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. 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 digambarkan pada gambar diatas
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 λ 1, λ 2, λ 3,………, 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. Multiplexing serentak kanal masukan dan demultiplexing kanal keluaran dapat dilakukan oleh komponen yang sama, yaitu multiplexer/demultiplexer.
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:
Elemen jaringan DWDM sistem terbuka memungkinkan SONET/SDH, switch IP dan ATM disambungkan secara langsung pada jaringan DWDM. Sedangkan pada sistem tertutup, switch IP dan atau ATM tidak dapat secara langsung dihubungkan ke jaringan DWDM, namun memerlukan perantara SONET/SDH yang berasal dari vendor perangkat DWDM yang digunakan.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. 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. Penggunaan penguat lebih efisien. DWDM menggunakan penguat optic yang dapat menguatkan beberapa panjang gelombang sekaligus dengan interval penguatan yang lebih jauh, sehingga penguat optik yang digunakan pada DWDM lebih sedikit dibandingkan dengan teknologi 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. 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, sehingga EDFA dapat memperkuat puluhan sinyal dengan
panjang gelombang yang berbeda secara bersamaan.
c. Noise Figure EDFA sangat 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.
Elemem Jaringan DWDM
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 kanalkanal panjang gelombang menjadi seperti semula.
2. OADM (Optical Add/Drop Multiplexer)
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. OXC (Optical Cross Connect)
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. OA (Optical Amplifier)
Merupakan penguat optik yang bekerja dilevel optik, yang dapat berfungsi sebagai pre-amplifier, in line-amplifier dan post-amplifier.
Konfigurasi Sistem DWDM
Menurut konfigurasinya sistem DWDM dibagi menjadi 2 :
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 dibawah ini. Dimana pada serat terjadi pengiriman informasi dari DWDM 1 ke DWDM 2 dengan panjang gelombang λ 1 dan pada saat yang bersamaan ditransmisikan informasi dari DWDM2 ke DWDM 1 dengan panjang gelombang λ 2.
Sumber laser DWDM dan detector DWDM
Salah satu contoh sumber laser yang digunakan dalam sistem DWDM 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.
MultiProtocol Label Switching (MPLS)
Multi-Protocol Label Switching (MPLS) adalah suatu metode forwarding yang merupakan peningkatan teknik forwarding pada koneksi tradisional di dalam perpindahan data paket yang besar. MPLS packets forwarding memiliki tingkat keefisienan yang tinggi yaitu dengan meneruskan data melalui suatu jaringan dengan menggunakan informasi dalam label yang dilekatkan pada paket IP. MPLS menggabungkan teknologi switching layer-2 dengan teknologi routing layer-3. MPLS menyederhanakan routing paket dan mengoptimalkan pemilihan jalur (path) yang melalui core network. MPLS dikatakan sebagai multiprotocol karena teknik ini mampu digunakan untuk lebih dari sekedar network layer protocol. Menurut kerangka dokumen Internet Engineering Task Force (IETF) MPLS sebagai teknologi dasar label swaping diharapkan menjadi solusi peningkatan network layer routing untuk meningkatkan performansi jaringan. Skalabilitas MPLS untuk network layer menyediakan fleksibilitas yang lebih baik dalam layanan pengiriman paket data. MPLS juga memungkinkan untuk menjadi metode baru yang dapat ditambahkan dalam teknik forwarding jaringan tanpa mengubah paradigma forwarding yang sudah ada. Di dalam teknik IP forwarding tradisional, IP menghantarkan paket dengan memeriksa alamat tujuan di header. Jika alamat tujuan masih merupakan bagian dalam sebuah jaringan, paket akan diantarkan langsung ke host tujuan. Jika alamat tujuan bukan merupakan bagian internal jaringan, paket akan dikirimkan ke jaringan lain dengan mekanisme routing, di mana perangkat untuk memilih, menerima, dan mengirim paket IP antar jaringan ini disebut router. IP melakukan pemilihan routing pada setiap paket. Tidak ada pertukaran informasi control (handsake) untuk membentuk hubungan dari ujung ke ujung sebelum transmisi data. Karenanya, IP disebut protokol yang koneksi (connectionless). Dalam proses Routing IP, tidak terdapat mekanisme pemeliharaan Quality of Service (QoS), namun dengan digunakannya IP sebagai infrastruktur informasi global, mulai digagas berbagai cara untuk mewujudkan jaringan IP dengan QoS.Arsitektur MPLSMPLS didefinisikan untuk memadukan mekanisme label swapping di layer 2 dengan routing di layer 3 untuk mempercepat pengiriman paket. Arsitektur MPLS dirancang guna memenuhi karakteristik-karakteristik yang diharuskan dalam sebuah jaringan kelas carrier (pembawa) berskala besar. IETF membentuk kelompok kerja MPLS pada yahun 1997 guna mengembangkan metode umum yang distandarkan. Tujuan dari kelompok kerja MPLS ini adalah untuk menstandarkan protokol-protokol yang menggunakan teknik pengiriman label swapping (pertukaran label). Penggunaan label swapping ini memiliki banyak keuntungan. Ia bias memisahkan masalah routing dari masukan forwarding. Routing merupakan masalah jaringan global yang membutuhkan kerjasama dari semua router sebagai partisipan. Sedangkan forwarding (pengiriman) merupakan masalah setempat. Router switch mengambil keputusannya sendiri tentang jalur mana yang akan diambil. MPLS juga memiliki kelebihan yang mampu memperkenalkan kembali connection stack ke dalam dataflow IP.
