Headend Digital

 

Pada Headend Digital terdapat beberapa alat yang mendukung kinerjanya, yaitu : Antenna Parabola, Receiver, Encoder, IRD (Integrated Receiver and Decoder) , Modulator, Server, dan Switch.

 

A. Antenna Parabola

Antenna parabola digunakan sebagai antenna receiver sinyal dari satelit. seperti diketahui bahwa dalam sebuah satelit terdapat banyak transponder yang mempunyai alokasi frekuensi baik untuk sinyal data, video dan gambar.

 

B. Receiver Satelit

Receiver satelit adalah alat yang digunakan untuk merubah sinyal satelit yang ditangkap oleh antenna parabola menjadi sinyal audio dan video sehingga dapat dilihat melalui televisi.

Receiver digunakan untuk menerima channel berbayar dari satelit yang nantinya di teruskan ke encoder.

 

C. Encoder

Encoder adalah sebuah device yang mengubah informasi dari satu kode format ke format lainnya untuk tujuan kecepatan, keamanan maupun kompresi.

Pada Headend Digital kita, Encoder berfungsi untuk menerima sinyal/ informasi dari receiver untuk channel berbayar.

 

D. IRD (Integrated Receiver and Decoder)

IRD adalah sebuah device yang digunakan untuk menerima frekuensi sinyal radio dan merubah informasi digital yang ada didalamnya.

Pada Headend Digital kita, IRD digunakan untuk mengambil channel Free-to-Air­ dari satelit.

 

E. Modulator

sinyal-sinyal sumber di headend yang berbentuk sinyal baseband, sebelum dikirim ke combiner harus dimodulasikan dulu ke dalam sinyal pembawa RF. Oleh karena itu sinyal-sinyal sumber ini harus dilewatkan  ke sebuah modulator yang menempatkan komponen baseband  audio dan video pada sinyal pembawa RF.

Pada Headend Digital kita, QAM Modulator juga berfungsi untuk scrambler channel-channel yang berasal dari Encoder maupun IRD.

 

F. Server

Sebuah PC Server berfungsi untuk penyimpanan database dan untuk media server software CAS dan SMS. CAS Server dan SMS Server juga berperan penting terhadao Headend Digital.

·  CAS (Conditional Access System) Server, berfungsi untuk media scramble yang akan berkomunikasi via switch dengan QAM Modulator.

· SMS (Subscriber Management System) Server, berfungsi untuk memanajemen user dan pelanggan dalam pemberian paket, stb, dan sebagainya.

 

G.     Switch

Switch berfungsi sebagai  interface antara tipe network standar untuk device digital, switch digunakan untuk alur data device digital sehingga semua device pada headend digital dapat saling berkomunikasi.

Sistem Kerja Headend Digital

Sistem kerja Headend Digital hampir sama dengan Headend Analog, hanya saja diHeadend digital semua device terintegrasi dengan adanya media interface switch.

Proses dari penerimaan sinyal frekuensi hingga menghasilkan output berupa channel siaran pun juga kinerjanya sama dengan Analog.Berikut untuk penjelasan alur data pada Sistem Headend Digital 

1. Antenna parabola menangkap sinyal dari satelit yang kemudian di hubungkan ke box panel di Studio Headend . Dimana box panel tersebut merupakan input untuk IRD (Integrated Encode and Decoder) untuk menerima siaran Free-to­­-Air­.
2. Untuk Siaran Berbayar, input dari luar diterima oleh receiver dimana output dari receiver digunakan untuk input encoder
3. Output dari IRD dan Encoder diterima oleh QAM Modulator, dimana pada QAM Modulator ini input tersebut dirubah menjadi frekuensi sinyal RF.
4. PC Server pada headend digital berfungsi sebagai database untuk software pendukung dari Headend Digital yaitu CAS Server dan SMS Server.
5. Untuk mengatur scramble, kita melakukan konfigurasi pada QAM Modulator dan CAS Server sehingga output dari QAM Modulator telah ter-scramble­.
6. Untuk melakukan manajemen pelanggan dan STB, kita menggunakan SMS Server yang melakukan manajemen pelanggan dan penentuan paket yang akan digunakan oleh pelanggan.
7. Setelah melewati proses registrati pada SMS Server, user dapat menikmati siaran yang di berikan melalui STB yang telah terdaftar.

