Sistem Transmisi Kecepatan Tinggi

*AgendaThe basicsSDH/SONETMacam-macam perangkat transmisi

The Basics

*Transmisi adalah proses pengangkutan informasi dari satu titik ke titik lain di dalam suatu jaringanJarak antar titik bisa sangat jauhBisa ada banyak elemen jaringan yang terhubungElemen-elemen tersebut dihubungkan oleh koneksi yang disediakan oleh sistem transmisi

*Elemen Sistem TransmisiUntuk sistem komunikasi dua arah, maka pada arah transmisi yang berlawanan juga diperlukan elemen yang sama

*Elemen Sistem Transmisi (2)TransmitterTransmitter mengolah sinyal masukan menjadi sinyal yang sesuai dengan karakteristik kanal transmisiPengolhan sinyal meliputi encoding dan modulasiTransmission ChannelKanal transmisi adalah suatu media elektral yang menjembatani sumber dan tujuanBisa berupa pasangan kabel, coaxial, radio atau serat optikSetiap kanal transmisi menyumbangkan sejumlah loss transmisi atau redaman sehingga daya sinyal akan berkurang seiring bertambahnya jarakSinyal juga akan terdistorsi akibat perbedaan redaman yang dialami oleh komponen-komponen frekuensi sinyal yang berbedaSinyal biasanya terdiri dari banyak komponen frekuensi yang mana beberapa diantaranya teredam ada juga yang tidak teredam. Kondisi ini akan menyebabkan perubahan bentuk sinyal (distorsi)ReceiverPenerima mengolah sinyal yang masuk dari kanal transmisiProses pada penerima meliputi penapisan (filtering) untuk menghilangkan out-of-band noise, penguatan (amplification) untuk mengkompensasi loss transmisi, ekualisasi (equalizing) untuk mengkompensasi distorsi), serta demodulasi dan decoding untuk membalikkan proses yang terjadi di transmiterNoise, Distortion, and InterferenceMerupakan faktor-faktor yang mempengaruhi sinyal yang ditransmisikan

*Sinyal dan SpektrumSinyal komunikasi merupakan besaran yang selalu berubah terhadap waktuSetiap sinyal dapat dinyatakan di dalam domain waktu (time domain) maupun didalam domain frekuensi (frequency domain)Ekspresi sinyal di dalam domain frekuensi disebut spektrumSinyal di dalam domain waktu merupakan penjumlahan dari komponen-komponen spektrum sinusoidalAnalisa Fourier digunakan untuk menghubungkan sinyal dalam domain waktu dengan sinyal di dalam domain frekuensi

*Jika misalnya durasi pulsa adalah T = 1 ms, maka komponen spektrum yang paling kuat berada di bawah 1 kHz (1/T = 1/1 ms = 1,000 1/s = 1 kHz)Dari hasil di atas kita punya rule of thumb bahwa kita dapat mengirimkan 1.000 pulsa seperti di atas di dalam satu detik melalui kanal yang bandwidthnya 1 kHz (sama dengan sinyal biner berkecepatan 1-Kbps).Untuk menaikkan kecepatan data (data rate), kita harus menurunkan durasi pulsa tetapi konsekuensinya lebar spektrum akan naik sehingga membutuhkan bandwidth yang lebih lebarMisalnya bila ingin menaikkan data rate menjadi 10 kali lebih tinggi, maka kita harus menggunakan pulsa yang 10 kali lebih singkat dan membutuhkan bandwidth yang 10 kali lebih lebatime domain of a pulsefrequency domain of a pulseContoh #1This is baseband transmission(no modulation involved)

*Contoh di atas menunjukkan sebuah pulsa yang dikirimkan sebagai frekuensi radio (menggunakan modulasi amplitude shift keying (ASK))Terlihat bahwa spektrum terkonsentrasi pada frekuensi pembawa fc (bukan pada frekuensi 0 seperti pada contoh sebelumnya)Perhatikan bahwa lebar spektrum di sekitar frekuensi pembawa hanya tergantung pada durasi pulsa T seperti pada contoh sebelumnyaJika data rate kita naikkan (dengan mempersingkat durasi pulsa), maka spektrum akan melebar sehingga dibutuhkan bandwidth frekuensi radio yang lebih lebarContoh #2

