Network Topology

Gigabit Passive Optical Network (GPON)

GPON merupakan salah satu teknologi yang dikembangkan oleh ITU-T via G.984 dan hingga kini bersaing dengan GEPON (Gigabit Ethernet PON), yaitu PON versi IEEE yang berbasiskan teknologi Ethernet.

GPON mempunyai dominansi pasar yang lebih tinggi dan roll out lebih cepat dibanding penetrasi GEPON. Standar G.984 mendukung bit rate yang lebih tinggi, perbaikan keamanan, dan pilihan protokol layer 2 (ATM, GEM, atau Ethernet).

Baik GPON ataupun GEPON, menggunakan serat optik sebagai medium transmisi. Satu perangkat akan diletakkan pada sentral, kemudian akan mendistribusikan trafik Triple Play (Suara/VoIP, Multi Media/Digital Pay TV dan Data/Internet) hanya melalui media 1 core kabel optik disisi subscriber atau pelanggan.

Yang menjadi ciri khas dari teknologi ini dibanding teknologi optik lainnya semacam SDH adalah teknik distribusi trafik dilakukan secara pasif. Dari sentral hingga ke arah subscriber akan didistribusikan menggunakan splitter pasif (1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64).

GPON menggunakan TDMA sebagai teknik multiple access upstream dengan data rate sebesar 1.2 Gbps dan menggunakan broadcast kearah downstream dengan data rate sebesar 2.5 Gbps. Model paketisasi data menggunakan GEM (GPON Encapsulation Methode) atau ATM cell untuk membawa layanan TDM dan packet based. GPON jadi memiliki efisiensi bandwidth yang lebih baik dari BPON (70 %), yaitu 93 %

Topology GPON:

GPON Topology

Prinsip Kerja GPON

GPON merupakan teknologi FTTx yang dapat mengirimkan informasi sampai ke pelanggan menggunakan kabel optik. Prinsip kerja dari GPON, ketika data atau sinyal dikirimkan dari OLT, maka ada bagian yang bernama splitter yang berfungsi untuk memungkinkan serat optik tunggal dapat mengirim ke berbagai ONU, untuk ONU sendiri akan memberikan datadata dan sinyal yang diinginkan pelanggan.

Pada prinsipnya, PON adalah sistem point to multipoint, yang menggunakan splitter sebagai
pembagi jaringannya.

Arsitektur sistem GPON berdasarkan pada TDM (Time Division Multiplexing) sehingga mendukung layanan T1, E1 dan DS3.

Komponen GPON

– Network Management System (NMS)

NMS merupakan perangkat lunak yang berfungsi untuk mengontrol dan mengkonfigurasi perangkat GPON. Letak NMS ini bersamaan di dekat OLT namun berbeda ruangan. Konfigurasi yang dapat dilakukan oleh NMS adalah OLT dan ONT. Selain itu NMS dapat mengatur layanan GPON seperti POTS , VoIP , dan IPTV. NMS ini menggunakan platform Windows dan bersifat GUI (Graffic Unit Interface)maupun command line. NMS memiliki jalur langsung ke OLT , sehingga NMS dapat memonitoring ONT dari jarak jauh.

– Optical Line Terminal (OLT)

GPON OLT

OLT menyediakan interface antara sistem PON dengan penyedia layanan (service provider) data, video, dan jaringan telepon. Bagian ini akan membuat link ke sistem operasi penyedia layanan melalui Network Management System (NMS).

– Optical Distribution Cabinet (ODC)

ODC

ODC (Optical Distribution Cabinet) adalah jaringan optik antara perangkat OLT sampai perangkat ODC. Letak dari ODC ini adalah terletak di rumah kabel.ODC menyediakan sarana transmisi optik dari OLT terhadap pengguna dan sebaliknya. Transmisi ini menggunakan komponen optik pasif.

– Optical Distribution Pack (ODP)

ODP

Instalasi atau terminasi yang bagus dari serat adalah persyaratan utama untuk menjamin
kemampuan transmisi pada kabel serat optik. Syarat utama DP adalah :
a. DP dapat diubah tanpa mengganggu kabel yang sudah terpasang dengan cara
melebihkan kabel serat optik beberapa meter.
b. Setiap DP harus punya ruangan untuk memuat splitter.
c. DP harus memiliki akses dari sisi depan.
d. Setiap DP harus memiliki penutup depan untuk melindungi orang dari cahaya laser
yang langsung keluar dari ujung serat.
e. DP harus mempunyai ruang untuk memuat dan memandu kabel serat optik.