Ayo Belajar FTTH

FTTH - FIBER TO THE HOME
Definisi

• FTTH adalah perkembangan dari teknologi fiber optik dimana letak Titik Konversi Optik terdapat pada awal yaitu headend ( Sentral ) dan akhir yaitu pelanggan. 
• FTTH adalah salah satu pengimplementasian dari teknologi transmisi fiber optik yang biasa disebut juga FTTx yang dapat mentransmisikan data dengan laju bit yang cepat dan stabil menggunakan media fiber optic , Pada jaringan FTTx terdapat catuan kabel feeder, kabel distribusi, kabel drop, serta kabel indoor, dan juga perangkat aktif seperti Optical Line Terminal (OLT) dan ONU/ONT.

 

Istilah dalam FTTH

• OLT ( Optical Line Terminal ) adalah perangkat sejenis optical transmitter dalam PON untuk mentransmitkan signal data ke jaraingan Fiber Optic
• PON ( Passive Optical Network ) adalah jaringan Optical Fiber (Kable,Taps,Splitters) yang membawa signal ke pelanggan.
• EPON Ethernet based PON atau Gigabit Ethernet based PON (GEPON). IEEE802.3 Standard.
• GEPON  :  Gigabit Passive Optical Network. Biasanya untuk Telkom. ITU Standard.
• ONT (Optical Network Terminal) atau ONU (Optical Network Unit) adalah media converter yang mengembalikan sinyal kebentuk aslinya saat ditransmisikan dari central.
• WDM ( Division Multiplexer ) adalah perangkat pasif yang memungkinkan 1 fiber berisi bermacam data (1310nm, 1490nm dan 1550nm).

EPON dan GPON

Ethernet Passive Optical Network (EPON)
                  • Kadang disebut juga GEPON
                  • IEEE802.3 Standard, 802.3ah-2004 untuk 1Gbits/s
                  • IEEE802.3av untuk 10Gbits/s
                  • Menggunakan standard 802.3 Ethernet data frame

Gigabit Passive Optical Network (GPON)
                          • ITU Standard G.984
                          • Downstream 2.488Gbits/s, Upstream 1.244/2.488Gbits/s
                          • ITU Standard G.987 untuk 10Gbits/s
                          • Downstream 10Gbits/s, Upstream 2.488/10Gbits/s                     

                • Menggunakan GPON Encapsulation Method (GEM), fragmented packets                        atau ATM (kebanyakan menggunakan GEM karena ATM terlalu mahal)

Gambar Basic PON Operation

EPON & GPON Split

EPON tidak membatasi split ratio

            • Standardnya split 32 dan tidak ada batasan atas

            • Split ratio ditentukan oleh layanan dan bandwidth yang ditentukan providernya

            • Biasanya split ratio adalah 32 dan 64 (w/FEC)

GPON membatasi split ratio

           • Mendukung split ratio sampai 128 (w/FEC)

           • Biasanya split ratio adalah 64 Speed sampai dengan 10Gbits/s

Persamaan EPON & GPON

• Keduanya menggunakan OLT di head-end

• Keduanya menggunakan optical splitter pasif pada jaringan optiknya

• Keduanya memakai ONU atau ONT pada sisi pelanggan

• Keduanya bisa menggunakan WDM

       • 802.3ah/ITU G.984 Downstream 1490nm, Upstream 1310nm

       • 802.3av/ITU G.987 Downstream 1260-1280nm, Upstream 1575-1580nm

• Loss budget tipikalnya 28dB untuk 1:32 split @20Km

• Forward Error Correction digunakan untuk mendapatkan loss budget yang lebih besar

• Keduanya support Voice, Video dan Data

Perbedaan EPON & GPON

EPON mengasumsikan bahwa data sekarang mulai dan berakhir sebagai Ethernet sehingga 802.3        frame  format sudah cukup. Digunakan untuk

