BAB III CROSSTALK PADA OPTICAL CROSS CONNECT MENGGUNAKAN
WAVELENGTH CONVERTER
3.1 Umum
Optical Cross Connect OXC adalah elemen jaringan yang terpenting yang memungkinkan dapat dilakukannya rekonfigurasi jaringan optik, dimana
lintasan cahaya dapat dinaikkan dan diturunkan sesuai kebutuhan [3]. Hal ini menawarkan skalabilitas routing, bit rate dan protokol independen dan
meningkatkan kapasitas transport pada jaringan WDM. Propagasi melalui elemen- elemen switching yang merupakan bagian dari OXC menghasilkan degradasi
sinyal yang disebabkan rugi-rugi intrinsik perangkat dan ketidaksempurnaan operasi. Ketidaksempurnaan switching menyebabkan kebocoran sinyal, dimana
panjang gelombang bisa saja sama atau berbeda dengan panjang gelombang sinyal.
Ketika menghubung-silangkan panjang gelombang dari serat input ke serat output, OXC menghasilkan crosstalk, yang didefenisikan sebagai
perpindahan sinyal dari sebuah kanal ke kanal lain. Sebuah OXC dapat men-switch sinyal optik pada kanal DWDM dari port
input ke port output tanpa membutuhkan konversi sinyal optik. Jika OXC dilengkapi dengan wavelength converter, maka ia dapat mengubah sinyal optik
yang datang ketika melewati switch.
Universitas Sumatera Utara
3.2 Optical Cross Connect OXC
Pengembangan jaringan Wavelength Division Multiplexing WDM membawa kepada dibutuhkannya sebuah skema perutean panjang gelombang
secara dinamis dynamic wavelength routing yang dapat merekonfigurasi jaringan seraya memelihara sifat nonblocking-nya. Fungsi ini dapat dipenuhi oleh
sebuah optical cross connect OXC yang berfungsi sama seperti switch digital elektronik pada jaringan telepon. Penggunaan perutean dinamis dynamic routing
juga memecahkan permasalahan keterbatasan panjang gelombang yang tersedia melalui teknik penggunaan kembali panjang gelombang wavelengeth-reuse.
Perancangan dan fabrikasi OXC telah menjadi topik penelitian yang penting sejak penemuan sistem WDM [4]. Gambar 3.1 menunjukkan contoh perangkat OXC
yang digunakan dalam dunia praktis.
Gambar 3.1 Perangkat OXC
Universitas Sumatera Utara
3.2.1 Multiplexer dan Demultiplexer
Multiplexer dan demultiplexer adalah komponen penting pada sistem WDM. Demultiplexer membutuhkan sebuah mekanisme pemilihan panjang
gelombang dan secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kategori [4], yaitu :
1. Demultiplexer yang didasarkan pada difraksi diffraction-based
demultiplexer, menggunakan sebuah elemen dispersi angular, misalnya sebuah kisi difraksi, yang menghamburkan cahaya yang terjadi secara ruang
ke berbagai komponen panjang gelombang. 2. Demultiplexer yang didasarkan pada interferensi Interference-based
demultiplexer, menggunakan perangkat seperti filter optik dan pengkopel direksional.
Untuk keduanya, perangkat yang sama dapat digunakan sebagai multiplexer atau demultiplexer, tergantung pada arah propagasi, karena
gelombang optik dapat berbalik arah secara padu di dalam media dielektrik. Demultiplexer yang didasarkan pada kisi menggunakan fenomena difraksi
Bragg dari sebuah kisi optik. Gambar 3.2 menunjukkan perancangan dua demultiplexer yang demikian. Sinyal masukan WDM difokuskan pada sebuah kisi
pemantul reflection grating, yang memisahkan beragam panjang gelombang secara ruang, dan sebuah lensa memfokuskannya pada masing-masing serat.