*Esensi dari dua contoh tadi...Bandwidth merupakan faktor pembatas utama untuk transmisiDari dua contoh sebelumnya kita bisa menyimpulkan adanya hubungan antara data rate dengan bandwidth yang diperlukanDengan menurunkan data rate kita bisa menaikkan kapasitas jaringanIngat pada waktu kita membahas speech coding: riset di dalam speech coding selalu mencari teknik coding yang mampu memberikan data rate yang sekecil mungkin dengan kualitas yang masih dapat diterimaTujuannya agar jumlah pembicaraan di dalam jaringan meningkat walaupun kapasitas jaringan tetap

Data Rate Maksimum dari Sebuah Kanal Transmisi

*Symbol Rate (Baud Rate) dan BandwidthKomunikasi membutuhkan bandwidth transmisi yang memadai untuk mengakomodasi adanya spektrum sinyal; kalau tidak, akan terjadi distorsi

*Kenyataan: Setiap kanal komunikasi memiliki bandwidth yang terbatasSemakin tinggi data rate, durasi pulsa digital yang digunakan akan semakin pendekSemakin pendek durasi pulsa, semakin lebar bandwidth yang digunakanKetika sebuah sinyal berubah-rubah dengan cepat (dari sisi waktu), spektrumnya akan melebar sehingga kita katakan bahwa sinyal itu memiliki bandwidth yang lebar

*Misalnya kita masukan sebuah pulsa digital berdurasi T (T = 1ms) ke dalam suatu kanal yang memiliki sifat seperti lowpass filter ideal dengan bandwidth BIlustrasiKanal Transmisi dengan Bandwidth B

*Esensi dari ilustrasiPulsa keluaran akan semakin terdistorsi bila bandwidth kanal transmisi semakin kecil

*Ilustrasi lainAndaikan kita kirim beberapa pulsa digital untuk kasus yang paling buruk (bandwidth terkecil) dari yang sudah ditunjukkan pada ilustrasi sebelumnyaISI akan menyebabkan kesalahan pendeteksian sinyal di penerimaBit 0 bisa disangka bit 1 dan sebaliknyaKanal Transmisi dengan Bandwidth B = (1/4)*1/T

*Esensi ilustrasiPengiriman sinyal dengan data rate tinggi harus menggunakan kanal transmisi yang bandwidthnya lebarSupaya efek ISI tidak terasaBandingkan ilustrasi berikut dengan ilustrasi sebelumnyaKanal Transmisi dengan Bandwidth B = 2*1/TISI yang terjadi tidak akan menyebabkan kesalahan deteksi

*Pada transmisi baseband, suatu sinyal digital yang terdiri dari r symbols per detik memerlukan bandwidth transmisi, B (dalam satuan Hertz), sebesar :B r/2 Istilah symbol mengacu pada satu sinyal pulsa yang digunakan untuk mentransmisikan data digitalSatu symbol belum tentu merepresentasikan 1 bit dataContoh: Pada modulasi QPSK, satu symbol merepresentasikan 2 bit data digitalOleh karena itu jumlah symbol yang dikirimkan per detik dinyatakan di dalam baud (bukan bit rate)Jadi transmisi data dengan kecepatan 1000 baud (symbol/detik) sama dengan bit rate 2000 bit per detik bila menggunakan modulasi QPSKDengan demikian, bandwidth yang tersedia (dalam satuan hertz) menentukan maximum symbol rate dalam satuan baudsCatatan: B merupakan bandwidth teoritis

*Hubungan antara bandwidth dengan baud rate (yang sudah kita lihat sebelumnya) diturunkan menggunakan sifat-sifat pulsa sincPulsa sinc memiliki zero crossing pada interval 1/(2W)Dengan analisa Fourier kita dapat menunjukkan bahwa pulsa sinc tidak memiliki komponen frekuensi yang lebih tinggi daripada WJika kanal transmisi merupakan lowpass filter ideal dengan bandwidth lebih tinggi dari W, maka kanal tersebut akan cocok digunakan bagi pengiriman pulsa sinc yang memiliki zero crossing pertama pada t = 1/2W tanpa mengalami distorsiBentuk pulsa di keluaran akan tetap karena seluruh komponen frekuensi di keluaran akan tetap sama seperti di masukanZero crossings

