yang ada. Menurut definisi, teknologi DWDM dinyatakan sebagai suatu teknologi jaringan transport yang memiliki kemampuan untuk membawa sejumlah panjang gelombang (4, 8, 16, 32, dan seterusnya) dalam satu fiber tunggal. Artinya, pabila dalam satu fiber itu dipakai empat gelombang, maka kecepatan transmisinya menjadi 4x10 Gbs (kecepatan awal dengan menggunakan teknologi SDH).

Inti perbaikan dari DWDM ini terdapat pada infrastruktur yang digunakan, seperti jenis laser dan penguat. Perbaikan teknologi ini dipicu dengan adanya perkembangan teknologi fotonik, seperti penemuan EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) sebagai penguat optis, dan laser dengan presisi yang lebih tinggi. Penemuan EDFA memungkinkan DWDM beroperasi pada daerah 1550 nm yang memiliki attenuasi rendah. Secara sederhana sebuah jaringan yang menggunakan DWDM dapat dilihat pada Gambar :

1.      Konsep Dasar DWDM

Masukan sistem DWDM berupa trafik yang memiliki format data dan laju bit yang berbeda dihubungkan dengan laser DWDM. Laser tersebut akan mengubah masing-masing sinyal informasi dan memancarkan dalam panjang gelombang yang berbeda-beda λ1, λ2, λ3,………, λN. Kemudian masing-masing panjang gelombang tersebut dimasukkan kedalam MUX (multiplexer), dan keluaran disuntikkan kedalam sehelai serat optik. Selanjutnya keluaran MUX ini akan ditransmisikan sepanjang jaringan serat. Untuk mengantisipasi pelemahan sinyal, maka diperlukan penguatan sinyal sepanjang jalur transmisi. Sebelum ditransmisikan sinyal ini diperkuat terlebih dahulu dengan menggunakan penguat akhir (post amplifier) untuk mencapai tingkat daya sinyal yang cukup. ILA (in line amplifier) digunakan untuk menguatkan sinyal sepanjang saluran transmisi. Sedangkan penguat awal (pre-amplifier) digunakan untuk menguatkan sinyal sebelum dideteksi. DEMUX (demultiplexer) digunakan pada ujung penerima untuk memisahkan antar panjang gelombang yang selanjutnya akan dideteksi menggunakan photodetector[7]. Multiplexing serentak kanal masukan dan demultiplexing kanal keluaran dapat dilakukan oleh komponen yang sama, yaitu multiplexer/demultiplexer.

2.     Spasi Kanal

Spasi kanal merupakan jarak minimum antar panjang gelombang agar tidak terjadi interferensi. Standarisasi spasi perlu dilakukan agar sistem DWDM dari berbagai vendor yang berbeda dapat saling berkomunikasi. Jika panjang gelombang operasi berbanding terbalik dengan frekuensi, hubungan bedanya dikenal dalam panjang gelombang masing-masing sinyal. Faktor yang mengendalikan besar spasi kanal adalah bandwidth pada penguat optik dan kemampuan penerima mengidentifikasi dua set panjang gelombang yang lebih rendah dalam spasi kanal. Kedua faktor itulah yang membatasi jumlah panjang gelombang yang melewati penguat. Saat ini terdapat dua pilihan untuk melakukan standarisasi kanal, yaitu menggunakan spasi lamda atau spasi frekuensi. Hubungan antara spasi lamda dan spasi frekuensi adalah:

dimana :

Δf = spasi frekuensi (GHz)

Δ λ = spasi lamda (nm)

λ = panjang gelombang daerah operasi (nm)

c = 3x108 m/s

Konversi spasi lamda ke spasi frekuensi (dan sebaliknya) akan menghasilkan nilai yang kurang presisi, sehingga sistem DWDM dengan satuan yang berbeda akan mengalami kesulitan dalam berkomunikasi. ITU-T kemudian menggunakan spasi frekuensi sebagai standar penentuan spasi kanal.

3.      Kelebihan Teknologi DWDM

Secara umum keunggulan teknologi DWDM adalah sebagai berikut[7]:

1. Tepat untuk diimplementasikan pada jaringan telekomunikasi jarak jauh (long haul) baik untuk sistem point-to-point maupun ring topology.

2. Lebih fleksibel untuk mengantisipasi pertumbuhan trafik yang tidak terprediksi.

3. Transparan terhadap berbagai terhadap berbagai trafik. Kanal informasi masing-masing panjang gelombang dapat digunakan untuk melewatkan trafik dengan format data dan laju bit yang berbeda. Ketransparanan sistem DWDM dan kemampuan add/drop akan memudahkan penyedia layanan untuk melakukan penambahan dan atau pemisahan trafik.

4. Tepat untuk diterapkan pada daerah dengan perkembangan kebutuhan bandwidth sangat cepat.

Perbandingan teknologi serat optik konvensional dan teknologi DWDM adalah sebagai berikut.

1.     Kapasitas serat optik yang dipakai lebih optimal. DWDM dapat mengakomodir banyak cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda dalam sehelai serat optik, sedangkan teknologi serat optik konvensional hanya dapat mentransmisikan satu panjang gelombang dalam sehelai serat optik.

2.     2. Instalasi jaringan lebih sederhana. Penambahan kapasitas jaringan pada teknologi serat optik konvensional dilakukan dengan memasang kabel serat optik baru, sedangkan pada DWDM cukup dilakukan dengan penambahan beberapa panjang gelombang baru tanpa harus melakukan perubahan fisik jaringan.