• IP data services
• Voip
• IPTV - support multicast agar bandwidth yang dipakai lebih kecil    

GPON menyediakan dukungan untuk pelayanan yang berbeda dan karena ITU standard maka biasanya ditujukan untuk perusahaan Telephone:

• ATM untuk Voice
• Ethernet until data
• Proprietary Encapsulation untuk pelayanan voice lain
• Perangkat GPON memerlukan beberapa konversi protokol, segmentasi dan reassembly (SAR), terminasi virtual channel (VC) dan point-to-point protocol (PPP)
• Dari sisi harga perangkat EPON lebih murah dari GPON 

EPON dan GPON Layering

• EPON berdasarkan pada IEEE 802.3 yang dimodifikasi untuk support konektifitas           Point-to-Multipoint (P2MP). Lalu lintas Ethernet berjalan secara biasa dan seluruh fitur  Ethernet didukung

• Berbeda dengan GPON yang dasarnya adalah protokol transport dimana pelayanan  Ethernet di adaptasi pada OLT dan ONT   

EPON dan GPON Framing

PON Sample

PON Sample OLT

OLT dan ONU 

• Optical Line Terminal biasa digunakan untuk menyalurkan data dan referensi dibawah bisa digunakan untuk menentukan apakah sistem masih bisa berjalan baik atau tidak:

• OLT dengan optical splitter 1:32 mempunyai jarak   maksimum s/d 20 Km ke ONU/ONT

• OLT dengan optical splitter 1:64 mempunyai jarak maksimum s/d 10 Km ke ONU/ONT

• ONU/ONT pada umumnya masih dapat menerima sinyal pada level input -25dBm ( 1310nm/1490nm)

OLT dan ONU

• Optical Line Terminal biasa digunakan untuk menyalurkan data dan referensi dibawah 

    bisa digunakan untuk menentukan apakah sistem masih bisa berjalan baik atau tidak:

          • OLT dengan optical splitter 1:32 mempunyai jarak 

             maksimum s/d 20 Km ke ONU/ONT

          • OLT dengan optical splitter 1:64 mempunyai jarak

             maksimum s/d 10 Km ke ONU/ONT

Fiber Optic Losses

• Perhitungan losses = (0.5 dB X # connectors) + (0.2

dB X# splices) + (fiber attenuation X the total length of cable)

• Untuk Single Mode fibre losses sbb:

• 1310nm: 0.5dB/Km

• 1550nm: 0.4dB/Km 

Optical Splitter Losses Sample 

CATV, IPTV, OLT w/WDM 

IPTV with OLT

EPON + EoC

Penetuan Jumlah core Distribusi

• Suatu  kawasan  dengan  jumlah  unit  rumah  =  80  unit,  jumlah Core

Feeder dan Distribusi adalah :

– Sistem Centralized dengan PS 1:32

– Kebutuhan Feeder = 80/32 = 3 core

– Kebutuhan  Distribusi  minimal  80  core  dan  jumlah

– ODP  bila  menggunakan  ODP  kap.  16  maka  jumlah ODP = 80/16 = 5

• Sistem 2 Stages PS 1:4 di ODC dan 1:8 di ODP

– Kebutuhan Feeder = 80/32 = 3 core

– Kebutuhan ODP kap. 16 = 80/16 = 5 buah

– Kebutuhan PS 1:8 = 5 x 2 = 10 buah

– Kebutuhan Distribusi = 10 core

Penetuan Jumlah core Distribusi

• Suatu kawasan hunian dengan jumlah rumah = 400 unit Bila kita mendesign

FTTH mengunakan  2 stage dan Passive Splitter yang digunakan adalah 1:4

di ODC dan 1:8 di ODP

– Passive Splitter di ODP = 400/8 = 50

– Jumlah core optik untuk kabel distribusi = 50

– Jumlah core optik untuk Feeder = 50/4 = 13

– Jumlah Passive splitter di ODC = 13

– Kapasitas ODC yang dibutuhkan = 96

– Bila kabel distribusi yang dipakai adalah kabel kap. 8 core maka jumlah kabel yang

dibutuhkan. = 50/8 = 7 kabel distribusi

Contoh desain

HFC ( Hybrid Fiber Coax )

PENDAHULUAN

Penggunaan jaringan kabel fiber optik dan kabel koaksial untuk mentransmisikan sinyal TV kabel (layanan multimedia ) biasa diistilahkan dengan Sistem HFC ( Hybrid Fiber Coax ).

