Jumat, 09 November 2012

Minggu, 06 Maret 2011

Power Factor Correction


Power Factor Correction


Perbaikan faktor kerja adalah suatu usaha atau langkah langkah untuk dapat mencapai system kelistrikan yang optimal. Power factor yang buruk dapat merugikan suatu sistem kelistrikan. Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan dengan adanya factor kerja yang buruk atau rendah adalah :

1. Daya terpasang listrik PLN ( KVA) tidak dapat optimal. Jika beban yang ada sudah mencapai batas arus yang diijinkan . maka tidak dapat menambah beban listrik lagi sedangkan kw yang terpakai masih dibawah daya terpasang.

2. Dengan power factor yang rendah akan dikenakan penalty / denda dari PLN yang nilai rupiah / kvarh nya cukup tinggi. Hal ini karena sudah melebihi ketentuan yang distandarkan dari PLN yaitu sebesar 0,85.

3. Dengan power factor yang rendah maka arus menjadi lebih tinggi. Dengan arus yang tinggi ini akan menjadikan kabel lebih panas karena energi yang terbuang karena arus . sesuai dengan rumus I Rt . maka dengan tahanan kabel yang tetap dan arus yang melewati kabel berbanding lurus dengan panas yang dikeluarkan.

4. Jika instalasi dengan kabel penghantar yang panjang dan jauh maka akan menyebabkan tegangan jatuh ( V ) semakin besar diujung beban . Tegangan jatuh berbanding lurus dengan arus yang melewati penghantar.

Dengan keempat kerugian yang ditimbulkan oleh karena power factor yang rendah maka diupayakan memperbaikinya dengan memasang capasitor bank.
Bagaimanakah konsep dasar sehingga dengan pemasangan kapasitor bank dapat memperbaiki factor kerja dari suatu sistem kelistrikan ? Hal itu dapat dijelaskan sebagai berikut:

- Beban beban yang mempunyai kecenderungan memiliki cosphi kurang dari satu tertinggal ( leaging) adalah beban beban listrik yang mempunyai unsur lilitan dan inti besi. Semisal lampu tabung denga ballastnya, motor motor listrik, las listrik dan transformator regulator.

- Sehingga daya listrik yang dipakai untuk mengoperasikan peralatan tersebut terdiri dari dua unsur yaitu daya aktif dan daya reaktif.

- Daya aktif adalah daya yang terpakai yang terukur dengan kilowattmeter. Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter.

- Sedangkan daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetic sehingga timbul magnetisasi. Dan daya ini dikembalikan ke system karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri.

Capasitor bank adalah sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah Kvar ( Kilovolt ampere reaktif ) meskipun didalamnya terkandung / tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif ( leading ). Sehingga mempunyai sifat mengurangi / menghilangkan terhadap sifat induktif ( leaging ) .Dengan Dasar inilah Nilai power factor diperbaiki.



Power Factor angle
Active Power
Apparent Power
Reactive Power
j





Power factor : cos j =
kW
kVA


MENGHITUNG DAYA REAKTIF YANG DIPERLUKAN UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR KERJA

Berapakah kapasitas daya reaktif yang diperlukan untuk memperbaiki system instalasi agar dicapai power factor yang diinginkan .Ada beberapa metode yang bisa digunakan yaitu :

1. Metode tabel Cos Phi

Metoda ini menggunakan table cos phi (terlampir).Data yang diperlukan adalah daya beban puncak dan factor daya (cos phi )
Contoh :
Sebuah instalasi pabrik memiliki factor daya 0,7 untuk beban puncak 600 kw jika factor daya yang diinginkan menjadi 0,93 diperlukan daya kapasitor sebesar :
Dari tabel didapat angka : 0,62
Maka daya reaktif yang diperlukan = 0,62 x 600 kw = 372 kvar

2. Pembacaan Kvarh meter

Dengan uji petik pembacaan Kvarh meter analog pada beban puncak
Data yang diperlukan adalah Ratio CT, Ratio PT dan Rev./kvarh
Contoh :
Pembacaan putaran piringan kvarh meter setiap 10 putaran adalah 60 dtk. CT Ratio 20/5 A, PT Ratio 20 / 0,1 KV dan rev / kvarh = 900 putaran / kvarh
Daya reaktif yang diperlukan :

CT ratio ( 4)x PT ratio(200) x 3600 dt /60 dtk x 10 putaran
-----------------------------------------------------------------------
900 putaran / Kvarh

= 480.000 / 900 = 533 kvar
3. Pembacaan ampere dan cos phi

Dengan pembacaan ampere meter pada beban puncak dan pembacaan power factor pada beban puncak. Contoh =

Besar arus rata rata pada beban puncak 1000 Ampere
Power factor pada beban puncak 0,8 tertinggal (cosphi 1 )
Power factor yang direncanakan 1 ( cos phi 2 )

Q = 3 x VL x ( I sin phi 1 – I cos phi 1 x sinphi 2 )
-------------------------
Cos phi 2

Q = 1,732 x 400 V x ( 1000 x 0,6 - 1000 x 0,8 x 0 )
-----------------
1
Q = 692 x 600
Q = 415 Kvar

4.Pembacaan kw dan cos phi

Metode ini bersifat global yang diperkirakan power factor target cosphi 1
Dengan rumus dasar :

KVA = KW + KVAR

KVAR = KVA - KW

Contoh : Beban maksimum 400 kw pada cos phi 0,8
Beban dihitung KVA = 400/ 0,8 = 500

KVAR = 500 - 400 = 250.000 - 160.000 = 90.000

= 300 KVAR
Jika target power factor yang diharapkan kurang dari satu maka dapat menggunakan rumus :
Cos phi 1 ( awal ) = 0,8
Cos phi 2 (target) = 0,95
Daya aktif = 400 kw
Rumus =

Kvar = Kw ( tan phi 1 - tan phi 2 )
1 1
Kvar = Kw ( ---------- -1 - ---------- - 1 )
Cosphi 1 cosphi 2

1 1
= 400 ( ---------- -1 - ---------- - 1 )
0,8 0,95

= 400 ( 0,75 - 0,33 )

= 168 Kvar


5. Pembacaan rekening/tagihan listrik

Metode ini memerlukan data dari kwitansi selama satu periode (misalnya 1 tahun ). Kemudian data diambil dari pembayaran denda kvar tertinggi. Data lain yang diperlukan adalah jumlah waktu pemakaian.

Kvarh tertinggi 63504
Q = ------------------------ = ------------- = 265 Kvar
Waktu pemakaian 8 jam x 30 hari





Aparrent power
Active Power
Reactive power
New Apparent Power
j 1
j 2
After correction

Before correction



METODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR


Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Global compensation

Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP )
Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.


2. Sectoral Compensation
Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan.

3. Individual Compensation

Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih efektif dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode diatas


HARMONIC WAVE ( GELOMBANG HARMONIC )

Beban listrik di industri dapat dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu
- Beban linier Yang dimaksud dengan beban linier adalah beban beban listrik yang tidak menimbulkan distorsi gelombang frekuensi . Hingga jika dilihat dari spectrum gelombang arus dan tegangan tidak nampak gelombang dengan frekuensi yang lain. Misalnya motor listrik induksi , pemanas , pijar dan lain lain




- Beban non linier Yang dimaksud beban non linier adalah beban beban listrik yang dapat menimbulkan distorsi arus dan tegangan sehingga bentuk gelombang sudah tidak lagi sempurna sinusoida melainkan bisa dilihat seperti gambar. Frekuensi lain yang mucul akibat hal ini yang dinamakan gelombang harmonic. Beban beban listrik yang mengandung harmonic tinggi antara lain mesin las listrik, inverter, soft starter, motor motor DC, UPS, trafo saturasi,tanur listrik


Dari kedua jenis beban ini beban non linier inilah yang dapat merusakkan kapasitor bank jika harmonic yang dihasilkan peralatan listrik berlebihan. Satuan haromic dalam prosen diukur dengan menggunakan alat ukur khusus ( Power quality meter ). Jenis kapasitor yang akan digunakan juga tergantung sampai seberapa besar Total daya peralatan yang mengandung harmonic dibandingkan dengan total daya trafo dalam satuan persen. Pada batas tertentu diatas 15 % maka harmonic ini dapat berpotensi merusakkan kapasitor .