Penggunaan lensa dengan indeks yang bertingkat menyederhanakan penyusunan dan membuat perangkat relatif lebih padu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Demultiplexer yang berdasarkan kisi yang dibuat dari a sebuah lensa konvensional dan b lensa dengan indeks bertingkat
Demultiplexer yang didasarkan pada filter menggunakan fenomena interferensi optik untuk memilih panjang gelombang. Demultiplexer yang
didasarkan pada filter MZ telah menarik perhatian besar. Gambar 3.3 mengilustrasikan konsep dasar dengan menunjukkan tampilan
dari sebuah multiplexer empat kanal. Perangkat ini terdiri dari tiga interferometer MZ. Satu lengan dari tiap-tiap interferometer MZ dibuat lebih panjang dari yang
lain untuk menghasilkan pergeseran phasa yang bergantung pada panjang gelombang di antara dua lengan. Perbedaan panjang lintasan dipilih supaya total
daya masukan dari dua port masukan pada panjang gelombang yang berbeda terjadi pada hanya satu port keluaran.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Multiplexer empat kanal yang didasarkan pada interferometer mach- zehnder
Kinerja multiplexer terutama ditentukan oleh besarnya insertion loss pada tiap-tiap kanal. Kriteria kinerja demultiplexer lebih ketat. Pertama, kinerja
demultiplexer sebaiknya tidak dipengaruhi oleh polarisasi sinyal WDM. Kedua, demultiplexer sebaiknya memisahkan tiap – tiap kanal tanpa perusakan dari kanal
yang berdekatan. Dalam praktiknya, perusakan sebagian daya sering terjadi, khususnya pada
sistem DWDM dengan interchannel spacing yang kecil. Perusakan daya ini dinyatakan sebagai crosstalk dan sebaiknya bernilai kecil -20 dB untuk
memberikan kinerja sistem yang memuaskan.
3.2.2 Optical Switch
Optical switch yang paling sederhana adalah mechanical switching [4]. Sebuah cermin sederhana dapat dijadikan switch apabila arah keluarannya dapat
diubah dengan memiringkan cermin tersebut. Tidaklah praktis bila cermin yang digunakan berukuran besar karena jumlah switch yang dibutuhkan untuk membuat
OXC adalah banyak. Oleh sebab itu digunakanlah teknologi micro-electro
Universitas Sumatera Utara
mechanical system MEMS sebagai perangkat switching. Gambar 3.4 menunjukkan sebuah optical switch MEMS 8 x 8 yang memuat array dua dimensi
dari cermin mikro yang bebas berotasi. Cermin – cermin yang kecil ini dapat memantulkan 100 sinyal cahaya ataupun sebagiannya partial transmission.
Rugi – ruginya juga lebih kecil [5].
Gambar 3.4 Optical switch MEMS 8 x 8 dengan cermin mikro yang bebas berotasi
Semiconduktor waveguide juga dapat digunakan untuk membuat optical switch dalam bentuk pengkopel direksional, interferometer MZ, dan sambungan
Y. Teknologi InGaAsP InP sangat umum digunakan sebagai switch. Gambar 3.5 a menunjukkan sebuah switch 4 x 4 yang didasarkan pada
sambungan Y; elektrorefraksi digunakan untuk men-switch sinyal di antara dua lengan sambungan Y. Karena waveguide InGaAsP menghasilkan penguatan, SOA
dapat digunakan untuk mengimbangi rugi-rugi penyisipan. SOA sendiri dapat digunakan untuk membuat OXC.
Ide dasarnya ditunjukkan secara skematis pada Gambar 3.5 b dimana SOA bertindak sebagai gerbang switch. Masing-masing input dipisahkan menjadi
N cabang mengunakan pemisah bumbung gelombang, dan masing-masing cabang dilewatkan melalui SOA, dimana salah satunya mem-block cahaya melalui
Universitas Sumatera Utara
penyerapan atau melewatkannya sambil memperkuat sinyal secara simultan. Crosstalk perangkat space switch ini untuk ukuran 2x2 bernilai -40 dB.
Gambar 3.5 Contoh optical switch yang didasarkan pada : a semiconductor waveguide sambungan-y dan b SOA dengan pemisah
3.2.3 Wavelength Converter
Wavelength converter digunakan untuk mengubah kanal panjang gelombang dari satu panjang gelombang ke panjang gelombang yang lain. Optical
Cross Connect OXC memungkinkan berbagai kanal panjang gelombang dari beberapa serat masukan untuk di cross-connect ke beberapa serat keluaran,untuk
kondisi yang bukan dua kanal pada keluaran serat yang mempunyai wavelength yang sama.