*Sifat pulsa sinc yang memiliki zero crossing secara periodik setiap 1/2W (untuk pulsa sinc dengan komponen frekuensi maksimum W) dapat dimanfaatkan untuk mengirimkan pulsa berikutnya tepat pada t = 1/2W Pulsa sebelumnya (previous pulse) tidak akan berpengaruh kepada pulsa berikutnya (next pulse) karena nilai previous pulse tepat sedang nol pada saat t = 1/2WDi penerima, penentuan nilai pulsa dilakukan setiap n.1/(2W), dimana n = 1, 2, 3, ...

*Dengan skema pengiriman pulsa sinc seperti yang sudah disampaikan sebelumnya, selang waktu antar pulsa adalah T = 1/2W, dengan demikian data rate r = 1/T = 2WBila data rate kita naikkan sedemikian hingga W B, maka selang waktu antar pulsa T 1/2B, sehingga r 1/T = 2BNilai ini memberikan rate maximum teoritis untuk transmisi symbol sehingga kita dapat katakan bahwa symbol rate dan bandwidth memiliki hubungan r 2B atau B r/2

*Dalam kenyataan, tidak ada yang namanya pulsa sinc itu, sehingga analisa kita menghasilkan symbol rate maksimum pada suatu kanal lowpassDi dalam kenyataan digunakan pulsa yang mirip dengan pulsa sinc bandwidthnya biasanya 1,5 sampai 2 kali lebih lebar daripada pulsa sinc

*Symbol Rate dan Bit RateDalam komunikasi digital, digunakan symbol-symbol (berbentuk pulsa) sebagai representasi informasiBila kita dapat membuat beberapa symbol dengan amplituda yang berbeda (masing-masing merepresentasikan bit-bit yang dibawanya), maka kita dapat menaikkan data rate dengan tetap mempertahankan symbol rate

*Gambar (a) di atas memperlihatkan empat buah simbol yang masing-masing digunakan untuk merepresentasikan 2 bit informasiGambar (b) memperlihatkan penggunaan symbol di dalam mengirimkan deretan bit 011011000110(a)(b)

*Secara umum, jumlah simbol (M) ditentukan oleh jumlah bit informasi (k) yang diwakilinya, yaitu:M = 2kHubungan antara bit rate dengan jumlah simbol adalah sbb:Bit rate = rb = r log2 M [bps]Pada contoh sebelumnya jumlah simbol ada sebanyak M = 2k = 22 = 4, maka bit rate = rb = r log2 M = r log2 4 = 2 bps. Maka bila baud rate adalah 1 kbaud, maka bit rate sama dengan 2 kbps.Ingat log2 2n = n Nilai baud rate bisa lebih kecil daripada bit rateJadi dengan baud rate tertentu kita bisa terus menaikkan bit rate dengan cara menambah jumlah simbol (dengan kata lain: memperbanyak jumlah bit yang dibawa oleh satu simbol)

*Kalau gitu.... Naikin aja terus jumlah bit per simbol agar bit rate transmisi sebesar mungkin....Kalau hanya bandwidth batasannya memang demikian...Tetapi ada faktor pembatas lain yaitu: Noise.......

*Semakin banyak jumlah simbol, deteksi simbol semakin sulit dilakukan dan pengaruh noise akan semakin signifikan(bisa menyebabkan perubahan level simbol)noiseEmpat level simbolDelapan level simbolLevel sinyal maksimum selalu terbatas

*Noise menurunkan kualitas komunikasi analog dan memunculkan error pada komunikasi digitalUkuran noise relatif terhadap sinyal dinyatakan oleh S/NS/N biasanya dinyatakan dalam decibel:

Kapasitas Maksimum Kanal Transmisi(S/N)dB = 10 log (S/N) [dB]

* Pada tahun 1948, Claude Shannon mempublikasikan suatu kajian mengenai data rate maksimum teoritis pada kanal komunikasi yang terganggu noise