Komponen MPLSMPLS terdiri atas sirkuit yang disebut label-switched path (LSP) yang menghubungkan node-node yang disbut label-switched router (LSR). LSR pertama yang merupakan awal tempat masuknya paket disebut dengan ingress dan LSR terakhir tempat keluar paket dari MPLS disebut egress. Setiap LSP dikaitkan dengan sebuah forwarding equivalence class (FEC), yang merupakan kumpulan paket yang menerima perlakukan forwarding yang sama di sebuah LSR. FEC diidentifikasikan dengan pemasangan label. Berikut detail komponen yang ada dalam MPLS.a. Label Switched Path (LSP)Merupakan jalur yang melalui satu atau serangkaian LSR dimana paket diteruskan oleh label swapping dari satu MPLS node ke MPLS node yang lain. MPLS menyediakan dua cara untuk menetapkan LSP yaitu.• Hop-by-hop routing, cara ini membebaskan masing-masing LSR menetukan node selanjutnya untuk mengirimkan paket. Cara ini mirip seperti Open Shortest Path First (OSPF) dan Routing Information Protocol (RIP) dalam IP routing.• Explisit routing, dalam metode ini LSP akan ditetapkan oleh LSR pertama yang dilalui aliran paket.b. Label Switching RouterMerupakan router dalam MPLS yang berperan dalam menetapkan LSP dengan menggunakan teknik label swapping dengan kecepatan yang telah ditetapkan.c. MPLS Edge Node atau Label Edge Router (LER)Merupakan router MPLS yang menghubungkan sebuah MPLS domain dengan node yang berada di luar MPLS domain.
d. MPLS Ingress Node
MPLS node yang mengatur trafik saat memasuki MPLS domain.
e. MPLS Egress Node
MPLS node yang mengatur trafik saat akan meninggalkan MPLS domain.
f. MPLS Label
Merupakan deretan bit informasi yang ditambahkan pada header suatu paket data dalam MPLS. Label MPLS atau yang disebut juga MPLS header ini terletak di antara header layer 2 dan header layer 3.
g. MPLS Node
Node yang menjalankan MPLS. MPLS node ini sebagai control protocol yang akan meneruskan paket berdasarkan label. Dalam hal ini MPLS node merupakan sebuah router.
h. Forward Equivalance Class (FEC)
Merupakan representasi dari beberapa paket data yang diklasifikasikan berdasarkan kebutuhan resource yang sama di dalam proses pertukaran data.
i. Label Distribution Path (LDP)
Merupakan protokol yang berfungsi untuk mendistribusikan informasi yang ada pada label ke setiap LSR pada MPLS. Protokol ini digunakan untuk memetakan FEC ke dalam label untuk selanjutnya akan dipakai untuk menentukan LSP. LDP message dapat dikelompokan menjadi.
• Discovery Messages, yaitu pesan yang memberitahukan dan memelihara hubungan dengan LSR yang baru tersambung ke MPLS.
• Session Messages, yaitu pesan untuk membangun, memelihara dan mengakhiri sesi antara titik LDP.
• Advertisement Messages, yaitu pesan untuk membuat, mengubah dan menghapus pemetaan label pada MPLS.
• Notification Messages, yaitu pesan yang menyediakan informasi bantuan dan sinyal informasi jika terjadi error.
Komponen MPLS
MPLS terdiri atas sirkuit yang disebut label-switched path (LSP) yang menghubungkan node-node yang disbut label-switched router (LSR). LSR pertama yang merupakan awal tempat masuknya paket disebut dengan ingress dan LSR terakhir tempat keluar paket dari MPLS disebut egress. Setiap LSP dikaitkan dengan sebuah forwarding equivalence class (FEC), yang merupakan kumpulan paket yang menerima perlakukan forwarding yang sama di sebuah LSR. FEC diidentifikasikan dengan pemasangan label. Berikut detail komponen yang ada dalam MPLS.
a. Label Switched Path (LSP)
Merupakan jalur yang melalui satu atau serangkaian LSR dimana paket diteruskan oleh label swapping dari satu MPLS node ke MPLS node yang lain. MPLS menyediakan dua cara untuk menetapkan LSP yaitu.
• Hop-by-hop routing, cara ini membebaskan masing-masing LSR menetukan node selanjutnya untuk mengirimkan paket. Cara ini mirip seperti Open Shortest Path First (OSPF) dan Routing Information Protocol (RIP) dalam IP routing.
