Teknologi Jaringan berskala Metro

Pada area jaringan metropolitan saat ini tumbuh dan berkembang beberapa teknologi yang memliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Kehadiran teknologi-teknologi baru ini menyebabkan operator memiliki berbagai alternatif pilihan untuk implementasi teknologi NGN di area metropolitan.

Perkembangan dan trend trafik data yang sangat cepat telah mendorong semakin terbatasnya kapasitas dari bandwidth sistem transport eksisting. Teknologi SDH merupakan sistem transport yang saat ini mendominasi transport eksisting. Keberadaannya didisain dan diimplementasikan untuk secara optimal menyalurkan trafik suara dengan jaringan sirkit switch.

Dengan konsep demikian, hal ini akan menjadi permasalahan saat melakukan provisioning layanan baru berbasis data, karena jaringan eksisting hanya dioptimalkan untuk sirkit switch dan tidak scalable untuk trafik data. Oleh karena itu berbagai riset dan pengembangan teknologi dilakukan dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan transport berbasis packet di area metro yang antara lain: delivery layanan suara dan data, kapasitas memadai dan scalable, kemampuan provisioning layanan data, reliable dan secure.

Beberapa teknologi tersebut adalah SDH STM-64, NG-SDH, xWDM, MPLS, Metro Ethernet, Wimax. Overview Teknologi tersebut adalah sebagai berikut.

1.1 Teknologi SDH STM-64

Teknologi SDH STM-64 yang saat ini memiliki format sinyal dengan kemampuan bit rate tertinggi dalam struktur frame SDH pada dasarnya memiliki prinsip yang sama dengan teknologi (struktur frame STM-1 x n) pendahulunya. Secara lebih jelasnya struktur frame STM-64 diperlihatkan pada Gambar dibawah. Dalam gambar tersebut ditunjukkan bahwa jumlah AU4, overhead dan payload pointer adalah 64. Di mana ke 64 payload (AU-4) tersebut dimultipleks dan diposisikan pada frame STM-64 pada posisi payload yang besarnya 261 x 64 byte. Demikian pula untuk overhead-nya, baik RSOH dan MSOH akan menempati 9 x 64 kolom pertama dalam struktur frame STM-64.

Gambar 5.1 Struktur Frame STM-64
Besar kapasitas maksimal yang dapat disalurkan oleh SDH STM-64 adalah 10 Gbps (one way). Sistem proteksinya (reliabilitas) dan sekuritas tetap mengikuti sistem proteksi SDH. Dan kebutuhan akan layanan berbasis data dipenuhi dengan koneksi interface tributary perangkat SDH STM-64 dengan router atau packet switch. Provisioning layanan packet tetap dilakukan oleh perangkat packet switch, perangkat SDH hanya difungsikan sebagai penyedia ‘pipa’.

1.2 Teknologi Next Generation SDH (NG-SDH)

Konsep Next Generation SDH adalah menggabungkan kemampuan menyalurkan trafik kapasitas besar dari SDH dengan potensi trafik yang dimiliki protokol IP. SDH adalah protokol layer fisik (layer 1) sedangkan IP adalah layer network (layer 3). Oleh karena itu untuk mentransportasikan IP diatas SDH diperlukan layer 2 (layer data link) sebagai media perantara kedua layer tersebut. Untuk memenuhi keperluan tersebut maka dikembangkan Point-to-Point Protocol (PPP). PPP merupakan standar yang dikeluarkan oleh IETF. Proses pemetaan paket IP pada SDH terjadi dalam dua tahap, yaitu: tahap pertama paket IP dimasukan ke frame PPP dan tahap kedua frame PPP dipetakan pada payload SDH VC-4/SDH_HO (High Order atau n x STM1). Keuntungan menggunakan ‘IP over SDH’ dibandingkan dengan ‘IP over ATM’ adalah pengurangan overhead (bisa mencapai 10%-30%). Tetapi walaupun begitu, POS dan IP over ATM tetap tak bisa mengatasi masalah keterbatasan pengalamatan dan QoS pada jaringan IP secara tuntas.