*Dengan mempertimbangkan sekaligus bandwidth dan noise, Shannon menyatakan bahwa error-free bit rate (bit rate yang tidak mengakibatkan error) pada suatu kanal transmisi tidak dapat melebihi kapasitas maksimum CSecara matematis, C dinyatakan oleh:C = B log2(1+S/N)Dimana:C = Data rate informasi maksimum dalam satuan bit per detikB = bandwidth dalam satuan Hertz S = daya sinyalN = daya noiseS/N = Signal-to-noise ratio, dinyatakan dalam perbandingan daya (bukan dalam dB)

*Contoh:Misalkan suatu kanal transmisi yang bebas noise memiliki bandwidth 4 kHz. Maka symbol rate maksimum pada kanal tersebut adalah r 2B = 8 kbaudsArtinya, kita dapat mengirimkan sampai 8000 sinyal (simbol) per detikBila kanal di atas digunakan pada suatu lingkungan yang mengandung noise dengan S/N sebesar 28 dB (bila dinyatakan dalam bentuk perbandingan S/N = 102,8 631Maksimum bit rate menurut Shannon = CC = B log2(1 + S/N) = 4.000 log2(632) = 37.2 KbpsAgar batas kapasitas kanal tidak terlampaui, maka jumlah bit persimbol yang diijinkan untuk ditransmisikan pada kanal di atas adalah 4Ingat rumus ini:Bit rate = r log2 MBila kita masukkan hasil perhitungan di atas:37,2 kbps = 8 kbauds * log2 2k ; maka jumlah bit maksimum yang diperbolehkan adalah sebanyak 4 bit per simbol

*Line CodingLine coding merupakan metoda untuk merubah simbol dari sumber ke dalam bentuk lain untuk ditransmisikanLine coding merubah pesan-pesan digital ke dalam deretan simbol baru (ini merupakan proses encoding)Decoding bekerja kebalikannya yaitu merubah kembali deretan yang sudah dikodekan (encoded sequence) menjadi pesan aslinyaSistem yang menggunakan line coding tetapi tidak melibatkan modulasi disebut sistem transmisi baseband Spektrum hasil pengkodean tetap berada di dalam rentang frekuensi pesan asli

*Tujuan Line CodingMerekayasa spektrum sinyal digital agar sesuai dengan medium transmisi yang akan digunakanDapat dimanfaatkan untuk proses sinkronisasi antara pengirim dan penerima (sistem tidak memerlukan jalur terpisah untuk clock)Dapat digunakan untuk menghilangkan komponen DC sinyal (sinyal dengan frekuensi 0)Komponen DC tidak mengandung informasi apapun tetapi menghamburkan daya pancar Line coding dapat digunakan untuk menaikkan data rateBeberapa teknik line coding dapat digunakan untuk pendeteksian kesalahan

*Pada contoh di atas, setiap 2 bit data dikodekan ke dalam 4 level simbolJadi bit rate akan menjadi dua kali dari bit baud rate

*Berdasarkan level sinyal yang digunakan, line coding dapat dikatagorikan sbb.:Unipolar : menggunakan level +v, 0Polar (antipodal) : menggunakan level +v, -vBipolar (pseudoternary): menggunakan level +v, 0, -v

*Line coding yang akan kita bahasNRZRZAMIHDB3CMIManchesterDifferential ManchesterB8ZSnBmB

*Non Return to Zero (NRZ)Bit 1 dinyatakan oleh high signal selama perioda bitBit "0" dinyatakan oleh low signal selama perioda bitKelemahan: Tidak ada informasi timing di dalam bentuk sinyal sehingga sinkronisasi bisa hilang bila muncul deretan 0 yang panjangSpektrum NRZ mengandung komponen DCVarian dari NRZ:NRZ-L (Non-Return-to-Zero-Level) : Level konstan selama perioda bitNRZ-I : (Non-Return-to-Zero-Invert on ones): bit 1 dikodekan dalam bentuk transisi sinyal (dari high-ke-low atau low-ke-high), sedangkan 0 dikodekan dengan tidak adanya transisi sinyal NRZ-M (Non-Return-to-Zero-Mark): level berubah bila ada bit 1NRZ-S (Non-Return-to-Zero-Space): level berubah bila ada bit 0NRZ bisa unipolar maupun polar