– Optical Network Termination (ONT)

ONT

ONU menyediakan interface antara jaringan optik dengan pelanggan. Sinyal optik yang ditransmisikan melalui ODN diubah oleh ONU menjadi sinyal elektrik yang diperlukan untuk service pelanggan.

Pada arsitektur FTTH, ONU diletakkan di sisi pelanggan. Perangkat ONU yang digunakan PT.Telkom salah satunya adalah ZXA10 FN62X yang merupakan pabrikan merek ZTE.

Keunggulan dan Kekurangan GPON:

Adapun beberapa keunggulan yang dimiliki oleh teknologi GPON adalah:
a. Mendukung aplikasi triple play (suara,data, dan video) pada layanan
FTTx yang dilakukan melalui satu core fiber optik.
b. Dapat membagi bandwidth sampai 32 ONT.
c. GPON mengurangi penggunaan banyak kabel dan peralatan pada kantor pusat bila
dibandingkan dengan arsitektur point to point. Hanya satu port optik di central
office (menggantikan multiple port).
d. Alokasi bandwidth dapat diatur.
e. Biaya maintenance yang murah karena menggunakan komponen pasif.
f. Transparan terhadap laju bit dan format data.
GPON dapat secara fleksibel mentransferkan informasi dengan laju bit dan format
yang berbeda karena setiap laju bit dan format data ditransmisikan melalui panjang
gelombang yang berbeda. Laju bit 1.244 Gbit/s untuk upstream dan 2.44 Gbit/s
untuk downstream.
g. Biaya pemasangan, pemeliharaan dan pengembangan lebih effisien.
Hal ini dikarenakan arsitektur jaringan GPON lebih sederhana dari pada arsitektur
jaringan serat optik konvensional.

Sedangkan kekurangan yang dimiliki GPON, antara lain:

a. Model layering yang kompleks
b. Lebih mahal dibandingkan GEPON
c. Transceiver pada laju 2.4 Gbps saat ini mahal
d. Bandwidth upstream terbatas pada hingga 622 Mbps saat ini


Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GEPON)

GE-PON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) merupakan teknik akses optik kecepatan tinggi yang telah distandarisasi menurut IEEE 802.3ah EFM (Ethernet in the First Mile) sehingga dapat digunakan pada konfigurasi point to multipoint. Ketika ITU-T membangun standar BPON dan GPON, sebuah working group IEEE yang bernama Ethernet-in-the-first-mile mengembangkan PON yang berbasis Ethernet.

GPON merupakan salah satu teknologi yang dikembangkan oleh ITU-T via G.984. Lapis physical media dependent pada EPON/GEPON dapat mendukung maksimum 1.25 Gbps (laju data efektif 1.0 Gbps) untuk trafik downstream dan upstream. GPON menggunakan TDMA sebagai teknik multiple access upstream dengan data rate sebesar 1.2 Gbps dan menggunakan broadcast kearah downstream dengan data rate sebesar 2.5 Gbps. GEPON mengenkapsulasi dan men-transport data pengguna dalam frame Ethernet. GE-PON dikeluarkan sebagai jenis dari sistem high speed optical access. Hal tersebut dikarenakan sistem PON ini menggunakan teknologi Ethernet, yang biasanya disebut “EPON”, tetapi karena pengaruh layanan yang diberikan maka lebih dikenal sebagai “gigabit”

Jadi, GEPON merupakan perluasan alami dari LAN pada premis pengguna, dan menghubungkan LAN-LAN menuju infrastruktur MAN/WAN berbasis Ethernet. Karena tidak ada fragmentasi atau penyusunan data pada GEPON dan kebutuhannya pada lapis physical-media dependent lebih longgar, peralatan GEPON lebih murah dibanding GPON.

Seiring dengan luasnya penggunaan Ethernet pada LAN, GEPON menjadi teknologi akses yang sangat atraktif. Saat ini GEPON sudah tersebar dalam skala besar di Jepang, melayani jutaan pengguna.

Topology GEPON:

GEPON Topology

Prinsip Kerja GEPON

Standar Ethernet didefinisikan untuk shared medium dan link point-to-point (P2P) fullduplex. Hal ini menyebabkan GEPON mempunyai ciri yang merupakan kombinasi dari dua sifat standar Ethernet tersebut. GEPON menggunakan struktur enkapsulasi paket Ethernet untuk komunikasi pada layer 2. Saat ini terhitung hampir 95 % komunikasi LAN menggunakan aplikasi ethernet, karena strukturnya yang ekonomis dan efektif. Sehingga GEPON menjadi sangat efektif dalam mode komunikasi access network. Data dikirimkan dengan panjang variabel paket data maksimum sebesar 1.518 Bytes sesuai dengan Ethernet standar IEEE 802.3ah Struktur Point to Multipoint, dimana satu OLT bisa dihubungkan sampai 32 ONU. Semua ONU saling berbagi bandwidth 1 G melalui TDM (Time Division Multiplex).

