SONET / SDH

SONET/SDH menggunakan teknologi transfer data yang dinamakan Synchronous Transfer Mode (STM). Pada umumnya, SONET/SDH dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelas tergantung dari berapa jumlah Synchronous Transport Signal (STS) yang dipasang, semakin banyak STS yang dipasang maka semakin cepat data rate akan berjalan. Pada Jurnal ini akan dibahas mengenai penjelasan mengenai SONET/SDHdiantaranya, sejarah, cara kerja, frame yang dipakai oleh SONET/SDH, overhead
dan pengaman, topologi jaringan ring SONET, serta contoh pemakaian SONET/SDH di Indonesia.

Dengan diperkenalkannya teknologi PCM sekitar tahun 1960, teknologi telekomunikasi mulai beralih ke digital. Untuk mencukupi kebutuhan akan bandwidth yang semakin meningkat maka dikembangkan SONET sekitar tahun 1980 yang mengatasi kelemahan-kelemahan dari DSn. Berikut keuntungan-keuntungan dari SONET:

1. High transmission rates

Transmissin rate hingga 40 Gb/s dapat dicapai dengan teknologi SONET modern.

2. Simplified add and drop function

Channel dengan bit rate yang rendah dapat diekstrak lalu dimasukkan ke bit-streams yang bekecepatan tinggi di SONET tanpa perlu tambahan multiplexer dan demultiplexer.

3. High availbility and capacity matching

Dengan SONET network providers dapat dengan cepat mengontrol network para customer sesuai dengan keinginan customer. Network provider menggunakan network elements yang terstandardisasi.yang dapat dikontrol dari sentral menggunakan Telecommunication Management Network (TMN) system.

4. Relibility

Jaringan SONET modern dibuat dengan automatic back-up circuit dan mekanisme perbaikan yang berguna untuk mengatasi kegagalan sistem dan untuk memonitor sistem. Sehingga tidak ada kegagalan dari sebuah netrwork element link yang mengakibatkan seluruh network gagal.

5. Future-proff platform for new services

SONET dapat terhubung dengan berbagai platform dengan area yang luas seperti POTS, ISDN, mobile radio, dan data communications (LAN, WAN, dan lain-lainnya). SONET juga dapat mengatasi broadcasting video dan audio melalui ATM.

SONET dikembangkan di Amerika Serikat melalui komite ANSI T1X1.5 pada tahun 1985. Amerika serikat menginginkan data rate mendekati 50 Mbps, sedangkan Eropa menginginkan data rate mendekati 150 Mbps. Hal ini menghasilkan dua nama yang berbeda untuk nama yang sama yaitu SONET (Synchronous Optical Network) dan SDH (Synchronous Digital Hierarchy).
SONET hanya digunakan di US, Canada, dan Jepang. Sedangkan SDH digunakan dinegara-negara sisanya. SDH dibuat beberapa tahun setelah SONET Perbedaan utama antara SONET/SDH adalah asynchronous bit rates yang harus dipetakan (mapped) menjadi SONET/SDH.

JARINGAN SONET

Jaringan SONET merupakan jaringan yang linear. Node dari SONET disebut Add Drop Multiplexers (ADM). Ada dua atau empat penghubung antara ADM yang satu dengan yang lainnya., dengan sepasang penghubung sebagai pelindung dan back-up, hal ini dapat dilihat di gambar 1.

 

Gambar 1. Node SONET

ADM adalah tempat di mana traffic dari data masuk dan keluar. Berikut tabel yang berisi tingkatan kecepatan dari SONET[2]:

Signal Designation Line Rate (Mbps)

SONET SDH Optical
STS-1 STM-0 OC-1 51.85
STS-3 STM-1 OC-3 155.52
STS-12 STM-4 OC-12 622.08
STS-48 STM-16 OC-18 2488.32
STS-192 STM-64 OC-192 9953.28

Tabel 1. Bandwidth SONET/SDH

SONET Frame Structure

Struktur dasar frame dari SONET adalah seperti yang digambarkan pada gambar 2. SInyal ini disebut juga dengan Synchronous Transport Signal (STS). Frame tersebut terdiri dari 9 baris yang masing-masing barisnya dapat mentransmit 90 bytes. Sehingga total dapat mentrnsmit sebesar 810 bytes. Proses mentransmit dilakukan dari kir ke kanan, jadi dimulai dari byte pada baris kiri pojok atas kemudian dilanjutkan baris disebelahnya pada baris yang sama, dan seterusnya sampai 90 bytes pada baris pertama tersebut terkirim semua. Setelah itu dilanjutkan pengiriman pada baris kedua dengan cara yang sama dan seterusnya sampai baris yang kesembilan dikirim.