Gambar 5.2 Teknologi Next Generation SDH
Besar kapasitas maksimal yang dapat disalurkan oleh NG-SDH adalah 10 Gbps (one way). Sistem proteksinya (reliabilitas) dan sekuritas tetap mengikuti sistem proteksi SDH. Dan kebutuhan akan layanan berbasis data dipenuhi dengan interface 10/100 base-T atau 1000 BaseT.

1.3 Teknologi xWDM

Prinsip kerja dasar dari xWDM (DWDM dan Coarse WDM/CWDM) adalah mentransmisikan kombinasi sejumlah panjang gelombang yang berbeda dengan menggunakan perangkat multiplex panjang gelombang optik dalam satu fiber. Pada sisi penerima terjadi proses kebalikannya dimana panjang gelombang tersebut dikembalikan ke sinyal asalnya.

Gambar 5.3 Sistem Transmisi Multi Panjang Gelombang (xWDM)
Perbedaan yang paling mendasar antara CWDM dan DWDM terletak pada channel spacing (parameter jarak antar kanal) dan area operasi panjang gelombangnya (band frekuensi). CWDM memanfaatkan channel spacing 20 nm yang lebih memberi ruang kepada sistem untuk toleran terhadap dispersi.

Tabel 5.1 Perbandingan CWDM dan WDM
Besar kapasitas maksimal yang dapat disalurkan oleh xWDM adalah n x 2,5 Gbps atau n x 10 Gbps tergantung jumlah panjang gelombang (l) yang mampu disalurkan pada satu fiber (ITU-T sudah menspesifikasi sampai dengan 80l). Sistem proteksinya (reliabilitas) dan sekuritas tetap mengikuti sistem proteksi SDH. Dan kebutuhan akan layanan berbasis data dipenuhi dengan mentransformasikan trafik berbasis paket menjadi format panjang gelombang(l).

1.4 Teknologi Multi Protocol Label Switching (MPLS)

Teknologi MPLS diterapkan dengan tujuan untuk meningkatkan kemampuan dari jaringan IP. Ide dasar dari pengembangan MPLS adalah menggunakan “label” untuk melakukan mekanisme switching di tingkat IP. Hal ini berbeda dengan jaringan IP yang menggunakan pengalamatan IP sebagai dasar mekanisme switching dan jaringan ATM yang menggunakan Virtual Circuit Identifier sebagai dasar mekanisme switching. Di dalam jaringan yang menggunakan protokol MPLS, paket yang masuk kedalam jaringan MPLS terlebih dahulu diberi “label”. Label yang diberikan dapat disusun dari berbagai variasi kriteria sesuai dengan yang diinginkan oleh Service Provider/pengguna. Berdasarkan label yang diberikan ini maka jaringan yang menggunakan protokol MPLS akan memperlakukan paket tersebut sesuai dengan nilai yang melekat pada label tersebut (high priority, low priority, dan lainnya). Hingga saat ini belum ada standard MPLS yang berlaku atau yang dapat diacu (bersifat non proprietary), dikarenakan belum diselesaikannya penyusunan beberapa hal penting yang menjadi dasar penyusunan standar oleh organisasi yang berwenang

Gambar 5.4 Multi Protocol Label Switching
Besar kapasitas maksimal yang dapat disalurkan oleh MPLS tiap interface-nya adalah 10 Gbps. Sistem proteksinya (reliabilitas) dilakukan dengan alternatif route dan dual homing, dan metode proteksi path yang umum pada jaringan IP.

1.5 Teknologi Metro Ethernet

Pada awalnya ethernet digunakan dalam teknologi akses, menyediakan akses internet atau interface user ke network. Sampai saat ini kondisi tersebut masih berjalan tetapi standar ethernet dikembangkan untuk mampu melayani layanan data pada jaringan transport. Fungsi-fungsi layanan pada teknologi ethernet sebagai jaringan transport merupakan hasil pengmbangan yang terus-menerus. Fokus utama dari trend teknologi Metro Ethernet adalah pada Carrier Ethernet, yaitu kemampuan jaringan berbasis pada Ethernet dengan pengembangan fitur dan kemampuan setara TDM based.