Karena itu masing-masing ONU bisa menyediakan bandwidth max 1 Gbps untuk arah uplink atau downlink.

Transceiver optik menggunakan sistem WDM (Wavelength DivisionMultiplexer) dengan panjang gelombang yang digunakan berbeda antara pengirim dan penerima. Upstream : 1260 . 1360 nm (1310 ± 50) , Downstream : 1480 . 1500 nm (1490 ± 10) GEPON tidak membutuhkan beberapa protokol yang rumit untuk mentransmisikan sinyal optik secara tepat sampai ke pelanggan, karena sinyal dari pelanggan bisa ditransmisikan ke OLT secara terpusat. Pada NMS (Network Management System), menggunakan SNMP (Simple Network Management Protocol) untuk managemen elemen jaringan ONU sebagai fitur dari OAM (Operations, Administration and Maintenance).

Pada arah downstream, GEPON bertindak sebagai shared medium, dengan frame-frame yang dikirim oleh OLT mencapai setiap ONU. Pada arah upstream, karena sifat direksional dari coupler pasif, frame-frame data hanya akan mencapai OLT, tidak menuju ONU lainnya. Artinya, pada arah upstream perilaku GEPON dapat dibandingkan dengan jaringan P2P. Tetapi, tidak seperti jaringan P2P sebenarnya, dalam GEPON frame-frame yang dikirimkan dari ONU yang berbeda bisa bertabrakan. Sehingga pada arah upstream terdapat syarat untuk berbagi serat trunk dan mengatur time slot transmisi ONU untuk mencegah tabrakan. Untuk mengurus syarat koordinasi trafik yang unik pada sisi upstream GEPON menggunakan MPCP, yang merupakan protokol berbasis frame, berdasarkan pesan-pesan kontrol MAC 64-byte, yang mengkoordinasikan trafik upstream. Hal ini menyebabkan mekanisme pengiriman data antara upstream dan downstream berbeda.

Komponen GEPON

– Optical Line Terminal (OLT)

GEPON OLT

OLT adalah elemen jaringan Fiber To The Home (FTTH) yang menyediakan antarmuka PON menuju core IP/Ethernet dan jaringan operasi. OLT dtempatkan pada CO (Central Office), dihubungkan ke ONU melalui PON dengan kabel fiber, splitter dan komponen pasif lain.

OLT diatur oleh EMS. Tanggung jawab fungsionalnya meliputi konversi sinyal optik-keelektrik dan elektrik-ke-optik, control transmisi bidireksional, multpleksing/demultipleksing sinyal dan layanan, perutean/switching paket, fungsi operasi, administrasi, dan pemeliharaan (OAM), konvesi PON dan jaringan, dan fungsi antarmuka.

– Optical Network Unit (ONU)

GEPON ONU

ONU merupakan elemen pada sisi pelanggan FTTH yang menyediakan antarmuka pelanggan menuju PON. Dalam perangkat ONU menyediakan pengubah opto-electrical (melewatkan informasi yang diubah dari framework serat optik menjadi framework logam listrik. ONU merupakan suatu titik pembatasan, dimana merupakan akhir dari aliran optik jaringan pembawanya dan merupakan awal dari jaringan akses pelanggan. Perbedaan ONT dan ONU yaitu ONU masih membutuhkan perangkat NT (Network Terminal) di bagian pelanggan, sedangkan ONT bisa langsung dihubungkan dengan user equipment. Maksimal jumlah ONU/ONT dalam GE-PON yang bisa digunakan yaitu 32 ONU. Tanggung jawab fungsionalnya meliputi konversi sinyal E/O dan O/E, multipleksing/demultipleksing sinyal dan layanan, dan konversi sinyal layanan pelanggan dan PON beriringan dengan proses menyediakan berbagai antarmuka customer premise equipment (CPE).

– Optical Splitter

Optical Splitter

Splitter merupakan perangkat yang membagi daya optik menjadi N jalur terpisah menuju pelanggan. Sebagai penghubung antara OLT dengan ONU. Berfungsi untuk mentransmisikan sinyal input optik arah downlink menuju port multi output, dan bisa membagi satu serat optik kedalam multi user dimana bandwidth dari serat tersebut dibagibagi. Untuk arah uplink, me-multiplexing kanalkanal sinyal optik ONU menuju satu serat optik.