Hal yang perlu diperhatikan adalah bit yang ditransmit adalah MSB terlebih dahulu baru kemudian LSB, seperti ilustrasi pada gambar 2

  

Gambar 2. Frame STS-1

Bila kita menggunakan 3 buah STS-1 maka akan menjadi STS-3. Dalam STS-3 proses mentransmitnya dilakukan seperti STS-1. yang ditransmit pertama adalah byte pertama dari STS-1 pertama yang disebut A1, kemudian lanjut byte A1 untuk STS-1 yang kedua, kemudian byte A1 untuk STS-1 ketiga, dan seterusnya. Sehingga mengakibatkan data ratenya menjadi 3 kali lipat[3]. Contoh dari frame STS-3 adalah gambar 6. Berikut gambar yang menunjukan multiplexing yang dilakukan di masa ini sesuai dengan pemetaan ATM dan ANSI recommendation TI.105.

STM (Synchronous Transfer Mode)

Transfer data untuk kebutuhan voice dan video transfer tidak bisa disamakan dengan kebutuhan transfer data. Maka dari itu statitiscal multiplexing tidak dapat digunakan untuk kasus transfer voice dan video, hal ini dikarenakan adanya delay. TDM (Time Division Multiplexing) memanfaatkan adanya time slot, setiapjalur yang masuk dimultipleks secara urut berdasarkan urutan waktunya sebesar time slot.

Pada sistem digital time slot merepresentasikan 64 kbps channel. Untuk aplikasi yang membutuhkan bandwidth lebih dari 64 kbps, maka lebih dari satu time slot dapat digunakan. Kapasitas dari sistem transmisi ditentukan oleh jumlah pengguna dan ukuran dari time slot yang digunakan oleh setiap pengguna. Tipe transmisi ini seringkali disebut Synchronous Transfer Mode (STM) 

 

Gambar 5. Multiplexing STM

Gambar diatas menunjukan STM multiplexing. Empat pengguna menjalankan berbagai aplikasi, dan keempat pengguna tersebut terhubung ke satu STM multiplexer, karena setiap time slot dari setiap user dikirimkan secara urut dan tetap dikirimkan walaupun tudak terisi, maka jika sebuah time slot beroperasi pada bandwidth 64 kbps maka output harus memiliki bandwidth minimum sebesar 256 kbps. Ciri utama dari sistem ini adalah waktu menunjukan alamat penerima, karena time slot dikirimkan secara urut.

Pada gambar diatas terdapat empat pengguna, pengguna pertama V yaitu voice connection, pengguna kedua P1 yaitu data connection, pengguna ke tiga kosong, dan pengguna ke-empat P2 data connection. Apabila STM multiplexer mengambil satu time slot setiap 125 µs maka output membutuhkan bandwidth yang cukup untuk membawa empat time slot setiap 125 µs walaupun ada time slot yang kosong.

Sistem multiplexing seperti ini hanya digunakan pada situasi dimana tramsfer data membutuhkan timing yang tepat seperti voice dan circuit emulation services. Pada situasi seperti ini kedua alat pengguna harus mengirim dan menerima data pada interval waktu yang konsatan, sehingga kedua alat menggunakan clock rate yang hampir sama.

Overhead SONET

Overhead SONET terletak pada 3 bit awal dari setiap frame untuk STS-1 Sedangkan pada tingkatan yang lebih tinggi dari STS-1 maka urutan overheadnya akan dibuat secara interleaved (urut secara bergiliran) seperti pada gambar 3 yang merupakan overhead dari STS-3.

 

Gambar 6.Frame STS-3

Berikut fungsi masing-masing overhead:

Overhead byte Function A1, A2 Frame Alignment B1, B2 Quality monitoring, parity bytes D1 to D3 QECC Network management D4 to D12 QECC Network management E1,E2 Voice connection F1 Maintenance J0 Trace identifier K1, K2 Automatic Protection Switching (APS) control S1 Clock quality indicator M0 Transmission error acknowledgment