3.     3. Penggunaan penguat lebih efisien. DWDM menggunakan penguat optik yang dapat menguatkan beberapa panjang gelombang sekaligus dengan interval penguatan yang lebih jauh, sehingga penguat optik yang digunakan pada DWDM lebih sedikit dibandingkan dengan teknolog serat optik konvensional. Penguat optik yang digunakan dalam teknologi DWDM adalah EDFA. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) merupakan serat optik dari bahan silica (SiO2) dengan intinya (core) telah dikotori dengan bahan Erbium (Er3+), termasuk ke dalam golongan Rare-Earth Doped Fiber Amplifier.

Berikut ini beberapa keunggulan yang dimiliki oleh EDFA, sehingga dapat mendukung teknologi DWDM:

a.                Faktor peroleh EDFA sangat tinggi EDFA pada tahap eksperimen memiliki gain sebesar 40 dB. Sedangkan perangkat EDFA komersil mempunyai gain 20-30 dB dengan memompa energi sebesar 10 mW.

b.               b. Bandwidth lebar

Ion Erbium melepaskan foton dengan interval panjang gelombang 1530-1560 nm atau sama dengan bandwidth sebesar 3 THz. Pada interval tersebut redaman yang terjadi pada serat optik hanya berkisar 0.2 dB/km[7], sehingga EDFA dapat memperkuat puluhan sinyal dengan panjang gelombang yang berbeda secara bersamaan.

c.                Noise Figure EDFA kecil

Noise Figure merupakan perbandingan antara S/Nin dengan S/Nout, sehingga untuk tansmisi jarak jauh akan menghasilkan akumulasi derau optik, namun dengan adanya tapis optik pada perangkat EDFA maka noise figure yang muncul sangat kecil.

d.       Daya output yang besar

Daya output pada EDFA meningkat seiring dengan meningkatnya daya diode laser (optical pump).

e.        Kemudahan instalasi

EDFA mudah diinstalasi karena EDFA juga berbentuk serat.

4.     Biaya pemasangan, pemeliharaan dan pengembangan lebih efisien. Hal ini akibat arsitektur jaringan DWDM lebih sederhana dibandingkan arsitektur jaringan serat optik konvensional.

4. Elemem Jaringan DWDM

a.       Dalam aplikasi DWDM terdapat beberapa elemen yang memiliki spesifikasi khusus disesuaikan dengan kebutuhan sistem. Elemen tersebut adalah :

1. Wavelength Multiplexer/Demultiplexer

Wavelength Multiplexer berfungsi untuk memultiplikasi kanal-kanal panjang gelombang optik yang akan ditransmisikan dalam serat optik. Sedangkan wavelength demultiplexer berfungsi untuk mendemultiplikasi kembali kanal panjang gelombang yang ditransmisikan menjadi kanal kanal panjang gelombang menjadi seperti semula.

2. Optical Add/Drop Multiplexer (OADM)

Diantara titik multiplexing dan demultiplexing dalam sistem DWDM merupakan daerah dimana berbagai macam panjang gelombang berada, pada beberapa titik sepanjang span ini sering diinginkan untuk dihilangkan atau ditambah dengan satu atau lebih panjang gelombang. OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) inilah yang digunakan untuk melewatkan sinyal dan melakukan fungsi add and drop yang bekerja pada level optik.

3. Optical Cross Connect (OXC)

Perangkan OXC (Optical Cross Connect) ini melakukan proses switching tanpa terlebih dahulu melakukan proses konversi OEO (Optik-elektrooptik) dan berfungsi untuk merutekan kanal panjang gelombang. OXC ini berukuran NxN dan biasa digunakan dalam konfigurasi jaringan ring yang memiliki banyak node terminal.

4. Optical Amplifier Unit (OAU)

Merupakan penguat optik yang bekerja dilevel optik, yang dapat berfungsi sebagai pre-amplifier, in line-amplifier dan post-amplifier.

5.     Konfigurasi Sistem DWDM

Menurut konfigurasinya sistem DWDM dibagi menjadi 2 (dua)[8] :

1.     Sistem DWDM satu arah (one way transmission), pada sistem ini dalam satu serat dapat terjadi beberapa transmisi dengan arah yang sama secara simultan seperti Gambar berikut ini :

2.     Sistem DWDM dua arah (two way transmission), dimana dalam sebuah serat terjadi dua transmisi dengan arah yang berlawanan secara simultan seperti ditunjukkan pada Gambar . Dimana pada serat terjadi pengiriman informasi dari DWDM 1 ke DWDM 2 dengan panjang gelombang λ1 dan pada saat yang bersamaan ditransmisikan informasi dari DWDM 2 ke DWDM 1 dengan panjang gelombang λ2.

6.     Sumber Laser DWDM dan Detektor DWDM

Salah satu contoh sumber laser yang digunakan dalam sistem DWD

adalah Distribution Feedback (DFB) laser. DFB memiliki kelebihan mampu mengakses semua bandwidth optik pada jendela transmisi 1550 nm, yang memiliki daya output sampai 25 mW (tunable) dari 1530-1563 nm. APD (Avanlanche Photo Dioda) adalah salah satu jenis detector yang digunakan dalam DWDM, yang memiliki sensitivitas penerimaan yang besar dan akurat.

sumber : Diktat Perkuliahan USU