Selain dapat berpotensi merusakkan kapasitor harmonic ini juga dapat menyebabkan :
1. Menaikkan rugi rugi panas pada motor , transformator dan generator sehingga menurunkan rendemen dari peralatan tersebut.
2. Combinasi parallel antara beban dan kapasitor dapat menimbulkan resonansi yang sifatnya memperkuat harmonic.dan berbahaya bagi peralatan elektronik.
3. Karena harmonic berpengaruh terhadap flux motor sehingga menimbulkan mekanikal vibrasi , noise dan ripple pada torsi motor.
4. Karena terpengaruh harmonic interference maka peralatan proteksi yang sifatnya elektronik dapat terpengaruh dan dapat mengalami kegagalan.
5. Karena gelombang arus dan tegangan sudah terdistorsi dengan harmonic maka pengukuran dengan instrument listrik bisa tidak lagi akurat karena gelombang arus dan tegangan sudah tidak sinusoida murni.

Bagi peralatan peralatan elektronik vital sangat diperlukan peralatan pencegah harmonic buruk yaitu dengan memasang Filter harmonic yang bekerja menghilangkan gelombang harmonic.



Gambar : Filter Harmonic


Sedang untuk pengaman kapasitor dipasang kapasitor yang mempunyai tegangan kerja lebih tinggi sampai 525Volt dan kapasitas lebih tinggi.

Sebagai contoh : Kapasitor dengan daya 50 Kvar dengan tegangan 470 Volt dipasang pada jaringan 415 Volt maka kapasitas capasitor turun menjadi :

V2
P2 = --------- x P1
V1

= 415 V
------------ x 50 Kvar =kurang lebih 40 Kvar
470 V

Dan Jika harmonic sudah mencapai nilai tinggi hingga kapasitor tegangan 470 V masih terlalu rendah tegangannya , maka dapat digunakan Detuned Reactor.
Detuned reactor adalah coil impedansi yang dipasang seri dengan kapasitor bank yang telah dinaikkan range tegangannya menjadi 525 V.

Pemasangan Detuned Reactor akan memberikan keuntungan :
- Melindungi kapasitor dari kerusakan akibat kelebihan tegangan / arus karena harmonic yang terlalu tinggi.
- Dapat menurunkan prosentase harmonic pada jaringan.


Komponen komponen yang terdapat pada panel kapasitor antara lain :

1. Main switch / load Break switch

Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel . Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.Mains switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban .
Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh :

Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan 600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.


2. Kapasitor Breaker.

Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.
Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumus

I n = Qc / 3 . VL

Sebagai contoh : masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.

Selain breaker dapat pula digunakan Fuse , Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.


3. Magnetic Contactor

Magnetic contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor mempunyai arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan magnetic contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian magnetic contactor lebih lama.


5. Kapasitor Bank

Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif..yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt.


6. Reactive Power Regulator

Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12 steps sampai 18 steps.

Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain :

- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan magnetic contactor secara manual.
- Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button.
- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambein temperature dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor , kontaktor dan kabel penghantar mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat.setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatic berhenti.




DESIGN DAN PERENCANAAN PANEL KAPASITOR

Suatu pabrik mempunyai parameter listrik sebagai berikut :

Pada beban puncak / full operasional terbaca :
Ampere : 1200 Ampere
Tegangan : 385 Volt AC
Cos phi : 0,75 ( cosphi 1 ) = sin phi 1 : 0,661
Kw meter : 600 Kw
Cos phi yang ditargetkan : 0,96 (cosphi 2 ) = sin phi 2 : 0,28

Perhitungan dengan rumus :

Ic = ( Arus Maksimum x sin phi 1) – ( Arus maksimum x cos phi 1 x sin phi 2 )
-----------------------------------------
Cos phi 2


= ( 1200 x 0,661 ) - ( 1200 x 0,75 x 0,28 )
-----------------------
0,96
= 793 ,2 - 262,5
= 530,7 Ampere Reaktif

Qc = 3 x VL x Ic
= 1,732 x 385 x 530,7
= 353,88 Kvar = 354 Kvar

Kapasitor yang dibutuhkan :
Tegangan kerja kapasitor 415 V ( V 2 )
Tegangan jala jala terukur 385 V ( V1 )
Daya reaktive terhitung 354 Kvar ( Q1 )
Daya Reaktive Kebutuhan ( Q2) ?

Q 1 354
Q 2 = ------------------ = ------------------ = 411,6 Kvar = 420 Kvar
( V1 / V2 ) ( 385/ 415 )


Jadi kebutuhan daya reaktif aktualnya 420 Kvar

1. Mains switch yang digunakan sebesar :

MS = 1,25 x I c = 1,25 x 530 Ampere = 662 Ampere
Bisa dipilih antara kapasitas switch 630 A atau 800 A
Selain Load break switch ( LBS ) bisa digunakan MCCB atau fuse

2. Regulator yang di pilih mempunyai 12 steps dengan perhitungan
10 Kvar x 1 steps , 20 kvar x 1 steps , 30 Kvar x 1 steps dan 40 Kvar 9 steps = 10 + 20 + 30 + 360 = 420 Kvar

Current transformer yang dipakai 600 / 5 A atau menggunakan Current transformer yang sudah ada di panel MDP berapapun ampernya, Reactive power regulator dapat menyesuaikan settingan.

3. Pemutus tenaga yang digunakan bisa menggunakan MCCB atau Fuse
Untuk 10 Kvar = 20 Ampere ( fuse 25 Ampere)
Untuk 20 Kvar = 40 Ampere ( fuse 50 Ampere )
Untuk 30 KVar = 60 Ampere ( fuse 80 Ampere )
Untuk 40 Kvar = 80 Ampere ( fuse 100 Ampere)

Dianjurkan memilih breaker dengan breaking capacity yang tinggi minimal 25 KA.

4. Magnetic contactor yang digunakan untuk kapasitor
10 Kvar = 20 Ampere
20 Kvar = 40 Ampere
30 Kvar = 60 Ampere
40 Kvar = 80 Ampere
Rating ampere kontaktor kondisi pada AC 3 bukan AC1

5. Kapasitor bank yang digunakan pada tegangan jaringan 400/415 V
10 Kvar 1 unit
20 Kvar 1 unit
30 Kvar 1 unit
40 Kvar 9 unit


6. Busbar utama untuk kapasitas 600 Ampere menggunakan ukuran
8 x 50 mm = 400 mm 2 (batang tembaga ).Untuk busbar main switch menggunakan ukuran 10 x 30 mm = 300 mm2

7. Kabel Power kapasitor bank menggunakan kabel NYA / NYAF
10 Kvar = 6 mm 2
20 Kvar = 10 mm 2
30 Kvar = 16 mm 2
40 Kvar = 25 mm 2

Additional komponen :

- Exhaust fan 60 watt 220 V + Thermostat
- Selektor auto manual
- Push button on – off
- Pilot lamp
- Mcb control / fuse control
- Cover pertinax 2 mm

Box panel yang digunakan ukuran :

Tinggi : 200 cm
Panjang : 150 cm ( 2 pintu )
Tebal / dalam : 75 cm
Tebal plat : 1,8 mm – 2 mm
Warna : Grey RAL 7032
Cat : Powder Coating

Langkah perakitan dan instalasi :

1. Atur dan pasang dudukan Main Switch, MCCB , Magnetic contactor , dan kapasitor bank
2. Ukur dan setting dudukan untuk busbar utama
3. Ukur dan setting untuk busbar mains switch
4. Lubangi busbar dan cat sesuai dengan urutan RST
5. Lubangi dudukan plat untuk pasang Main switch ,MCCB,Kontaktor dan kapasitor
6. Lubangi pintu panel sesuai gambar rencana untuk Modul regulator ,pilot lamp, push button dan selector auto manual.
7. Pasang semua komponen pada tempatnya sesuai gambar
8. Instalasi Kabel Power dari Busbar , MCCB, Magnetic contactor sampai Kapasitor bank.gunakan sleve kabel untuk menandai phasenya.
9. Instalasi kabel kontrol, dianjurkan menggunakan kabel merah warna standar untuk rangkaian kontrol AC) kabel schoon merah untuk menandai Phase dan Kabel schoon biru untuk menandai neutral. Untuk RST menggunakan kabel shoon merah,kuning , biru
10. Instalasi kabel kontrol menggunakan marking kabel untuk kemuda
Han identifikasi dan pemeliharaan.