Tabel 2. Overhead SONET

Section Overhead

• A1, A2 merupakan bytes yang menunjukan start dari SONET frame. A1 byte adalah 1111 0110 dan A2 byte adalah 0010 1000. Isi dari A1 dan A2 tetap sama pada STS-1, STS-N, dan SDH.
• J0 Section Trace merupakan bytes untuk mengirimkan 16 byte data yang berguna untuk me-verifikasi koneksi antara kedua pihak. Setiap bytes dikirimkan secara urut contohnya, byte pertama dibawa di frame pertama dan selanjutnya.
• Section BIP-8 (Bit Interleaved Parity) B1 berguna untuk mengindikasikan bit error rate pada receiving terminal. Setiap bit dari bytes yang ada pada setiap frame sebelumnya diambil dan di tetapkan dengan parity genap. Kemudian parity dikalkulasi setelah dilakukan scrambling dan sebelum dilakukan scrambling. Parity yang ada digunakan untuk menentukan Bit Error Rate (BER) dari frame sebelumnya. Namun penggunaan B1 tidak efektif untuk frame yang besar, hal ini dikarenakan B1 parity dihitung dari seluruh byte yang ada di seluruh frame tidak peduli seberapa besar framenya[5].
• Orderwire E1 terletak pada STS-1 dari STS-N dan biasa disebut sebagai Local OrderWire (LOW). Byte ini digunakkan sebagai voice channel antara dua teknisi, ketika dilakukan ujucoba dan instalasi optical link. E1 memiliki bandwidth sebesar E1.
• Section User Channel F1 terletak pada STS-1 dari STS-N dan digunakan oleh network provider. Byte ini dikirimkan dari bagian ke bagian dalam jalur dan bisa dibaca, dan write oleh setiap Section Terminating Equipment (STE) yang ada pada jalur tersebut.
• Section Data Communication Channel D1, D2 dan D3 merupakan byte yang membentuk communication channel dan hanya terletak pada STS-1 dari STS-N. Ketiga byte ini dianggap menjadi satu 192 kb/s yang berguna sebagai message-based channel untuk alarms, maintenance, control, monitoring, administering dan komunikasi yang dibutuhkan antara STE. Channel ini berguna untuk internally generated, externally generated dan supplier-specific messages.

Line Overhead

• Pointer H1 dan H2 dialokasikan ke sebuah pointer yang mengindikasikan offset di dalam bytes yang berada diantara pointer dan byte pertama dari STE dan SPE.
• Pointer Action Byte H3 digunakan ketika adanya pembenaran frekuensi negatif. Nilai dari H3 tidak didefinisikan ketika tidak ada pembenaran frekuensi negatif.
• Line BIP-8 B2 berfungsi sama seperti byte B1 dalam section overhead. Yang berbeda adalah B2 dihitung dari Overhead dan Synchronous Payload Envelope dari frame sebelumnya sebelum scrambling dan B2 diletakan pada frame yang sekarang sebelum scrambling.
• Automatic Protection Switching (APS) Channel K1 dan K2 adalah byte yang dikirimkan di jalur proteksi yang berfungsi untuk Automatic Protection Switching (APS) signaling pada level entitas dari jalur. K1 dan K2 hanya terletak pada STS-1 dari STS-N. K1 dan K2 juga berfungsi sebagai indikator dari beberapa kegagalan, alarm, dan lain-lainnya.
• Line Data Communication Channel D4-D12 membentuk sebuah communication channel seperti halnya D1-D3 dengan kecepatan 573 kb/s yang berfungsi sebagai message-based channel untuk alarms, maintenance, control, monitoring, administering dan komunikasi yang dibutuhkan. D4-D12 hanya terletak pada STS-1 dari STS.
• Synchronization Status S1 berfungsi untuk menyalurkan synchronization status messages. S1 hanya terletak pada STS-1 dari STS-N. Pada saat ini hanya bit ke 5-8 dari S1 yang digunnakan untuk mengirimkan synchronization status messages. Sedangkan bit ke 1-4 tidak digunakkan. Messages yang dikirimkan mengandung clock quality labels yang memperbolehkan sebuah network element dari SONET untuk melakukan rekonfigurasi ulang referensi sinkronisasi secara otomatis dan menghindari timbulnya time loops secara bersamaan.

• Growth Z1, byte ini masih belum didefinisikan.

• STS-N REI M1 terletak pada STS-1 ketiga dalam sebuah STS-N (N³ 3) dan digunakan sebagai Line Remote Error Indication (REI-L). M1 berfungsi untuk menyampaikan jumlah dari error yang ditemukan oleh byte Line BIP-8 B2. Perhitungan ini memiliki 8xN + 1 legal values, yang dinamakan 0 to 8N errors. Untuk STS-N dengan kecepatan dibawah STS-48, nilai 255-(8xN) yang tersisa dan masuk akal diinterpretasikan sebagai zero errors. Untuk STS-48 dan STS-192 jika line BIP-8 mendeteksi jumlah error melebihi 255, maka jalur REI akan menyampaikan bahwa jumlah error adalah 255.

• Growth Z2 sama seperti Z1 dan disiapkan untuk perkembangan yang ada di masa depan.
• Orderwire E2 memiliki fungsi yang sama dengan E1 untuk section entities. E2 juga disebut Express OrderWire (EOW).

Topologi Jaringan SONET

Pada umunya SONET menggunakan topologi ring. Ring SONET lebih dikenal sebagai self healing rings. Ring SONET menggunakan dua atau lebih jalur transmisi antar node, dan dan node dari SONET biasanya berupa Digital Cross-Connects (DCS) atau Add/Drop Multiplexers (ADM). Berikut tipe-tipe ring SONET :

• Two Fiber Unidirectional

Gambar 7. Two Fiber Unidirectional

Two Fiber Undirectional merupakan topologi ring SONET yang paling mudah diimplementasikan. Semua data dilewatkan jalur working ring, sedangkan standby ring yang digunnakan sebagai pengaman menunggu. Jika ada kegagalan pada jalur working ring maka kedua node yang aktif segera pindah ke jalur standby ring[6].