Optical splitter diklasifikasikan komponen pasif karena didalamnya tidak ada komponen aktif elektrik, hal ini berarti tidak sensitif terhadap temperatur ataupun elemen lain yang bisa menjadi masalah dalam komponen elektrik. Jika splitter dirancang untuk membagi daya optikdan jika P adalah daya optik yang masuk ke splitter, level daya yang masuk ke tiap pelanggan adalah P/N. Desain pembagi daya dengan rasio pembagi juga mungkin dan terdapat lebih dari satu splitter dalam jalur tertentu, tergantung penerapannya. Jumlah jalur yang terbagi bisa beragam dari 2 hingga 64, tetapi biasanya mereka berjumlah 8, 16, dan 32.

– Serat Optik

Serat optik yang biasa digunakan adalah yang berbasis standar ITU-T G.652 single mode.

Keunggulan dan Kekurangan GEPON

GEPON sebagai teknologi tetap mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan yang dimiliki GEPON, antara lain:

a. Biaya lebih murah dibanding GEPON
Ada beberapa alasan GEPON menjadi teknologi yang murah dibanding GPON. Salah satunya adalah karena perbedaan line coding yang digunakan. GPON menggunakan teknik Non-Return to Zero (NRZ) untuk pengkodean yang bertujuan untuk mencapai efisiensi bandwidth hingga 100%. Karena syarat yang cukup ketat inilah, desain perangkat transceiver menjadi lebih susah dan mahal. Berbeda dengan GEPON, ia menggunakan line coding 8B/10B yang dimaksudkan agar adanya transisi yang cukup antar bit. Dengan keadaan ini, desain perangkat receiver menjadi lebih mudah dan murah. Selain line coding, GEPON lebih murah karena waktu laser on/off lebih longgar, yaitu 512 ns. Berbeda dengan GPON, ia memiliki waktu laser on/off yang cukup cepat, yaitu 44 ns. Hal ini menyebabkan GPON memiliki komponen yang mahal.

b. Implementasi bersifat terbuka
Standar IEEE 802.3ah sengaja meninggalkan banyak detail di luar spesifikasi kecuali untuk layer fisik dan data link saja. Ini dilakukan untuk menjaga fleksibilitas implementasi dan mendorong inovasi dari vendor. Tujuan pembuat standar adalah untuk mempertahankan perangkat yang murah dan waktu yang cepat untuk pemasaran. Contoh, masalah alokasi bandwidth dinamis dan penyediaan tingkat layanan yang terjamin menjadi dua masalah yang menarik untuk diteliti.

c. Penggunaan frame Ethernet yang menguntungkan
Untuk GPON ketika membawa trafik IP, paket-paket harus dipecah menjadi segmensegmen 48 byte dengan 5 byte header masing-masing. Proses ini memakan waktu dan rumit serta menambah biaya pada OLT dan ONU. Berbeda dengan Ethernet, dengan menggunakan paket yang panjangnya variabel, Ethernet dibuat untuk membawa trafik IP dan bisa mengurangi overhead secara signifikan. Sebagai tambahan, Ethernet juga mendukung protokol IGMP yang mendukung layanan multicast sehingga GEPON sangat cocok untuk layanan triple-play, seperti IPTV.

d. Manajemen lebih mudah
GEPON hanya membutuhkan satu sistem pengaturan. Sedangkan GPON membutuhkan tiga sistem pengaturan untuk protokol layer 2. Hal ini berarti GEPON menghasilkan total biaya yang lebih rendah. GEPON juga tidak membutuhkan konversi multiprotokol dan hasilnya adalah biaya silikon yang lebih murah.

e. Adanya fungsi Rapid Spanning Tree Protocol
Fungsi RSTP di sini bertujuan untuk menyediakan redundansi jalur antara OLT dan jaringan backbone dan mencegah loop jaringan yang tidak diinginkan. RSTP menyediakan mekanisme kepada perangkat jaringan untuk mempelajari topologi jaringan, memilih bridgeroot, menghitung jalur dengan biaya terendah dari tiap bridge dan port menuju bridge root dan secara selektif memblok port, sehingga menjamin jaringan bebas looping.

Sedangkan kekurangan yang dimiliki oleh GEPON adalah:

a. Bandwidth lebih rendah dibanding GPON
GPON pada arah downstream dapat membawa kecepatan hingga 2.448 Gbps.
Sedangkan GEPON hanya bisa membawa 1.25 Gbps.
b. Masalah interoperabilitas
Karena banyak detail dalam standar IEEE 802.3ah yang belum dijelaskan, maka ini mendorong vendor untuk berinovasi. Namun di satu sisi ini membuat bingung pasar dan kurangnya interoperabilitas. Misalnya, EPON Jepang tidak bisa bekerja dengan EPON Cina

Sumber:
http://ahambali.staff.telkomuniversity.ac.id/