Langkah langkah Test Commisioning Panel Kapasitor

1. Tarik kabel Power utama NYY 3 x 1 x 300 mm dari main switch dipanel kapasitor sampai breaker outgoing / busbar panel MDP.
2. Tarik dan instalasi kabel Neutral NYAF 6 mm
3. Tarik kabel grounding dengan ukuran minimal BC 50 mm
4. Tarik kabel instalasi kontrol Current transformer dengan menggunakan kabel NYM 2 x 4 mm , jika jarak antara panel kapasitor dengan panel MDP lebih dari 10 meter maka kabel kontrol Current transformer diperbesar menjadi NYM 2 x 6 mm.
5. Cek ulang penyambungan kabel power dan kabel CT pastikan sudah sesuai urutan dan polaritasnya.
6. Cek dengan ohmmeter antara busbar dengan busbar, dan antara busbar dengan body atau grounding.
7. Semua switch baik main switch , MCCB , mcb kontrol dan selector switch dalam keadaan off.
8. Masukkan tegangan power ke panel Kapasitor. Catat tegangan kerja dan amati.
9. Masukkan main switch diikuti oleh mccb step by step.
10. Naikkan MCB control untuk mengoperasikan modul regulator.
11. Setting C / K regulator dengan rumus :
Ampere step pertama 16 ampere
C/K = ------------------------------- = --------------- = 0,13
Ratio CT arus 600/5

12. Setting power factor target pada cos phi 0,96
13. Setting program step utama pada : 1:2:3:4:4:4
14. Setting program stepping capasitor Normal / circular
15. Setelah selesai baca parameter power factor saat itu. Biasanya menunjukkan antara paling rendah 0,65 sampai 0,85. Jika terbaca dibawah 0,5 dimungkinkan terjadi salah koneksi kabel sensor ke regulator / salah fase
16. Selektor dipindah diposisi manual. Pada posisi manual ini semua perintah kontaktor dioperasikan dari push button.
17. Tekan push button satu persatu bergantian. Cek ampere masing masing phase dari kapasitor .Idealnya seimbang jika terjadi ketidak seimbangan terlalu jauh . Terjadi kerusakan pada kapasitor ,bisa juga terjdi pada kontaktor hingga tidak kontak.
18. Baca dan amati besaran ampere yang mengalir apakah sudah sesuai dengan rating ampere yang tertera dalam kapasitas kapasitor.
19. Setelah semua steps diperiksa dan tidak ada kelainan berarti, maka selector dipindah ke posisi auto.
20. Dalam keadaan auto ini steps steps kapasitor akan masuk dengan sendirinya menyesuiakan besaran kvar yang dibutuhkan.
21. Amati perubahan pada tampilan cosphi meter minimal hasil akhir sesuai dengan target atau mendekati dari target.
22. Test thermostat dengan memanasinya pakai korek api, beberapa saat setelah thermal setting terlampaui maka exhaust fan harus bekerja.
23. Test commissioning telah selesai.


Bagaimanakah system operasional panel kapasitor bisa bekerja secara otomatis ?

Hal tersebut dapat diterangkan sebagai berikut :

- Dalam modul Reactive Power Regulator mempunyai input CT dan input tegangan, sehingga bisa terbaca arus, tegangan , power factor, KVA, KW dan KVAR,parameter ini tidak selalu ditampilkan dalam layar akan tetapi selalu terbaca dalam proses internal modul Dan parameter Kvar ini yang dipakai sebagai acuan berapa steps dan berapa Kvar yang masuk kesistem agar power factor mencapai target. Waktu tunda dan model rotasi dari steps by stepas dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.
- Jika pada saat beban awal mempunyai power factor yang rendah dengan beban rendah maka yang terhitung dalam modul regulator bukan berapa ampere beban atau berapa power factor beban melainkan berapa kvar yang diperlukan untuk mencapai nilai target power factor. Maka kapasitor tidak akan masuk bila nilai kvar yang dibutuhkan dibawah nilai minimum Kvar yang tersedia.
- Jika pada suatu saat beban bertambah besar dimana beban ini mengandung beban induktif antara lain lampu mercury, Motor motor listrik, AC dll. Maka dalam modul akan mendeteksi Kva menjadi lebih besar maka steps step kontaktor akan masuk memberikan masukan daya reaktif yang dibutuhkan . Karena Kapasitor mempunyai sifat kapasitif sebagai penyeimbang sifat induktif maka power factor dari beban sudah diperbaiki mendekati power factor target.
- Demikian juga sebaliknya jika beban berkurang maka nilai kvar yang disupply kapasitor menjadi berlebihan, hal ini segera dideteksi oleh modul regulator dan segera mengurangi pasokan beban kapasitif , sehingga power factor kembali normal mendekati target.

Contoh perhitungan :

Berapakah nilai Kvar yang dibutuhkan agar power factor dapat mencapai cos phi =1 dan berapakah nilai cosphi total bila terdapat beban beban sebagai berikut :

- 1 buah motor exhaust fan dengan Daya input : 10 kw cos phi 0,8 = 12,5 Kva
- 10 buah lampu mercury dengan daya input total 5 kw cos phi 0,5 = 10 Kva
- 5 buah motor compressor dengan daya input total 7 kw cos phi 0,7= 10 Kva

Dengan menggunakan rumus

Kva = Kw + Kvar

Kvar = Kva - kw

Kvar = 32,5 Kva - 22 Kw

= 7,56 Kvar


Kw 22
Cos phi total = ------------ = ---------- = 0,676
Kva 32,5

Rabu, 11 November 2009

DNS SERVER

* 202.152.254.246
* 202.154.1.2
* 202.152.254.245
- 202.134.2.5
- 202.138.224.2
- 202.155.0.15
- 202.146.255.5
202.73.99.8,
61.247.0.8,
208.67.222.222,
208.67.220.220,
202.138.224.2, 4.2.2.1,
131.161.247.231,
63.226.12.96,
207.225.209.66,
202.73.99.8,
202.158.3.6

Senin, 15 Juni 2009

DWDM ( Dense Wavelength Division Multiplexing )



Introducing DWDM

The following discussion provides some background on why dense wavelength division multiplexing (DWDM) is an important innovation in optical networks and what benefits it can provide. We begin with a high-level view of the segments of the global network and the economic forces driving the revolution in fiber optic networks. We then examine the differences between traditional time-division multiplexing (TDM) and wavelength division multiplexing (WDM). Finally, we explore the advantages of this new technology.

Global Network Hierarchy

It is the nature of modern communications networks to be in a state of ongoing evolution. Factors such as new applications, changing patterns of usage, and redistribution of content make the definition of networks a work in progress. Nevertheless, we can broadly define the larger entities that make up the global network based on variables such as transport technology, distance, applications, and so on.