• Two Fiber Bidirectional

Gambar 8. Two Fiber Biidirectional

Pada topologi ini traffic data berjalan melalui kedua jalur, tetapi setiap jalur dibagi menjadi dua yaitu setengah untuk jalur data dan setengah untuk proteksi. Hal ini mengakibatkan kapasitas transfer data pada setiap jalur menjadi setengah. Jalur proteksi digunakan sebagai jalur alternatif apabila terjadi kegagalan pada jalur utama.

• Four Fiber Bidirectional

Gambar 9. Four Fiber Unidirectional

Four Fiber Unidirectional merupakan topologi terkuat dari ring SONET. Karena topologi ini dapat mengatasi berbagai kegagalan. Setiap jalur active dan standby diduplikasi di topologi ini. Topologi ini biasanya digunakkan oleh perusahaan yang tidak menginginkan adanya kegagalan dalam jaringan.

Data Over SONET

Peningkatan data traffic membutuhkan teknologi untuk menyalurkan Ethernet atau IP ke Physical Layer. Data Over SONET juga dapat disebut Ethernet over SONET (EoS) dan Paket over SONET (POS). Untuk PoS ada dua langkah untuk enkapsulasi:
1. Pertama, IP Packets dienkapsulasi dengan sebuah Point-to-Point Protocol (PPP).
2. Kedua, enkapsulasi ke frame yang mirip High-Data Layer Control.
Frame ethernet dipetakan ke dalam frame yang dipetakan secara GFP kemudian dipetakan melalui rangkaian virtual ke dalam frame-frame SONET.

SONET/SDH Di Indonesia                    

SONET sudah digunakan pada berbagai macam bidang di Indonesia, sebagai contohnya Telkomsel telah menggunakan teknologi STM-1 untuk meningkatkan kapasitas jaringan Jawa-Makassar-Ambon-Papua dengan menggunakan transmisi Satelit IDR (Intermediate Data Rate) mengingat tidak adanya link transmisi Fiber Optic dan Terrestrial. Program peningkatan tersebut dilakukan pada Juli 2008 hingga April 2009. Satu STM-1 setara dengan 63 E1 atau 155 Mbps sedangkan Telkomsel menambahkan STM-1 yang berjumlah 6 buah sehingga total peningkatan kapasitas yang dilakukan adalah setara dengan 378 E1 atau 980 Mbps.

Contoh yang lainnya adalah, Nokia Siemens Network (NSN) yang menawarkan sebuah solusi Dense Wavelength Division Multiplex (DWDM). Jaringan DWDM memberikan bandwidth optik yang lebih besar daripada jaringan serat optik di masa lalu. Serat fiber dibagi dalam kanal-kanal panjang gelombang, yang masing-masing membawa aliran data sendiri-sendiri. Teknologi DWDM dapat diterapkan pada berbagai area jaringan telekomunikasi contohnya LAN, Ethernet, dan SONET/SDH.

Tidak terlepas dari contoh-contoh diatas biasanya sebuah internet service provider biasanya menggunakan teknologi SONET/SDH pada jaringan transmisi data mereka untuk memperkuat jaringannya sehingga pelanggannya tetap dapat menikmati layanan yang terbaik. Hal ini seperti yang dilakukan oleh Telkomsel contoh di atas. Selain Telkomsel, ada provider lain yang menyediakan layanan Ethernet over SONET/SDH yaitu PT Kejora Gemilang Internusa.

Teknologi SONET/SDH yang berbasis pada fiber optik sangat besar peranannya dalam sebuah jaringan. Teknologi SONET/SDH dapat diubah menjadi teknologi DSLAM atau ADSL ataupun Ethernet sehingga teknologi SONET/SDH membuat sebuah jaringan menjadi sangat efisien dan fleksibel. Pengubahan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang dapat mensinkronkan frame dan informasi antara SONET dan ADSL. Dan keuntungan yang lain tentu saja dengan menggunakan SONET/SDH maka bandwidth yang dapat dipakai menjadi meningkat dan jaringan menjadi lebih stabil dan kuat.

Untuk pengguna, SONET/SDH lebih banyak dipakai oleh internet service provider dibandingkan oleh pelanggan. Hal ini dikarenakan bandwidth yang dibutuhkan pelanggan masih belum setinggi bandwidth minimum dari SONET/SDH. Maka dari itu teknologi SONET/SDH hanya dimanfaatkan oleh internet service provider yang membutuhkan bandwidth besar seperti Telkomsel.