3.3 Crosstalk
Jarak antar kanal channel spacing yang sempit pada jalur DWDM mengakibatkan crosstalk, yang didefenisikan sebagai perpindahan sinyal sebuah
kanal ke kanal lain. Crosstalk dapat terjadi pada hampir semua komponen dalam
Universitas Sumatera Utara
sistem WDM, termasuk optical filter, multiplexer, demultiplexer, optical switch, optical amplifier, dan serat itu sendiri [6].
Ada beberapa jenis crosstalk yang terjadi pada OXC berdasarkan sumbernya. Pertama kita akan mendefenisikan perbedaan antara interband
crosstalk dan intraband crosstalk [7]. 1. Interband crosstalk
Interband crosstalk adalah crosstalk yang terjadi pada panjang gelombang di luar slot kanal panjang gelombang di luar bandwith optik. Crosstalk ini
dapat dihilangkan dengan filter narrow-band dan tidak menghasilkan getaran beating selama pendeteksian, sehingga tidak terlalu merugikan.
2. Intraband crosstalk Crosstalk yang terjadi pada slot kanal panjang gelombang yang sama disebut
intraband crosstalk. Crosstalk ini tidak dapat dihilangkan dengan optical filter sehingga berakulumasi sepanjang jaringan. Karena tidak dapat dihilangkan,
maka crosstalk jenis ini harus dihindarkan. Kedua jenis crosstalk ini diilustrasikan pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Crosstalk interband dan intraband
Universitas Sumatera Utara
Lebih lanjut, pada intraband crosstalk, akan didefenisikan perbedaan antara incoherent dan coherent crosstalk. Perbedaan antara kedua jenis crosstalk
ini dapat dilihat dari konsekuensi yang ditimbulkannya. Interferensi kanal sinyal dan kanal crosstalk pada detektor menghasilkan
pola getaran beat term. Crosstalk dinyatakan sebagai coherent crosstalk bila total crosstalk didominasi oleh getaran ini. Jika pola getar ini sangat kecil
dibandingkan total crosstalk, maka dinyatakan sebagai incoherent crosstalk. Pada incoherent crosstalk pola getar dapat diabaikan misalnya jika panjang
gelombang-panjang gelombangnya berbeda. Pada coherent crosstalk, pola getar tidak dapat diabaikan. Crosstalk ini terjadi pada jaringan WDM jika kanal-kanal
dengan frekuensi carrier yang sama digabungkan. Crosstalk yang terjadi pada jaringan WDM juga dapat dibedakan atas
interchannel crosstalk dan intrachannel crosstalk [6]. 1.
Interchannel crosstalk Interchannel crosstalk terjadi ketika interferensi sinyal dihasilkan oleh kanal
yang bersebelahan yang beroperasi pada panjang gelombang yang berbeda. Ini terjadi karena ketidaksempurnaan perangkat pemilih panjang gelombang
dalam menolak atau menahan sinyal dari kanal panjang gelombang lain yang berdekatan. Gambar 3.7 menunjukkan sebuah contoh crosstalk dalam sebuah
demultiplexer.
Gambar 3.7 Contoh sumber interchannel crosstalk pada sistem WDM
1
λ
2
λ
1
λ
2
λ
1
λ
1
λ
2
λ
2
λ
Inputs Demux
Outputs Signal
Crosstalk
Universitas Sumatera Utara
2. Intrachannel crosstalk
Pada intrachannel crosstalk, sinyal interferensi mempunyai panjang gelombang yang sama dengan sinyal yang diinginkan. Gambar 3.8 adalah
sebuah contoh sumber intrachannel crosstalk. Dua sinyal yang independen, masing-masing dengan panjang gelombang
1
λ
, memasuki sebuah optical switch. Switch ini merutekan sinyal masukan port 1 ke keluaran port 4, dan
merutekan sinyal masukan port 2 ke keluaran port 3. Di dalam switch, daya optik masukan port 1 terkopel ke port 3, dimana sinyal ini akan
berinterferensi dengan sinyal dari port 2.
Gambar 3.8 Contoh sumber intrachannel crosstalk pada sistem WDM
3.4 Crosstalk pada Optical Router