One way of describing the metropolitan area network (MAN) would be to say that it is neither the long-haul nor the access parts of the network, but the area that lies between those two (see Figure 1-1).


Figure 1-1: Global Network Hierarchy


Long-Haul Networks

Long-haul networks are at the core of the global network. Dominated by a small group of large transnational and global carriers, long-haul networks connect the MANs. Their application is transport, so their primary concern is capacity. In many cases these networks, which have traditionally been based on Synchronous Optical Network (SONET) or Synchronous Digital Hierarchy (SDH) technology, are experiencing fiber exhaust as a result of high bandwidth demand.

Access Networks

At the other end of the spectrum are the access networks. These networks are the closest to the end users, at the edge of the MAN. They are characterized by diverse protocols and infrastructures, and they span a broad spectrum of rates. Customers range from residential Internet users to large corporations and institutions. The predominance of IP traffic, with its inherently bursty, asymmetric, and unpredictable nature, presents many challenges, especially with new real-time applications. At the same time, these networks are required to continue to support legacy traffic and protocols, such as IBM's Enterprise System Connection (ESCON).

Metropolitan Area Networks

Between these two large and different networking domains lie the MANs. These networks channel traffic within the metropolitan domain (among businesses, offices, and metropolitan areas) and between large long-haul points of presence (POPs). The MANs have many of the same characteristics as the access networks, such as diverse networking protocols and channel speeds. Like access networks, MANs have been traditionally SONET/SDH based, using point-to-point or ring topologies with add/drop multiplexers (ADMs).

The MAN lies at a critical juncture. On the one hand, it must meet the needs created by the dynamics of the ever-increasing bandwidth available in long-haul transport networks. On the other hand, it must address the growing connectivity requirements and access technologies that are resulting in demand for high-speed, customized data services.

Metropolitan and Long-Haul Networks Compared

There is a natural tendency to regard the MAN as simply a scaled-down version of the long-haul network. It is true that networks serving the metropolitan area encompass shorter distances than in the long-haul transport networks. Upon closer examination, however, these differences are superficial compared to other factors. Network shape is more stable in long-haul, while topologies change frequently in the MAN. Many more types of services and traffic types must be supported in MANs, from traditional voice and leased line services to new applications, including data storage, distributed applications, and video. The long-haul, by contrast, is about big pipes.

Another important way in which metropolitan networks today differ from trunk-oriented long haul networks is that they encompass a collection of low bit-rate asynchronous and synchronous transmission equipment, short loops, small cross-sections, and a variety of users with varying bandwidth demands. These fundamental differences between the two types of networks have powerful implications for the requirements in the metropolitan domain. Protocol and speed transparency, scalability, and dynamic provisioning are at least as important as capacity, which rules in the long-haul market.

An Alternative View

The preceding breakdown of the global network represents a somewhat simplified view. In reality, the lines between the domains are not always so clear-cut. Long-haul and metropolitan networks are sometimes not clearly delineated; the same holds true for the access and metropolitan domains.

Furthermore, other views of the global network exist. One, for example, defines the access network as part of, rather than separate from, the MAN, while also including enterprise connectivity in the metropolitan domain. In this view, the metropolitan market breaks down as follows:

Economic Forces

As we enter the twenty-first century, it goes without saying that information services have permeated society and commerce. Information, while still a tool, has become a commodity in itself. Yet the universal acceptance and ubiquitous adoption of information technology systems has strained the backbones on which they were built. High demand—coupled with high usage rates, a deregulated telecommunications environment, and high availability requirements—is rapidly depleting the capacities of fibers that, when installed 10 years ago, were expected to suffice for the foreseeable future.

Bandwidth Demand

The explosion in demand for network bandwidth is largely due to the growth in data traffic, specifically Internet Protocol (IP). Leading service providers report bandwidths doubling on their backbones about every six to nine months. This is largely in response to the 300 percent growth per year in Internet traffic, while traditional voice traffic grows at a compound annual rate of only about 13 percent (see Figure 1-2).


Figure 1-2: Data Traffic Overtakes Voice Traffic


At the same time that network traffic volume is increasing, the nature of the traffic itself is becoming more complex. Traffic carried on a backbone can originate as circuit based (TDM voice and fax), packet based (IP), or cell based (ATM and Frame Relay). In addition, there is an increasing proportion of delay sensitive data, such as voice over IP and streaming video.

In response to this explosive growth in bandwidth demand, along with the emergence of IP as the common foundation for all services, long-haul service providers are moving away from TDM based systems, which were optimized for voice but now prove to be costly and inefficient. Meanwhile, metropolitan networks are also experiencing the impact of growing congestion, as well as rapidly changing requirements that call for simpler and faster provisioning than is possible with older equipment and technologies. Of key importance in the metropolitan area is the growth in storage area networks (SANs), discussed in the "Storage Area Networks" section.

Competition and Reliability

While the demand for bandwidth is driven largely by new data applications, Internet usage, and the growth in wireless communications, two additional factors come into play: competition and network availability.

The telecommunication sector, long a beneficiary of government regulation, is now a highly competitive industry. Competition was first introduced into the U.S. long-distance market in 1984, and the 1996 Telecommunications Reform Act is now resulting in an increasingly broad array of new operators. These new carriers are striving to meet the new demand for additional services and capacity.

There are two main effects on the industry from competition:

As telecommunications and data services have become more critical to business operations, service providers have been required to ensure that their networks are fault tolerant. To meet these requirements, providers have had to build backup routes, often using simple 1:1 redundancy in ring or point-to-point configurations. Achieving the required level of reliability, however, means reserving dedicated capacity for failover. This can double the need for bandwidth on an already strained infrastructure (see Figure 1-3).


Figure 1-3: Reserving Bandwidth Reduces Overall Capacity


Options for Increasing Carrier Bandwidth

Faced with the challenge of dramatically increasing capacity while constraining costs, carriers have two options: Install new fiber or increase the effective bandwidth of existing fiber.

Laying new fiber is the traditional means used by carriers to expand their networks. Deploying new fiber, however, is a costly proposition. It is estimated at about $70,000 per mile, most of which is the cost of permits and construction rather than the fiber itself. Laying new fiber may make sense only when it is desirable to expand the embedded base.

Increasing the effective capacity of existing fiber can be accomplished in two ways:

  • Increase the bit rate of existing systems.
  • Increase the number of wavelengths on a fiber.

Increase the Bit Rate

Using TDM, data is now routinely transmitted at 2.5 Gbps (OC-48) and, increasingly, at 10 Gbps (OC-192); recent advances have resulted in speeds of 40 Gbps (OC-768). The electronic circuitry that makes this possible, however, is complex and costly, both to purchase and to maintain. In addition, there are significant technical issues that may restrict the applicability of this approach. Transmission at OC-192 over single-mode (SM) fiber, for example, is 16 times more affected by chromatic dispersion than the next lower aggregate speed, OC-48. The greater transmission power required by the higher bit rates also introduces nonlinear effects that can affect waveform quality. Finally, polarization mode dispersion, another effect that limits the distance a light pulse can travel without degradation, is also an issue. These characteristics of light in fiber are discussed further in the "Optical Fibers" section.

Increase the Number of Wavelengths

In this approach, many wavelengths are combined onto a single fiber. Using wavelength division multiplexing (WDM) technology several wavelengths, or light colors, can simultaneously multiplex signals of 2.5 to 40 Gbps each over a strand of fiber. Without having to lay new fiber, the effective capacity of existing fiber plant can routinely be increased by a factor of 16 or 32. Systems with 128 and 160 wavelengths are in operation today, with higher density on the horizon. The specific limits of this technology are not yet known.

