69 DAFTAR PUSTAKA
1. Surabaya. 16 Mei 2011. “Laporan Kerja Praktek” di PT. TELKOM AREA NETWORK SURABAYA TIMUR DEVISI INFRATEL TRANSMISI SKSO/SKKL. http://free-pdfebooks.com/?s=dasar+telekomunikasi+modern. 2. Nugraha, Andi Rahman. “Serat Optik”. Edisi Pertama. Penerbit Andi.
Yogyakarta. 1997. Hal 3-5, 17-21, 34-37.
3. Crisp John, Barry Elliott. “Serat Optik : Sebuah Pengantar”. Edisi Ketiga. Penerbit Erlangga. Jakarta. 2006. Hal 15-19, 33-35, 186-189, 191-200.
4. Coolen, Dennis Roddy John. “Komunikasi Elektronika Jilid 2”. Edisi Ketiga. Penerbit Erlangga. Jakarta. 1993. Hal 733-786.
5. Sistem Transmisi Serat Optik diakses di
6. Bambang. 14 Mei 2011. “Makalah Spektrum Gelombang Elektromagnetik”.
7. Anonim.15 Oktober 2011.“OTDR ”.http://id.wikipedia.org/wiki/Optical_time-domain_reflectometer.html.
8. Endy Kusuma Wardhana. 15 Mei 2011. “Analisis Redaman Serat Optik terhadap Kinerja SKSO menggunakan Metode Optical Link Power Budget”.
52 BAB III
PENGUKURAN RUGI-RUGI DAYA TRANSMISI
3.1 Umum
53 3.2 Teori Pengukuran Serat Optik
Pada sistem transmisi serat optik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1 cahaya yang merambat sepanjang serat optik akan mengalami peredaman sehingga di ujung jauh (sisi penerima) kekuatan cahaya akan menjadi lemah. Di sisi lain kekuatan cahaya dari laser diode terbatas sesuai dengan spesifikasi dan foto diode memiliki sensitifitas tertentu untuk dapat mendeteksi sinyal optik.
Oleh karena itu, untuk dapat mengoperasikan sistem telekomunikasi rugi-rugi optik (total loss) harus dibuat pada level yang lebih rendah dari level total loss yang diperbolehkan. Level rugi-rugi optik yang diperbolehkan sudah ditentukan oleh masing-masing sistem telekomunikasi seperti terlihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Sistem Transmisi Serat optik Dimana :
A/D : Analog to Digital Converter PCM : Pulse Code Modulation MUX : Multiplexer
A/D MUX E/O E/O DEMUX D/A
Optikal Fiber Cable
Laser diode Laser diode
54 DEMUX : Demultiplexer
E/O : Electric to Optikal Convertion O/E : Optikal to Electric Convertion
Dalam pelaksanaan uji akhir kabel optik dimaksudkan untuk mengukur besarnya line loss, yaitu total loss cable link yang merupakan penjumlahan dari kabel loss, splicing loss dan connector loss. Demikian juga setiap sambungan harus diukur nilai lossnya, apakah masih dibawah standar nilai splicing loss yang diperbolehkan. Seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.2.
STO STO
line loss (km )
intra office loss intra office loss
transmission loss (km )
Gambar 3.2 Transmission Loss
3.3 Langkah-Langkah dalam Pengukuran
55 3.3.1 Pengukuran Daya
Pengukuran daya ini dilakukan dengan menggunakan power meter jenis HP. Ada beberapa langkah yang perlu diperhatikan dalam pengukuran daya yaitu : 1. Sebelum melakukan pengukuran dilakukan kalibrasi terlebih dahulu untuk
mengetahui besar daya laser yang dipancarkan oleh Laser Source. Langkah-langkah pengkalibrasian adalah sebagi berikut :
a. Hubungkan Light Source dengan Power Meter seperti pada Gambar 3.3
Gambar 3.3 Proses Kalibrasi
b. Nyalakan Light Source untuk menembakkan laser ke Power Meter.
56 2. Hubungkan Light source dengan Optical Variable Attenuator pada sisi input
dan Power Meter pada sisi output.
3. Optical Varible Attenuator dipakai sebagai pengganti rugi-rugi yang terjadi di sepanjang saluran karena pengukuran tidak dilakukan di lapangan, sehingga dapat diatur intensitas rugi-ruginya.