Kabel fiber optik pada sistem HFC berfungsi sebagai media untuk  mentransimisikan sinyal dari Headend  TV Kabel ke titik atau point distribusi kabel koaksial.

Pada point distribusi kabel koaksial, fiber node digunakan untuk menerima sinyal laser yang ditransmisikan melalui jaringan fiber optik , kemudian pada output fiber node didapatkan output sinyal RF yang selanjutnya didistribusikan ke pelanggan melalui media kabel koaksial.

Pada proses desain jaringan fiber optik untuk sistem HFC ,  ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu sebagai berikut :

1.   Jenis kabel fiber optik yang digunakan adalah jenis Single Mode ( SM )

2.  Untuk transmisi sinyal menggunakan gelombang / wavelength 1310 nm atau 1550 nm.

Jika menggunakan kabel fiber optic  single mode untuk wavelenght 1310 nm maka nilai redaman sinyal optik yaitu sebesar 0,4 / km , jika menggunakan  Wavelenght 1550  besar nilai redaman kabel yaitu  sebesar 0,25 dBm /km.

3.     Untuk jaringan HFC dengan jarak distribusi kurang dari 30 Km dianjurkan menggunakan wavelength  1310 nm , karena performance / kerja sistem masih baik dalam  jangkauan jarak ini . Dari segi biaya harga perangkat ( transmitter ) 1310 nm , 10 kali lebih murah jika dibandingkan dengan transmitter 1550 nm.

4.      Untuk jaringan HFC dengan jarak distribusi lebih dari 30 Km dianjurkan menggunakan wavelength  1550 nm . Dengan sistem wavelength 1550 nm sinyal laser yang mengalami redaman pada jaringan fiber optik dapat dikuatkan kembali dengan menggunakan EDFA ( Erbium Doped-Fiber Amplifier )

5.      Jika menggunakan sistem DWDM ( Dense Wavelenght-division Multiflexing ) , dua wavelength  1310 nm dan 1550nm dapat ditransmisikan secara bersamaan pada core fiber yang sama.

6.      Menggunakan Angle Polish Connector ( APC ) untuk meminimalkan terjadinya efek back reflection atau sinyal terpantul kembali dari sumber transmit sinyal ( transmitter ). Umumnya untuk sistem HFC untuk tv kabel menggunakan jenis konektor FC/APC atau SC /APC

7.      Splitter optik pada sistem HFC untuk tv kabel umumnya mengunakan tipe single window , atau splitter yang hanya bisa melewatkan salah satu jenis wavelength , 1310 nm atau 1550 nm. Jenis splitter dual window dapat melewatkan ke 2 jenis wavelength sekaligus biasanya digunakan untuk sistem DWDM.

8.      Mengunakan transmitter Falcom dengan jenis laser Distributed Feeback ( DFB ) , merek komponen laser ORTEL atau FUJITSU.

Jenis laser yang lain adalah jenis Fabry-Perot ( FP ) , jenis laser  FP mempunyai tingkat linearity ( sistem perambatan cahaya) dengan kualitas yang lebih rendah. Umumnya jenis laser FP digunakan untuk sistem transmit sinyal dengan kapasitas yang lebih kecil, contoh penggunaan yaitu pada transmitter reverse yang ada di fibernode untuk sistem tv kabel 2 arah.
 