Time-Division Multiplexing

Time-division multiplexing (TDM) was invented as a way of maximizing the amount of voice traffic that could be carried over a medium. In the telephone network before multiplexing was invented, each telephone call required its own physical link. This proved to be an expensive and unscalable solution. Using multiplexing, more than one telephone call could be put on a single link.

TDM can be explained by an analogy to highway traffic. To transport all the traffic from four tributaries to another city, you can send all the traffic on one lane, providing the feeding tributaries are fairly serviced and the traffic is synchronized. So, if each of the four feeds puts a car onto the trunk highway every four seconds, then the trunk highway would get a car at the rate of one each second. As long as the speed of all the cars is synchronized, there would be no collision. At the destination the cars can be taken off the highway and fed to the local tributaries by the same synchronous mechanism, in reverse.

This is the principle used in synchronous TDM when sending bits over a link. TDM increases the capacity of the transmission link by slicing time into smaller intervals so that the bits from multiple input sources can be carried on the link, effectively increasing the number of bits transmitted per second (see Figure 1-4).


Figure 1-4: TDM Concept


With TDM, input sources are serviced in round-robin fashion. Though fair, this method results in inefficiency, because each time slot is reserved even when there is no data to send. This problem is mitigated by the statistical multiplexing used in Asynchronous Transfer Mode (ATM). Although ATM offers better bandwidth utilization, there are practical limits to the speed that can be achieved due to the electronics required for segmentation and reassembly (SAR) of ATM cells that carry packet data.

SONET and TDM

The telecommunications industry adopted the Synchronous Optical Network (SONET) or Synchronous Digital Hierarchy (SDH) standard for optical transport of TDM data. SONET, used in North America, and SDH, used elsewhere, are two closely related standards that specify interface parameters, rates, framing formats, multiplexing methods, and management for synchronous TDM over fiber.

SONET/SDH takes n bit streams, multiplexes them, and optically modulates the signal, sending it out using a light emitting device over fiber with a bit rate equal to (incoming bit rate) x n. Thus traffic arriving at the SONET multiplexer from four places at 2.5 Gbps will go out as a single stream at 4 x 2.5 Gbps, or 10 Gbps. This principle is illustrated in Figure 1-5, which shows an increase in the bit rate by a factor of four in time slot T.


Figure 1-5: SONET TDM


The original unit used in multiplexing telephone calls is 64 kbps, which represents one phone call. Twenty-four (in North America) or thirty-two (outside North America) of these units are multiplexed using TDM into a higher bit-rate signal with an aggregate speed of 1.544 Mbps or 2.048 Mbps for transmission over T1 or E1 lines, respectively.The hierarchy for multiplexing telephone calls is shown in Table 1-1.


Table 1-1: Telco Multiplexing Hierarchy

Signal Bit Rate Voice Slots

DS0

64 kbps

1 DS0

DS1

1.544 Mbps

24 DS0s

DS2

6.312 Mbps

96 DS0s

DS3

44.736 Mbps

28 DS1s


These are the basic building blocks used by SONET/SDH to multiplex into a standard hierarchy of speeds, from STS-1 at 51.85 Mbps to STS-192/STM-64 at 10 Gbps. Table 1-2 shows the relationship between the telco signal rates and the most commonly used levels of the SONET/SDH hierarchy (OC-768 is not yet common).


Table 1-2: SONET/SDH Multiplexing Hierarchy

Optical Carrier SONET/SDH Signal Bit Rate Capacity

OC-1

STS-1

51.84 Mbps

28 DS1s or 1 DS3

OC-3

STS-3/STM-1

155.52 Mbps

84 DS1s or 3 DS3s

OC-12

STS-12/STM-4

622.08 Mbps

336 DS1s or 12 DS3s

OC-48

STS-48/STM-16

2488.32 Mbps

1344 DS1s or 48 DS3s

OC-192

STS-192/STM-64

9953.28 Mbps

5379 DS1s or 192 DS3s


Figure 1-6 depicts this multiplexing and aggregation hierarchy. Using a standard called virtual tributaries for mapping lower-speed channels into the STS-1 payload, the 28 DS1 signals can be mapped into the STS-1 payload, or they can be multiplexed to DS3 with an M13 multiplexer and fit directly into the STS-1. Note also that ATM and Layer 3 traffic, using packet over SONET (POS), can feed into the SONET terminal from switches equipped with SONET interfaces.


Figure 1-6: TDM and SONET Aggregation


SONET/SDH does have some drawbacks. As with any TDM, the notions of priority or congestion do not exist in SONET or SDH. Also, the multiplexing hierarchy is a rigid one. When more capacity is needed, a leap to the next multiple must be made, likely resulting in an outlay for more capacity than is initially needed. For example, the next incremental step from 10 Gbps (STS-192) TDM is 40 Gbps (STS-768). Also, since the hierarchy is optimized for voice traffic, there are inherent inefficiencies when carrying data traffic with SONET frames. Some of these inefficiencies are shown in Table 1-3. DWDM, by contrast, can transport any protocol, including SONET, without special encapsulation.


Table 1-3: Ethernet in SONET Inefficiencies

Ethernet SONET/SDH Signal Bit Rate Wasted Bandwidth

10BASE-T (10 Mbps)

STS-1

51.8540 Mbps

80.709%

100BASE-T (100 Mbps)

STS-3/STM-1

155.520 Mbps

35.699%

1000BASE-T (1000 Mbps)

STS-48/STM-16

2488.32 Mbps

59.812%


To summarize, the demand placed on the transport infrastructure by bandwidth-hungry applications and the explosive growth of the Internet has exceeded the limits of traditional TDM. Fiber, which once promised seemingly unlimited bandwidth, is being exhausted, and the expense, complexity, and scalability limitations of the SONET infrastructure are becoming increasingly problematic.

Wavelength Division Multiplexing

WDM increases the carrying capacity of the physical medium (fiber) using a completely different method from TDM. WDM assigns incoming optical signals to specific frequencies of light (wavelengths, or lambdas) within a certain frequency band. This multiplexing closely resembles the way radio stations broadcast on different wavelengths without interfering with each other (see Figure 1-7). Because each channel is transmitted at a different frequency, we can select from them using a tuner. Another way to think about WDM is that each channel is a different color of light; several channels then make up a "rainbow."


Figure 1-7: Increasing Capacity with WDM



Note The term wavelength is used instead of the term frequency to avoid confusion with other uses of frequency. Wavelength is often used interchangeably with lambda and channel.

In a WDM system, each of the wavelengths is launched into the fiber, and the signals are demultiplexed at the receiving end. Like TDM, the resulting capacity is an aggregate of the input signals, but WDM carries each input signal independently of the others. This means that each channel has its own dedicated bandwidth; all signals arrive at the same time, rather than being broken up and carried in time slots.

The difference between WDM and dense wavelength division multiplexing (DWDM) is fundamentally one of only degree. DWDM spaces the wavelengths more closely than does WDM, and therefore has a greater overall capacity.The limits of this spacing are not precisely known, and have probably not been reached, though systems are available in mid-year 2000 with a capacity of 128 lambdas on one fiber. DWDM has a number of other notable features, which are discussed in greater detail in the following chapters. These include the ability to amplify all the wavelengths at once without first converting them to electrical signals, and the ability to carry signals of different speeds and types simultaneously and transparently over the fiber (protocol and bit rate independence).


Note WDM and DWDM use single-mode fiber to carry multiple lightwaves of differing frequencies. This should not be confused with transmission over multimode fiber, in which light is launched into the fiber at different angles, resulting in different "modes" of light. A single wavelength is used in multimode transmission.

TDM and WDM Compared

SONET TDM takes synchronous and asynchronous signals and multiplexes them to a single higher bit rate for transmission at a single wavelength over fiber. Source signals may have to be converted from electrical to optical, or from optical to electrical and back to optical before being multiplexed. WDM takes multiple optical signals, maps them to individual wavelengths, and multiplexes the wavelengths over a single fiber. Another fundamental difference between the two technologies is that WDM can carry multiple protocols without a common signal format, while SONET cannot. Some of the key differences between TDM and WDM are graphically illustrated in Figure 1-8.