*

*Spektrum NRZ

*Return to Zero (RZ)Bit "1" dinyatakan oleh high signal selama setengah perioda bit dan dinyatakan oleh low signal pada seengah perioda bit berikutnyaMemungkinkan pengambilan informasi clock bila ada deretan 1 yang panjangKelemahanBandwidht yang diperlukan dua kali NRZSulit mengambil informasi clock bila ada deretan nol yang panjangMengandung komponen DC

*AMI (Alternate Mark Inversion) Pseudoternary codeBit "0" dinyatakan sebagai level nolBit "1" dinyatakan oleh level positif dan negatif yang bergantianKarakteristik sinyal hasil pengkodean AMITidak memiliki komponen DC (kelebihan) Tidak memecahkan masalah kehilangan sinkronisasi bila terdapat deretan nol yang panjang

Polaritas level antara dua buah bit 1 yang berurutan berkebalikan

*HDB3Berbasis kode AMI Jumlah nol berurutan yang diperbolehkan maksimum 3Ide dasar: mengganti empat nol berurutan menjadi "000V" atau "B00V""V" adalah pulsa yang menyalahi aturan AMI mengenai perubahan polaritas yang berurutanAturan penggunaan "000V" atau "B00V" adalah sbb:"B00V" digunakan jika sampai pulsa sebelumnya, sinyal mengandung komponen DC (yaitu jumlah pulsa negatif dan pulsa positif tidak sama)"000V" digunakan jika sampai pulsa sebelumnya komponen DC adalah nol (jumlah pulsa negatif sama dengan jumlah pulsa positifPolaritas pulsa "B", yang patuh pada aturan AMI, bisa positif atau negatif dengan tujuan menjamin dua pulsa V berlawanan polaritas

*CMI (Coded Mark Inverted) Berbasis AMIDigunakan pada transmisis kecepatan tinggiBit 1 dikirimkan sesuai dengan aturan AMI yaitu bila ada dua 1 berurutan maka pulsa yang menyatakan keduanya harus berbeda polaritasBit 0 dinyatakan oleh pulsa dengan setengah perioda pulsa pertama dinyatakan oleh tegangan negatif sedangkan setengah perioda pulsa berikutnya dinyatakan oleh tegangan positifKode CMI memiliki karakteristik berikut: Menghilangkan spektrum sinyal pada frekuensi yang sangat rendahClock dapat direcovery dengan mudahBandwidth lebih lebar daripada AMI

*ManchesterBit 1 dinyatakan oleh pulsa yang setengah prioda pertamanya memiliki level high dan setengah perioda sisanya memiliki level lowBit 0 dinyatakan oleh pulsa yang setengah perioda pertamanya memiliki level low dan setengah perioda sisanya memiliki level highJadi setiap bit dinyatakan oleh pulsa-pulsa yang berganti level pada pertengahan bitKarakteristik Manchester coding:Timing recovery mudahBandwidth lebar

*Differential ManchesterSetiap bit dinyatakan oleh pulsa-pulsa yang berubah level di pertengahan bitBit 1 dikodekan dengan tidak adanya transisi level di awal bitBit 0 dikodekan dengan adanya transisi level di awal perioda bit

*B8ZSBerbasis AMIJika ada 8 nol berurutan dan pulsa sebelumnya merupakan pulsa positif maka semua nol itu dikodekan menjadi 000+-0-+Jika ada 8 nol berurutan dan pulsa sebelumnya merupakan pulsa negatif maka semua nol itu dikodekan menjadi 000-+0+-Ada dua pulsa yang melanggar aturan AMIData

*mBnBMemetakan satu blok informasi yang terdiri dari m bits ke dalam n bitsn > m ; biasanya n = m+1Manchester code dapat dilihat sebagai kode 1B2B4B5B digunakan pada FDDI8B10b digunakan pada Gigabit Ethernet64B66B digunakan pada 10G Ethernet