Gambar 5.5 Layanan Berbasis Metro Ethernet
Metro Ethernet akan mengisi posisi jaringan metro dalam konsep NGN/IMS dengan implementasi layer-2. Layanan berbasis ethernet dan ditransportasikan pada metro ethernet dengan 3 skema:
- Point to Point
- Point to Multipoint
- Multipoint to multipoint
Sebagai teknologi yang berkembang dari akses menuju transport ada beberapa isu jaringan yang terus dibenahi oleh teknologi metro ethernet, yaitu:
- End to End QoS
- Scalability
- Protection (50 ms, end to end Protection)
- Untuk proteksi saat ini berkembang beberapa teknologi pendukungnya seperti RPR, EAPS dan ERP.
- TDM Support (Seamless dan Circuit Emulation).
- OAM&P of Ethernet in the metro

Gambar 5.6 Arsitektur Berbasis Metro Ethernet (Source: Metro Ethernet Forum)
Besar kapasitas maksimal yang dapat disalurkan oleh Metro Ethernet tiap interface-nya adalah 10 Gbps. Sistem proteksinya (reliabilitas) dilakukan dengan RPR, EAPS, ERP.
Metro Ethernet merupakan teknologi jaringan Ethernet yang diimplementasikan di sebuah metropolitan area. Perusahaan-perusahaan besar dapat memanfaatkan teknologi tersebut untuk menghubungkan kantor-kantor cabang mereka ke dalam sistem intranet yang ada di dalam perusahaan tersebut. Jaringan Metro Ethernet umumnya didefenisikan sebagai bridge dari suatu jaringan atau menghubungkan wilayah yang terpisah juga menghubungkan LAN dan WAN atau backbone network yang umumnya dimiliki oleh service provider.

1.6 Teknologi Wimax

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Acces) merupakan teknologi akses wireless pita lebar berstandar IEEE.802.16 yang didesain untuk memenuhi kondisi non LOS (Line of Sight) dan menggunakan teknik modulasi adaptif seperti QPSK, QAM 16, dan QAM 64. WiMAX merupakan teknologi broadband wireless access yang dikembangkan untuk mengatasi keterbatasan jaringan wireline untuk memenuhi kebutuhan layanan broadband akses ke pelanggan.
Aplikasi WiMAX untuk zone metro adalah seperti gambar dibawah ini.

Gambar 5.7 Aplikasi MetroZone Wimax
WiMAX adalah teknologi yang memberi cakupan Servis layanan sampai 50 km dengan karakteristik sebagai berikut:
- Standar IEEE 802.16 Broadband Wireless Access
- Delivers > 1 Mbps per user
- Jarak jangkauan hingga 50 km
- Penggunaan adaptive modulation bisa mengatasi data rate yang bervariasi
- Dapat beroperasi pada non-line of sight (NLOS)
- 1.5 to 20 MHz channels
- Mendukung sessions per channel yang efisien
- Beroperasi pada licensed and unlicensed spectrum
- QoS untuk voice, video, and T1/E1
Dalam implementasinya Wimax lebih banyak dioptimalkan sebagai back haul sistem jaringan yang lain.
Memperhatikan demikian beragamnya teknologi yang dapat diimplementasikan di area metro dengan kelebihan dan kekurangan masing-masing, maka sangat perlu bagi operator untuk menentukan kebutuhannya, terutama dalam hal layanan yang akan di-deliver dan kebutuhan akan provisioning dan variasi kualitas layanan yang akan diberikan kepada pelanggan. Setelah itu baru akan didapat gambaran tentang teknologi yang cocok untuk diimplementasikan berdasarkan kriteria yang telah dibuat. Masalah interoperability dengan jaringan eksisting merupakan satu hal lain yang perlu menjadi perhatian dalam pemilihan teknologi di metro.