Figure 1-8: TDM and WDM Interfaces


Additional Drivers in Metropolitan Area Networks

Bandwidth, the chief driver in the long-haul market, is also a big driver in metropolitan area, access, and large enterprise networks (see Figure 1-9). In these types of networks additional applications driving demand for bandwidth include storage area networks (SANs), which make possible the serverless office, consolidation of data centers, and real-time transaction processing backup.


Figure 1-9: High-Speed Enterprise WAN Bandwidth Migration


There is also rapidly increasing demand on access networks, which function primarily to connect end users over low-speed connections, such as dial-up lines, DSL, cable, and wireless, to a local POP. These connections are typically aggregated and carried over a SONET ring, which at some point attaches to a local POP that serves as an Internet gateway for long hauls. Now, the growing demand for high-speed services is prompting service providers to transform the POP into a dynamic service-delivery center. As a result, it is increasingly likely that a customer now obtains many high-speed services directly from the POP, without ever using the core segment of the Internet.

Value of DWDM in the Metropolitan Area

DWDM is the clear winner in the backbone. It was first deployed on long-haul routes in a time of fiber scarcity. Then the equipment savings made it the solution of choice for new long-haul routes, even when ample fiber was available. While DWDM can relieve fiber exhaust in the metropolitan area, its value in this market extends beyond this single advantage. Alternatives for capacity enhancement exist, such as pulling new cable and SONET overlays, but DWDM can do more. What delivers additional value in the metropolitan market is DWDM's fast and flexible provisioning of protocol- and bit rate-transparent, data-centric, protected services, along with the ability to offer new and higher-speed services at less cost.

The need to provision services of varying types in a rapid and efficient manner in response to the changing demands of customers is a distinguishing characteristic of the metropolitan networks. With SONET, which is the foundation of the vast majority of existing MANs, service provisioning is a lengthy and complex process. Network planning and analysis, ADM provisioning, Digital Crossconnect System (DCS) reconfiguration, path and circuit verification, and service creation can take several weeks. By contrast, with DWDM equipment in place provisioning new service can be as simple as turning on another lightwave in an existing fiber pair.

Potential providers of DWDM-based services in metropolitan areas, where abundant fiber plant already exists or is being built, include incumbent local exchange carriers (ILECs), competitive local exchange carriers (CLECs), inter-exchange carriers (IXCs), Internet service providers (ISPs), cable companies, private network operators, and utility companies. Such carriers can often offer new services for less cost than older ones. Much of the cost savings is due to reducing unnecessary layers of equipment, which also lowers operational costs and simplifies the network architecture.

Carriers can create revenue today by providing protocol-transparent, high-speed LAN and SAN services to large organizations, as well as a mixture of lower-speed services (Token Ring, FDDI, Ethernet) to smaller organizations. In implementing an optical network, they are ensuring that they can play in the competitive field of the future.

Requirements in the Metropolitan Area

The requirements in the metropolitan market may differ in some respects from those in the long-haul network market, yet metropolitan networks are still just a geographically distinguished segment of the global network. What happens in the core must be supported right to the edge. IP, for example, is the dominant traffic type, so interworking with this layer is a requirement, while not ignoring other traffic (TDM). Network management is now of primary concern, and protection schemes that ensure high availability are a given.

Key requirements for DWDM systems in the MAN include the following:

  • Multiprotocol support
  • Scalability
  • Reliability and availability
  • Openness (interfaces, network management, standard fiber types, electromagnetic compatibility)
  • Ease of installation and management
  • Size and power consumption
  • Cost effectiveness

Why DWDM?

From both technical and economic perspectives, the ability to provide potentially unlimited transmission capacity is the most obvious advantage of DWDM technology. The current investment in fiber plant can not only be preserved, but optimized by a factor of at least 32. As demands change, more capacity can be added, either by simple equipment upgrades or by increasing the number of lambdas on the fiber, without expensive upgrades. Capacity can be obtained for the cost of the equipment, and existing fiber plant investment is retained.

Bandwidth aside, DWDM's most compelling technical advantages can be summarized as follows:

In the following sections we discuss some additional advantages, including migration from SONET and reliability.

SONET with DWDM

By using DWDM as a transport for TDM, existing SONET equipment investments can be preserved. Often new implementations can eliminate layers of equipment. For example, SONET multiplexing equipment can be avoided altogether by interfacing directly to DWDM equipment from ATM and packet switches, where OC-48 interfaces are common (see Figure 1-10). Additionally, upgrades do not have to conform to specific bit rate interfaces, as with SONET, where aggregation of tributaries is locked into specific values.


Figure 1-10: Direct SONET Interfaces from Switch to DWDM


Optical signals become attenuated as they travel through fiber and must be periodically regenerated in core networks. In SONET/SDH optical networks prior to the introduction of DWDM, each separate fiber carrying a single optical signal, typically at 2.5 Gbps, required a separate electrical regenerator every 60 to 100 km (37 to 62 mi). As additional fibers were "turned up" in a core network, the total cost of regenerators could become very large, because not only the cost of the regenerators themselves, but also the facilities to house and power them, had to be considered. The need to add regenerators also increased the time required to light new fibers

The upper part of Figure 1-11 shows the infrastructure required to transmit at 10 Gbps (4 x OC-48 SR interfaces) across a span of 360 km (223 mi) using SONET equipment; the lower part of the figure shows the infrastructure required for the same capacity using DWDM. While optical amplifiers could be used in the SONET case to extend the distance of spans before having to boost signal power, there would still need to be an amplifier for each fiber. Because with DWDM all four signals can be transported on a single fiber pair (versus four), fewer pieces of equipment are required. Eliminating the expense of regenerators (RPTR) required for each fiber results in considerable savings.


Figure 1-11: DWDM Eliminates Regenerators


A single optical amplifier can reamplify all the channels on a DWDM fiber without demultiplexing and processing them individually, with a cost approaching that of a single regenerator. The optical amplifier merely amplifies the signals; it does not reshape, retime or retransmit them as a regenerator does, so the signals may still need to be regenerated periodically. But depending on system design, signals can now be transmitted anywhere from 600 to thousands of kilometers without regeneration.

In addition to dramatically reducing the cost of regenerators, DWDM systems greatly simplify the expansion of network capacity. The only requirement is to install additional or higher bit-rate interfaces in the DWDM systems at either end of the fiber. In some cases it will only be necessary to increase the number of lambdas on the fiber by deploying existing interfaces, as shown in the upper half of Figure 1-12. The existing optical amplifiers amplify the new channel without additional regenerators. In the case of adding higher bit-rate interfaces, as shown in the lower half of Figure 1-12, fiber type can become a consideration. See the "Optical Fibers" section for an overview of types of optical fibers and their uses.


Figure 1-12: Upgrading with DWDM


Although amplifiers are of great benefit in long-haul transport, they are often unnecessary in metropolitan networks. Where distances between network elements are relatively short, signal strength and integrity can be adequate without amplification. But with MANs expanding in deeper into long-haul reaches, amplifiers will become useful.

Enhancing Performance and Reliability

Today's metropolitan and enterprise networks support many mission-critical applications that require high availability, such as billing and accounting on mainframes or client-server installations in data centers. Continuous backups or reliable decentralized data processing and storage are essential. These applications, along with disaster recovery and parallel processing, have high requirements for performance and reliability. As enterprises out source data services and inter-LAN connectivity, the burden of service falls on the service provider rather than on the enterprise.