*Untuk mengetahui komponen DC pada sinyal

Regeneration

*Pada transmisi jarak jauh, daya sinyal akan teredam sehingga daya yang sampai di penerima bisa jadi sudah sedemikian lemah sehingga tidak dapat dideteksi lagiPada sistem transmisi analog, digunakan amplifier/repeater untuk menguatkan sinyal yang sudah lemahAmplifier/repeater selain menguatkan input yang berupa sinyal informasi juga akan menguatkan sinyal noisePada penggunaan amplifier/repeater yang berulangkali, efek noise akan terakumulasikan sehingga perbandingan Sinyal dengan Noise (S/N) akan semakin mengecil

*Pada sistem transmisi digital, penguatan sinyal dilakukan menggunakan perangkat yang disebut regenerator (digital amplifier)Suatu regenerator terdiri dari equalizing amplifier, yang mengkompensasi distorsi dan menapis (mem-filter) out-of-band noise, serta sebuah komparator Keluaran komparator akan high jika sinyal input lebih besar daripada Vref, dan akan low jika sinyal input lebih rendah daripada VrefSebuah regenator juga mengandung rangkaian pewaktu (timing) yang berfungsi untuk membangkitkan sinyal clock berdasarkan sinyal input yang diterimaD-flip flop digunakan untuk menentukan apakah sinyal keluaran regenerator high (1) atau low (0) pada saat sinyal clock berada pada kondisi sisi naik (rising edge)Nilai output akan tetap sampai rising edge berikutnyaSinyal hasil regenerasi akan bebas dari noise dan siap ditransmisikan lagi

*

*Jika noise terlalu besar, input terhadap komparator bisa jadi berada di atas Vref walaupun sebenarnya sinyal nol yang sedang dikirimkanAkibatnya akan terjadi kesalahan (error) regenerasi karena yang akan dikeluarkan regenerator adalah sinyal satu padahal seharusnya adalah sinyal nolSebaliknya, jika noise terlalu besar, input terhadap komparator bisa jadi berada di bawah Vref walaupun sebenarnya sinyal satu yang sedang dikirimkanAkibatnya akan terjadi kesalahan regenerasi karena yang akan dikeluarkan regenerator adalah sinyal nol padahal seharusnya adalah sinyal satu

*Frekuensi error tergantung pada level noise atau d.k.l tergantung S/NJika diasumsikan bahwa noise memiliki distribusi amplituda Gaussian, maka error rate (bit error probability) mengikuti kurva error rate vs S/N seperti yang terlihat pada gambarNilai pasti hubungan antara S/N dengan BER berbeda-beda untuk setiap sistem, tetapi bentuk kurva-nya serupaPerhatikan bahwa BER akan turun bila S/N semakin tinggi, sebaliknya BER akan naik bila S/N semakin rendahTransmisi voice PCM memerlukan syarat BER maksimum 10-3, sedangkan transmisi data memerlukan persyaratan BER yang lebih ketat (maksimum 10-9)PePe = Probability of bit error = bit error rate (BER)

SDH dan SONETSDH = Synchronous Digital HierarchySONET = Synchronous Optical Network

*Mari kita lihat kembali PDHPerhatikan bahwa kecepatan keluaran setiap multiplexing tingkat tinggi adalah kira-kira lebih dari 4 kali kecepatan sinyal tributary (bukan tepat 4 kali kecepatan sinyal tributary)Contoh: Kecepatan E-2 adalah 8,448 Mbps (ini tidak sama dengan 4x2,048 Mbps)Pada keluaran masing-masing multiplexer juga ada informasi batas frameKeluaran setiap level merupakan susunan bit interleaved dari setiap sinyal tributaryArtinya, keluaran setiap hirarki tersusun dari satu bit yang berasal dari tributary 1, satu bit dari tributary 2, 3 , 4, lalu dari tributary 1 lagi dst.Ingat: pada PDH, kecepatan masing-masing sinyal tributary boleh berbeda sedikitOleh karena itu, sebelum dimultiplex, kecepatan masing-masing sinyal tributary harus disesuaikan agar ketika dimultiplex akan diperoleh kecepatan yang sesuai pada setiap tingkatPenyesuaian kecepatan ini disebut justification atau stuffingJustification/stuffing dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah bit justifikasi kepada setiap tributaryPada demultiplexer, bit-bit justifikasi ini dihilangkan sehingga rate tributary asli dapat kembali diperolehKondisi yang sama terjadi pada PDH versi Amerika Utara