SISTEM DISTRIBUSI

Ada 2 sistem distribusi jaringan fiber optik yang umum digunakan , yaitu metode distribusi Star Lay-out / Fan- out dan metode sistem distribusi Tree and Branch atau linear bus , uraian kedua metode sistem distribusi tersebut seperti berikut :

  

Metode distribusi Star / Fan out

adalah metode  distribusi dimana input sinyal laser fibernode langsung dari spliter optik yang ada di Headend atau antara fibernode dengan transmitter dan splitter Head End tidak terdapat percabangan splitter optik di jaringan. Dengan kata lain metode ini menggunakan sistem dimana untuk 1 ( satu ) fiber node menggunakan 1 ( satu ) jalur core fiber tanpa ada percabangan dari titik spliter optik yang ada di Head End.

Kelebihan

• Memudahkan sistem pengetesen sinyal untuk setiap fibernode
• Jika salah satu jalur core fiber ke satu fibernode dilepas dihead end maka jalur node yang lain  tidak akan terganggu.
• Kemudahan deteksi kerusakan jika terjadi gangguan.
• Memudahkan pengembangan jaringan

Kekurangan

• Boros penggunaan core fiber

Metode distribusi Linear Bus / tree and branch

adalah metode  distribusi yang menggunakan percabangan splitter optik 2 way  untuk 1 jalur core fiber.

Dengan kata lain metode ini menggunakan sistem dimana untuk 1 core fiber digunakan untuk beberapa fibernode dengan menggunakan percabangan spliter optik di jaringan. Umumnya untuk percabangan di jaringan untuk 1 jalur core fiber tidak lebih dari 3 kali percabangan.

Kelebihan

• Hemat penggunaan core fiber.

Kekurangan

• Deteksi dan isolasi kerusakan jaringan lebih sulit
• Adanya kemungkinan kerusakan atau gangguan komponen pasif ( spliter dan pigtail ) yang terpasang di luar.
• Jika akan melakukan pengetesan untuk 1 jalur core fiber ke salah satu fibernode , kemungkinan akan ada fiber node lain yang akan terganggu.

 Metode star/fan-out dan tree branch / linear bus keduanya dapat digunakan tergantung dengan kondisi jaringan , jumlah node , jumlah core fiber , dan arah jalur kabel yang akan terpasang .

METODE PERHITUNGAN SINYAL

Metode perhitungan sinyal yang digunakan yaitu dengan cara menghitung total redaman jaringan ( total redaman kabel , redaman splicing , redaman konektor , redaman splitter optik jika terpasang di jaringan ) kemudian total redaman masing – masing fibernode dibagi dengan total redaman semua fibernode sehingga diperoleh persentasi ratio splitter optik  di Headend dan besar output level transmitter yang diperlukan

Persamaan ( formula ) berikut digunakan untuk menghitung total redaman jaringan

A (Panjang jaringan x0.4)+ B(jumlah splicing x 0.02)+C(jumlah konektor x 0,2)+D(Redaman Spliter) = Total redaman jaringan.

 Panjang jaringan dalam satuan kilometer , dimana untuk 1 km redaman ( loss ) kabel yaitu sebesar 0,4 dBm.

Jumlah splicing yaitu jumlah titik splicing di sepanjang jaringan , untuk 1 ( satu ) titik splicing besar  redaman yaitu menggunakan nilai rata – rata sebesar 0,02 dBm/ splicing.

Jumlah konektor yaitu jumlah konektor yang terpasang di sepanjang jaringan , redaman untuk 1 konektor yaitu sebesar 0,2 dBm. Umumnya konektor diguanakan pada input fiber node dan sambungan spliter optik di head end. 

Redaman spliter adalah besar redaman spliter di jaringan jika menggunakan metode distribusi tree and branch / linear bus .Umumnya untuk percabangan dijaringan yaitu menggunakan spliter optik 2 way.

 Persamaan ( formula ) berikut digunakan untuk menghitung Rasio Spliter di Head End

 A (Output Transmitter) - B(Total Redaman Jaringan )  - C ( Input Node ) = Total Kebutuhan sinyal .