With DWDM, the transport network is theoretically unconstrained by the speed of available electronics. There is no need for optical-electrical-optical (OEO) conversion when using optical amplifiers, rather than regenerators, on the physical link. Although not yet prevalent, direct optical interfaces to DWDM equipment can also eliminate the need for an OEO function.

While optical amplifiers are a major factor in the ability to extend the effective range of DWDM, other factors also come into play. For example, DWDM is subject to dispersion and nonlinear effects. These effects are further discussed in the "Optical Fibers" section.

Many components, such as the optical add/drop multiplexer (OADM), are passive and therefore continue to work, even if there is a power cut. In addition, these components tend to have a very high mean time between failures (MTBF). Protection schemes implemented on DWDM equipment and in the network designs are at least as robust as those built into SONET. All these factors contribute to better performance and lower maintenance in the optical network.

Network Management Capability

One of the primary advantages offered by SONET technology is the capability of the data communication channel (DCC). Used for operations functions, DCCs ship such things as alarms, administration data, signal control information, and maintenance messages. When SONET is transported over DWDM, DCCs continue to perform these functions between SONET network elements. In addition, a DWDM system can have its own management channel for the optical layer. For out-of-band management, an additional wavelength (for example, a 33rd wavelength in a 32-wavelength system) is used as the optical supervisory channel (OSC). For inband management, a small amount of bandwidth (for example, 8 kHz) is reserved for management on a per-channel basis.

Additional Benefits

The shift in the makeup of traffic from voice to data has important implications for the design and operation of carrier networks. The introduction of cell-switching technologies such as ATM and Frame Relay demonstrates the limitations of the narrow-band, circuit-switched network design, but the limits of these technologies are being reached. Data is no longer an add-on to the voice-centric network, but is central. There are fundamentally different requirements of a data-centric network; two of these are the aggregation model and the open versus proprietary interfaces.

Aggregation in a voice-centric network consists of multiplexing numerous times onto transmission facilities and at many points in the network. Aggregation in a data-centric network, by contrast, tends to happen at the edge. With OC-48 (and higher) interfaces readily available on cell and packet switches, it becomes possible to eliminate costly SONET multiplexing and digital cross-connect equipment. OC-48 connections can interface directly to DWDM equipment.

Finally, service providers and enterprises can respond more quickly to changing demands by allocating bandwidth on demand. The ability to provision services rapidly by providing wavelength on demand creates new revenue opportunities such as wavelength leasing (an alternative to leasing of physical links or bit rate-limited tunnels), disaster recovery, and optical VPNs.

Rabu, 10 Juni 2009

ARFCN - Absolute Radio Frequency Channel Number

DCS 1800

Seiring dengan evolusi GSM, diputuskan untuk menerapkan teknologi ini pada PCN (Personal Communication Networks). Hal ini membutuhkan perubahan pada interafce udara untuk memodifikasi frekuensi operasinya. Frekuensi modifikasinya antara 1710MHz - 1785MHz untuk uplink dan 1805MHz - 1880MHz untuk downlink. Teknik ini menyediakan 374 ARFCN dengan pemisahan frekuensi sebesar 95MHz antara uplink dan downlink.

Teknik PCN ini dikembangkan di Eropa, khususnya di Inggris. Di Inggris (Raya) ARFCN ini telah dibagi-bagi antara keempat operator jaringan yang ada di sana. Dua di antaranya, Orange dan One to One, beroperasi pada daerah GSM 1800, sementara dua yang lainnya, Vodafone dan Cellnet, telah dialokasikan kanal GSM 1800 pada puncak jaringan GSM 900 mereka. ARFCN ini diberi nomor 512 - 885. Porsi pada puncak band digunakan oleh DECTs (Digital Enhanced Cordless Telephony).

PCS 1900

PCS 1900 merupakan adaptasi GSM yang lain ke dalam band 1900MHz. Teknik ini digunakan di Amerika Serikat di mana FCC (Federal Communication Commission) telah membaginya menjadi 300 ARFCN dan mengumumkan lisensi pada berbagai macam operator untuk mengimplementasikan jaringan GSM. Pemisahan frekuensinya sebesar 80MHz, dan pembagian frekuensinya adalah 1850MHz - 1910MHz untuk uplink dan 1930MHz - 1990MHz untuk downlink.

Within the spectrum allocated for cellular mobile communications, the radio channels are identified by ARFCN. If the system is operating in FDD (Frequency Division Duplex) mode then the channel number is associated with both the uplink and downlink radio channels. Within the GSM900 spectrum ARFCN 1 to 124 are used. In GSM1800, ARFCN 512 to 885 are used and in GSM1900 ARFCN 512 to 810 are used.

Pembagian Sel

Pembagian area dalam kumpulan sel-sel merupakan prinsip penting GSM sebagai sistem telekomunikasi selular. Sel-sel tersebut dimodelkan sebagai bentuk heksagonal seperti pada gambar berikut. Tiap sel mengacu pada satu frekuensi pembawa / kanal / ARFCN tertentu. Pada kenyataannya jumlah kanal yang dialokasikan terbatas, sementara jumlah sel bisa saja berjumlah sangat banyak. Untuk memenuhi hal ini, dilakukan teknik pengulangan frekuensi (frequency re-use). Pada gambar terlihat contoh frequency re-use dengan jumlah kanal 7 buah. Antara sel-sel yang berdekatan frekuensi yang digunakan tidak boleh bersebelahan kanal atau bahkan sama.

Jelas bahwa semakin besar jumlah himpunan kanal, semakin sedikit jumlah kanal tersedia per sel dan oleh karenanya kapasitas sistem menurun. Namun, peningkatan jumlah himpunan kanal menyebabkan jarak antara sel yang berdekatan kanal semakin jauh, dan ini mengurangi resiko terjadi interferensi. Sekali lagi, desain sistem GSM memerlukan kompromi antara kualitas dan kapasitas.

GambarPada kenyataannya, model satu sel dengan satu kanal transceiver (TRx, tentunya menggunakan antena omni-directional) jarang digunakan. Untuk lebih meningkatkan kapasitas dan kualitas, desainer melakukan teknik sektorisasi. Prinsip dasar sektorisasi ini adalah membagi sel menjadi beberapa bagian (biasanya 3 atau 6 bagian; dikenal dengan sektorisasi 120o atau 30o). Tiap bagian ini kemudian menjadi sebuah BTS (Base Transceiver Station). Kebanyakan vendor memperbolehkan sampai dengan 4 TRx per BTS untuk sektorisasi 120o. Jika digunakan TDMA pada TRx, menghasilkan 8 kanal TDMA tiap TRx, Anda bisa menghitung bahwa dalam satu sel dapat menampung trafik yang setara dengan 3 X 4 X 8 = 96 kanal TDMA atau sebesar 82,42 erlang dengan GoS 2%. (Erlang merupakan satuan trafik dan GoS(Grade of Service) menyatakan derajat keandalan layanan, berapa jumlah blocking yang terjadi terhadap panggilan total)

Pada prakteknya tidak semua kanal TDMA tersebut bisa digunakan untuk kanal pembicaraan (TCH = Traffic Channel). Dalam sebuah BTS juga diperlukan SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) yang digunakan untuk call setup dan location updating serta BCCH (Broadcast Control Channel) yang merupakan kanal downlink yang memberikan informasi dari BTS ke MS mengenai jaringan, sel yang kedatangan panggilan, dan sel-sel di sekitarnya.

Struktur Sistem Selular

Bagian paling rendah dari sistem GSM adalah MS (Mobile Station). Bagian ini berada pada tingkat pelanggan dan portable. Pada tiap sel terdapat BTS (Base Transceiver Station). BTS ini fungsinya sebagai stasiun penghubung dengan MS. Jadi, merupakan sistem yang langsung berhubungan dengan handphone Anda.