*Kelemahan PDHPenentuan tributary rate pada proses demultiplexing harus dilakukan secara bertahap akibat adanya justification/stuffingAkhir tahun 80-an telah banyak terpasang serat optik yang interface optiknya belum distandardkanPara peneliti menyadari bahwa diperlukan adanya standard baru yang dapat memenuhi kebutuhan masa depanStandard Eropa dan Amerika tidak kompatibelInterface tergantung pada vendorData rate yang lebih tinggi (di atas 140 Mbps atau 274 Mbps) belum distandardkanUntuk memperoleh multiplex orde tinggi diperlukan banyak perangkat multiplexer

*Pada pertengahan tahun 70-an, ANSI mengawali study mengenai metoda transmisi baru agar penggunaan jaringan optik dan teknologi digital modern lebih efisienSistem ini disebut Synchronous Optical NETwork (SONET) dan untuk digunakan di negara Amerika SerikatPada akhir tahun 80-1n, ITU-T membuat standard sendiri yang berlaku di seluruh dunia yang disebut Synchronous Digital Hierarchy (SDH)SDH dikembangkan dengan cara mengadopsi SONET lalu disesuaikan dengan jaringan EropaBeberapa subset dari rekomendasi SDH yang berasal dari ITU-T dipilih oleh ETSI sebagai standard untuk Eropa Dengan demikian dapat dikatakan bahwa ada dua sistem synchronous optical yang berlaku yaitu SONET di Amerika Serikat dan SDH di EropaPrinsip kerja SONET dan SDH hampir serupa serta menggunakan data rate yang samaSDH dapat me-multiplex tributary PDH maupun tributary yang synchronous

*Synchronous tributariesPlesiochronous tributaries

*Skema multiplexing pada SDHAliran data (transmission data streams) pada SDH disebut synchronous transport modules (STMs) Data rate STM merupakan hasil perkalian dari data rate STM-1 (155.52-Mbps) Aliran data dari STM-1 di-byte interleaved dengan aliran data dari STM-1 yang lain sehingga terbentuk aliran data yang memiliki data rate lebih tinggiTidak ada penambahan informasi framing Byte interleaving artinya, misalnya, sebuah sinyal STM-4 mengandung satu byte (8 bits) yang berasal dari tributary STM-1 yang pertama, kemudian dari yang kedua, ketiga, dan keempat lalu balik lagi dari yang pertama dst. Demultiplexer menerima seluruh frame STM-1 secara independent

*Frame STM-1 diulangi 8000 kali per detik, suatu rate yang sama dengan rate pencuplikan pada PCMHali ini membuat sampel 8-bit speech dapat disimpan di dalam aliran data 155.52-MbpsBila PCM coding disinkronkan sebagai sumber untuk sistem SDH, maka proses demultiplex satu kanal speech dilakukan dengan hanya mengambil 1 byte dari setiap frame STM-1Frame STM-1 mengandung informasi batas frame dan informasi lainnya serta suatu pointer yang memberitahu lokasi tributary di dalam frameJika tributary tidak disinkronkan terhadap frame STM-1, sebuah pointer (berbentuk binary number) yang diletakkan pada lokasi tertentu di dalam frame STM-1 akan menunjukkan lokasi dari setiap tributaryDengan melihat nilai pointer ini maka kita dapat menemukan dengan mudah lokasi sinyal tributary yang diinginkanIni merupakan keunggulan utama SDH dari PDH yang memerlukan step-by-step demultiplexing untuk memisahkan bit-bit informasi dan stuffing di dalam rangka mendapatkan tributary