 Output Transmitter  dalam satuan dBm ( 24mW = 13.8 )

Total Redaman Jaringan yaitu total redaman jaringan per node

Input Node  adalah Estimasi input node yang akan di gunakan ( 0 - 1,5 dBm )

Contoh Perhitungan
Metode distribusi Star / Fan out 

*Node 1 >>>   A (Panjang jaringan x0.4)+ B(jumlah splicing x 0.02)+C(jumlah konektor x 0,2)+D(Redaman Spliter) = Total redaman jaringan.       
A (1 x0.4)+ B(2 x 0.02)+C(2 x 0,2)+D(0) = 0.82 dBm ( Total redaman jaringan )                
A (Output Transmitter) - B(Total Redaman Jaringan ) - C ( Input Node ) = Total Redaman Headend / Headend Spliter
A (13.8) - B(0.82 ) - C( 1.5 ) = 11.48 dBm. ( 7 % )




Metode distribusi Linear Bus / tree and branch
                                       

*Node 1 >>>   A (Panjang jaringan x0.4)+ B(jumlah splicing x 0.02)+C(jumlah konektor x 0,2)+D(Redaman Spliter) = Total redaman jaringan.       
A (1 x0.4)+ B(2 x 0.02)+C(2 x 0,2)+D(3.28) = 4.1 dBm ( Total redaman jaringan )                
A (Output Transmitter) - B(Total Redaman Jaringan ) - C ( Input Node ) = Total Redaman Headend / Headend Spliter
A (13.8) - B(4.1 ) - C( 1.5 ) = 8.2 dBm. ( 15 % )

*Node 1 >>>   A (Panjang jaringan x0.4)+ B(jumlah splicing x 0.02)+C(jumlah konektor x 0,2)+D(Redaman Spliter) = Total redaman jaringan.       
A (2 x0.4)+ B(3 x 0.02)+C(2 x 0,2)+D(2.76) = 4.02 dBm ( Total redaman jaringan )                
A (Output Transmitter) - B(Total Redaman Jaringan ) - C ( Input Node ) = Total Redaman Headend / Headend Spliter
A (13.8) - B(4.02 ) - C( 1.5 ) = 8.28 dBm. ( 15 % )

Spliter pada jaringan

Pada rekap daftar losses jalur untuk N01 dan N02 , menggunakan percabangan splitter optic 2 way Ratio R.47 : 53 .  Ratio output 47 % untuk fiber node N01 dan ratio output 53 % untuk fiber node N02.  Output ratio untuk fiber node N02 lebih besar karena jarak N02 lebih panjang 1 km daripada posisi N01.

Sehingga dengan menggunakan splitter optic 2 way Ratio R.47 : 53 maka akan diperoleh selisih redaman sebesar 0,52 dBm , nilai ini untuk menutupi selisih jarak 1 km. antara N01 dengan N02 .

NOTE

• Headend atau studio ( TV kabel ) adalah pusat atau sentral dimana sinyal TV kabel diolah sebelum didistribusikan ke jaringan dan ke pelanggan
• Transmiter Optik , adalah perangkat sistem HFC yang berfungsi mentransmisikan sinyal optik ( laser ) , pada input transmitter optik sinyal RF ditumpangkan dan setelah proses konversi pada output  transmitter didapatkan output sinyal optik / laser yang selanjutnya ditransmisikan melalui jaringan kabel fiber optik
• Fibernode atau receiver optik , adalah perangkat sistem HFC berfungsi menerima sinyal optik yang diterima melalui kabel fiber optik kemudian setelah melalui proses konversi ( perubahan ) sinyal RF didapatkan pada output fibernode.
• Spliter Optik , atau coupler optik adalah perangkat sistem HFC yang berfungsi membagi sinyal optik pada level tertentu tergantung dengan besar persentasi ratio outputnya.

• Ratio spliter optik yaitu perbandingan persentasi output spliter optik , nilai ratio dalam satuan persen dan nilai total ratio untuk semua output  spliter optik harus 100 %.

Demikian sedikit catatan mengenai desain perhitungan sistem HFC semoga bisa membantu dalam mempelajari sistem HFC terutama desain perhitungan sinyal Optic

 

REFERENSI

•  FIBER OPTIC CATV TRANSPORT , Force Inc USA
• MODERN CABLE TELEVISION TECHNOLOGY , Walter Ciciora
•  AN INTRODUCTION TO FIBER OPTIC SYSTEM , Scientific Atalanta