BTS pada dasarnya hanya merupakan "pesuruh" saja. Otak yang mengatur lalu-lintas trafik di BTS adalah BSC (Base Station Controller). Location Updating, penentuan BTS dan proses handover pada percakapan ditentukan oleh BSC ini. Beberapa BTS pada satu region diatur oleh sebuah BSC.

BSC-BSC ini dihubungkan dengan MSC (Mobile Switching Center). MSC merupakan pusat penyambungan yang mengatur jalur hubungan antar BSC maupun antara BSC dan jenis layanan telekomunikasi lain (PSTN, operator GSM lain, AMPS, dll).Saat ini teknik switching terus berkembang, dan begitu pula pada layanan GSM. Beberapa operator GSM di Indonesia telah menerapkan Intelegent Network lanjutan dalam teknik switchingnya.

Frequency Hopping

Frequency hopping merupakan fitur yang diterapkan pada interface udara, yakni lintasan radio ke MS. Teknik ini dapat mengurangi redaman akibat efek multipath fading. GSM hanya merekomendasikan satu jenis frequency hopping, yakni baseband hopping. Namun beberapa vendor, seperti Motorola, menyediakan tipe frequency hopping yang lain, yang disebut Synthesizer Hopping.

Baseband Hopping digunakan jika base station memiliki beberapa DRCU/TCU tersedia. Aliran data secara sederhana dilalukan pada frekuensi dasar ke berbagai macam DRCU/TCU. Setiap data beroperasi pada frekuensi yang tetap, mengacu pada urutan hopping yang ditentukan. DRCU/TCU yang berbeda akan menerima sebuah timeslot yang spesifik pada setiap frame TDMA, berisi informasi yang ditujukan kepada MS-MS yang berbeda.

Synthesizer Hopping menggunakan kelincahan ferkuensi dari DRCU/TCU untuk mengubah frekuensi-frekuensi pada sebuah basis timeslot untuk transmisi maupun menerima. SCB pada DRCU serta sistem kontrol dan pemrosesan digital pada TCU akan menghitung dan menentukan frekuensi selanjutnya, dan memprogram sebuah pasangan synthesizer Tx dan Rx untuk menuju ke frekuensi yang telah dihitung.

Teknik synthesizer hopping ini sangat baik untuk diterapkan pada sel-sel dengan jumlah carrier yang sedikit. Untuk sel-sel dengan jumlah carrier yang banyak, teknik baseband hopping merupakan teknik yang paling baik. Dan kedua teknik ini tidak bisa diterapkan sekaligus pada sebuah site BTS.

Senin, 01 Juni 2009

Hand Over ( HO )


Hand Over (HO)

Hand Over (HO) ialah proses perubahan pelayanan/peng-handle-an sebuah Mobile Station (MS) dari suatu cell ke satu cell lain dikarenakan adanya pergerakan MS yang menjauhi cell awal dan mendekati cell baru. Hand Over hanya terjadi pada saat MS sedang melakukan hubungan dengan MS lain. Kalau perubahan peng-hadle-an terjadi pada saat MS sedang bebas (tidak melakukan call) maka proses itu disebut Location Update, bukan hand over.

ho1.jpg

Mekanisme Hand over dapat dibagi menjadi 2, yaitu :

  • Make Before Break, pada mekanisme ini, sebelum MS terhubung dan dilayani oleh cell yang baru, maka hubungan dengan cell lama tidak akan diputus. Hubungan dengan cell lama hanya akan diputus bila hubungan dengan cell baru sudah dapat dilakukan. Mekanisme ini dapat dilihat pada gambar di atas. Mekanisme ini dikenal juga dengan sebutan Soft Hand Over.
  • Break Before Make, pada mekanisme ini, MS akan memutuskan hubungan dengan cell lama walupun hubungan dengan cell baru belum tercapai. Akibatnya akan ada suatu periode waktu yang singkat dimana MS tidak dilayani oleh cell manapun. User akan merasakan akibat dari hal ini dalam bentuk terputusnya pembicaraanya sesaat.

Bila dilihat dari lingkup perpindahannya, maka HandOver bisa dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

  • HandOver Intra BSC, yaitu perpindahan peng-handle-an suatu MS dari satu cell ke cell lain, dimana kedua cell tersebut terhubung ke satu BSC yang sama.
  • HandOver Inter BSC, yaitu perpindahan peng-handle-an suatu MS dari satu cell ke cell lain, dimana kedua cell tersebut terhubung ke dua BSC yang berbeda, tapi masih dalam satu MSC yang sama.
  • HandOver Inter MSC, yaitu perpindahan peng-handle-an suatu MS dari satu cell ke cell lain, dimana kedua cell tersebut terhubung ke dua BSC yang berbeda, dan masing-masing BSC terhubung ke MSC yang berbeda juga.

Gambar di bawah ini menunjukan tahapan proces yang terjadi dalam sebuah handover inter BSC.

ho_proc.jpg

  1. MS menerima sinyal dari cell existing (lama) dan cell baru, serta melaporkan besar ukuran kuat sinyal yang diterima dari kedua cell tersebut ke cell lama dan selanjutnya ke BSC lama.
  2. Di MSC existing terjadi proces perhitungan untuk menentukan apakah akan dilakukan HandOver (HO) atau tidak. Bila hasilnya memutuskan bahwa perlu dilakukan handover, maka BSC existing akan mengirimkan sinyal permintaan handover ke MSC, dimana dalam sinyal ini terdapat informasi tentang cell tujuan handover, yaitu cell baru yang nantinya akan melayani MS tersebut.
  3. MSC akan mengetahui BSC mana yg mengontrol cell tujuan (Cell Baru) dan MSC akan mengirim sinyal permintaan handover ke BSC baru tersebut.
  4. BSC yang baru akan memerintahkan cell yang baru untuk mengalokasikan sebuah chanel traffic (TCH) yang nantinya akan digunakan oleh MS.
  5. BSC yang baru akan mengirimkan sinyal perintah melakukan handover ke MS melalui MSC dan BSC yang lama. Sinyal ini mengandung informasi radio resource (frekuensi dan timeslot yang akan digunakan oleh MS di cell baru.
  6. MS akan berusaha melakukan pendudukan ke channel traffic (TCH) di cell yang baru berdasarkan informasi yang diterimanya pada point 5. Pada sat ini BSC yang baru akan memberitahu MSC bahwa permintaan handover telah terdeteksi.
  7. BSC akan mengirimkan informasi phisycal radio resource berupa time correction dan frequency correction ke MS. Selanjutnya MS akan membangun koneksi signaling ke BSC yang baru.
  8. Melalui koneksi signaling yang ada, MS akan memberitahukan BSC yang baru dan MSC bahwa proces handover telah selesai, hal ini dilakukan dengan mengirimkan sinyal handover complete.
  9. MSC akan memerintah BSC yang lama untuk me-release channel traffic (TCH) yang digunakan oleh MS di BSC itu.
  10. BSC yang lama akan memerintahkan cell yang lama untuk me-release channel traffic (TCH) yang digunakan oleh MS di cell tersebut. Dan selanjutkan MS akan dilayani oleh cell yang baru.

* cell = BTS

AGCH

Access Grant CHannel (AGCH)

AGCH (Access Grant CHannel) adalah sebuah Common Control CHannel (CCCH) yang digunakan hanya pada arah downlink dan pada time slot genap (0,2,4, dan 6) dari BCCH-TRX. AGCH digunakan untuk mengg-assign SDCCH dari BTS ke MS dan mengirimkan sinyal IMM_ASS (IMMediate ASSign). Karena proces pengiriman IMM_ASS ini bersifat point to multi point, maka tidak diperlukan header dalam process pengirimannya. Tergantung dari cha


nnel configurasi yang dipilih, AGCH akan men-share channel downlink CCCH yang available dengan channel paging (PCH) dan SDCCH. Kecapatan transmisi utk setiap blok AGCH adalah sebesar 782 bps.