*Data Rate SONETModul dasar SONET disebut synchronous transport signal level 1 (STS-1)STS-1 memiliki kecepatan 51,840 MbpsSTS-1 dimultiplex secara sinkron dengan STS-1 yang lain untuk memperoleh sinyal dengan orde lebih tinggi (STS-N)Setiap sinyal STS-N memiliki hubungan dengan sinyal optik yang disebut optical carrier (OC-N) untuk keperluan transmisi optikSinyal STS-1 terdiri dari beberapa frameDurasi frame adalah 125 s (muncul sebanyak 8000 kali per detik yang juga sama dengan rate pencuplikan pada PCM)

*

Macam-macam perangkat transmisi

*The Transmission EquipmentsModemsTerminal MultiplexersAdd/drop multiplexersDigital cross-connect systemsRegenerators atau intermediate repeatersOptical line systemWDMOptical amplifiersMicrowave Relay System

*ModemsMerubah sinyal digital menjadi analog dan sebaliknya

*Terminal multiplexersTerminal multiplexer (TM) atau multiplexer (saja) berfungsi untuk menggabungkan sinyal digital dengan tujuan memperoleh bit rate yang lebih tinggi untuk transmisi berkapasitas tinggi

*Add/drop multiplexersAdd/drop multiplexers digunakan untuk mengambil (drop) beberapa kanal dari aliran data kecepatan tinggi atau untuk menyisipkan (add) beberapa kanal ke dalam aliran data berkecepatan tinggi

*

*Digital cross-connect systemsDigital cross-connect (DXC) merupakan node jaringan yang mampu menyusun ulang kanal-kanal yang ada di dalam suatu aliranDXC memungkinkan konfigurasi terhadap jaringan dilakukan secara flexibleFungsi dasar DXC adalah sama dengan sentralDXC mampu men-switch pada orde tinggi (tidak hanya orde 64 Kbps seperti pada sentral biasa) DXC bisa jadi mengandung fungsi redundancy yang dapat secara otomatis mem-bypass bagian link transmisi yang rusakSDH dan SONET sering menggunakan topologi ring untuk mendapatkan keandalan (reliability) yang lebih tinggi

*Optical Line SystemsOptical line systems terdiri dari dua terminal repeaters pada ujung-ujung serat optikFungsinya untuk merubah sinyal elektrik digital menjadi sinyal optik dan sebaliknyaTerminal ini disebut OLT (Optical Line Terminal)Sistem ini terintegrasi ke dalam sistem SONET dan SDHPada PDH, optical line systems merupakan perangkat yang terpisah dan harus dihubungkan dengan interface yang sudah distandardkan

*Sistem transmisi optik memancarkan pulsa-pulsa cahaya ke dalam serat optikPada sistem komunikasi optik dua arah diperlukan dua buah serat optik (masing-masing satu serat untuk setiap arah)Gambar berikut memperlihatkan posisi OLT pada sistem komunikasi optik dua arah

*WDMPerkembangan teknologi laser semikonduktor telah dapat menghasilkan laser dengan bandwidth yang sempit sehingga beberapa sinyal optik dengan panjang gelombang yang berbeda dapat digabungkan ke dalam satu serat optik yang samaProses multiplexing ini disebut wavelength-division multiplexing (WDM)WDM menggunakan optical coupler untuk menggabungkan sinyal-sinyal optik (WDM multiplexer) Sedangkan pada WDM demultiplexer digunakan filter optik untuk memisahkan sinyal-sinyal optik di penerimaWDM dapat meningkatkan kapasitas serat mulai dari 10 sampai 100 kali lipat

*

*Teknologi WDM yang mampu menggabungkan lebih dari 16 panjang gelombang di dalam satu serat disebut Dense WDM (DWDM)

*Optical AmplifiersPenguat sinyal optikPenguatan di lakukan di dalam domain optik (tidak ada konversi ke eletrik dulu)Cahaya yang dipompakan ini mendorong atom erbium untuk melepaskan energinya

*Microwave Relay SystemBerfungsi untuk merubah sinyal digital menjadi gelombang radio dan sebaliknyaBiasanya bekerja pada rentang frekuensi 1 sampai 40 GHzMemerlukan transmisi yang line-of-sightPada frekuensi tinggi, kondisi cuaca mempengaruhi redaman dan kualitas transmisi Mengakibatkan terbatasnya frekuensi yang dapat digunakan serta membatasi jarak transmisi

*