• Explisit routing, dalam metode ini LSP akan ditetapkan oleh LSR pertama yang dilalui aliran paket.
b. Label Switching Router
Merupakan router dalam MPLS yang berperan dalam menetapkan LSP dengan menggunakan teknik label swapping dengan kecepatan yang telah ditetapkan.
c. MPLS Edge Node atau Label Edge Router (LER)
Merupakan router MPLS yang menghubungkan sebuah MPLS domain dengan node yang berada di luar MPLS domain.
d. MPLS Ingress Node
MPLS node yang mengatur trafik saat memasuki MPLS domain.
e. MPLS Egress Node
MPLS node yang mengatur trafik saat akan meninggalkan MPLS domain.
f. MPLS Label
Merupakan deretan bit informasi yang ditambahkan pada header suatu paket data dalam MPLS. Label MPLS atau yang disebut juga MPLS header ini terletak di antara header layer 2 dan header layer 3.
g. MPLS Node
Node yang menjalankan MPLS. MPLS node ini sebagai control protocol yang akan meneruskan paket berdasarkan label. Dalam hal ini MPLS node merupakan sebuah router.
h. Forward Equivalance Class (FEC)
Merupakan representasi dari beberapa paket data yang diklasifikasikan berdasarkan kebutuhan resource yang sama di dalam proses pertukaran data.
i. Label Distribution Path (LDP)
Merupakan protokol yang berfungsi untuk mendistribusikan informasi yang ada pada label ke setiap LSR pada MPLS. Protokol ini digunakan untuk memetakan FEC ke dalam label untuk selanjutnya akan dipakai untuk menentukan LSP. LDP message dapat dikelompokan menjadi.
• Discovery Messages, yaitu pesan yang memberitahukan dan memelihara hubungan dengan LSR yang baru tersambung ke MPLS.
• Session Messages, yaitu pesan untuk membangun, memelihara dan mengakhiri sesi antara titik LDP.
• Advertisement Messages, yaitu pesan untuk membuat, mengubah dan menghapus pemetaan label pada MPLS.
• Notification Messages, yaitu pesan yang menyediakan informasi bantuan dan sinyal informasi jika terjadi error.
MPLS LabelBerbeda dengan ATM yang memecah paket-paket IP, MPLS hanya melakukan enkapsulasi paket IP dengan menempelkan header MPLS pada suatu paket. Header MPLS terdiri atas 32 bit data, termasuk 20 bit label, 2 bit eksperimen, 1 bit identifikasi stack, serta 8 bit TTL. Label adalah bagian dari header, memiliki panjang yang bersifat tetap, dan merupakan satu-satunya tanda identifikasi paket. Label digunakan untuk proses forwarding termasuk proses traffic engineering.Berikut pemetaan MPLS header packet.
Gambar diatas merupakan gambar format MPLS header paket dengan rincian sebagai berikut.a. Label Value (LABEL)Merupakan field yang terdiri dari 20 bit yang merupakan nilai dari label tersebut.b. Experimental Use (EXP)Secara teknis field ini digunakan untuk keperluan eksperimen. Field ini dapat digunakan untuk menangani indikator QoS atau dapat juga merupakan hasil salinan dari bit-bit IP Precedence pada paket IP.c. Bottom of Stack (STACK)Pada sebuah paket memungkinkan menggunakan lebih dari satu label. Field ini digunakan untuk mengetahui label stack yang paling bawah. Label yang paling bawah dalam stack memiliki nilai bit 1 sedangkan yang lain diberi nilai bit 0. Hal ini sangat diperlukan pada proses label stacking.d. Time to Live (TTL)Field ini biasanya merupakan hasil salinan dari IP TTL header. Nilai bit TTL akan berkurang 1 setiap paket melewati hop untuk menghindari terjadinya packet storms. Dalam proses pembuatan label ada beberapa metode yang dapat digunakan, yaitu.• Metode berdasarkan topologi jaringan, yaitu dengan menggunakan protokol IP-routing seperti Open Shortest Path First (OSPF).
• Metode berdasarkan resource suatu paket data, yaitu dengan menggunakan protokol yang dapat mengontrol trafik suatu jaringan seperti Resource Reservation Protocol (RSVP).
• Metode berdasarkan besar trafik pada suatu jaringan, yaitu dengan menggunakan metode penerimaan paket dalam menentukan tugas dan distribusi suatu label. Setiap LSR memiliki tabel yang disebut label-switching table. Tabel itu berisi pemetaan label masuk, label keluar, dan link ke LSR berikutnya. Saat LSR menerima paket, label paket akan dibaca, kemudian diganti dengan label keluar, lalu paket dikirimkan ke LSR berikutnya. Selain paket IP, paket MPLS juga bisa dienkapsulasikan kembali dalam paket MPLS. Maka sebuah paket bisa memiliki beberapa header, dan bit stack pada header menunjukan apakah suatu header sudah terletak di dasar tumpukan header MPLS itu.