4. Nyalakan Light Source untuk menembakkan laser ke Power Meter.
5. Lihatlah tampilan pada layar Power Meter untuk mengetahui total losses di sepanjang saluran.
3.3.2 Pengukuran Redaman
Pengukuran redaman ini dilakukan dengan menggunakan OTDR jenis EXFO FTB-150 dengan panjang gelombang 1550 nm. Adapun langkah-langkah yang perlu diperhatikan dalam pengukuran redaman adalah :
1. Nyalakan OTDR (tekan switch power). 2. Settinglah parameter-parameter berikut ini :
1) panjang gelombang (λ) =1550 nm 2) scatter coefficient = -81,90 dB 3) refractive index = 1,468330 4) set pada kondisi real time
3. Hubungkan terminal input dari OTDR ke idle core (core yang tidak beroperasi) dari OTB (Optical Termination Box).
4. Tekan tombol RUN/STOP untuk menembakkan laser ke idle core.
57 6. Maka pada layar OTDR akan muncul grafik seperti pada Lampiran D untuk core satu Jalur East, Lampiran E untuk core dua Jalur East, Lampiran F untuk core satu Jalur West dan Lampiran G untuk core dua Jalur West.
7. Dari grafik Lampiran D, E, F, dan G dapat diketahui keterangan-keterangan sebagai berikut :
1) Jarak antara dua terminal (dua titik pengukuran), rugi-rugi pada setiap titik penyambungan, serta total estimasi loss antara dua terminal tersebut.
2) Untuk menganalisa rugi-rugi tersebut, tekan tombol ENTER dan pilih menu SCAN → ANALYSIS.
3) Simbol-simbol di atas sumbu horizontal menunjukkan jenis-jenis losses yang terjadi di sepanjang saluran.
8. Untuk memberi keterangan hasil pengukuran, tekan tombol ENTER dan pilih menu file → trace info, kemudian beri identitas pada masing-masing point dengasn menekan tombol enter.
9. Untuk menyimpan hasil pengukuran, tekan tombol ENTER, pilih menu file → Save As.
10. Untuk mencetak hasil pengukuran tekan tombol ENTER, pilih menu file → print.
3.4 Langkah-Langkah dalam Perhitungan
58 ITU.T). Dan hasil perhitungan tersebut akan ditunjukkan pada bab 4 data hasil pengukuran secara teoritis.
Untuk menghitung rugi-rugi berdasarkan daya yang telah diketahui dalam pengukuran daya menggunakan power meter, maka digunakan Persamaan (3.1) untuk mengetahui besarnya nilai redaman/km [8].
Redaman/km =
L
Cable Total Loss
... (3.1)
Dimana :
Redaman/km : Rugi-rugi yang terjadi setiap km kabel dalam satuan dB Loss Total Cable : Nilai rugi daya yang telah dikalibrasi dalam satuan dB L : Jarak lokasi pengukuran dalam satuan km
Untuk menghitung nilai redaman berdasarkan spesifikasi alat yang digunakan (standar ITU.T) Persamaan (3.2) digunakan untuk mengukur redaman total yang terjadi [10].
∑ Loss = (αf + αC + αS + loss pigtel) ... (3.2) Dimana :
Loss : Rugi-rugi dalam satuan dB
αf (dB) : Panjang Kabel (km) x Loss Kabel (dB)
59
αS (dB) : 1
2
Kabel Total Jarak
−
x Loss Sambungan (dB)
Loss / km (dB) :
( )
( )
km JarakdB Loss
∑
60
BAB IV
ANALISIS PENGARUH KELENGKUNGAN SERAT OPTIK
TERHADAP RUGI-RUGI DAYA TRANSMISI
4.1 Pengukuran Redaman
Pengukuran redaman dilakukan pada dua jalur dengan menggunakan alat ukur OTDR jenis EXFO FTB-150. Pengamatan dilakukan pada nilai redaman yang dihasilkan pada tiap nomor port pada link yang digunakan, pengamatan ini dilakukan berdasarkan event (jarak lokasi kejadian) yang terjadi di sepanjang kabel serat optik. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Pengukuran redaman menggunakan Power Meter
61
0.6 cm 38.16
Dari Tabel untuk core 1 kita dapat melihat apa yang terjadi, bahwa pada saat pengukuran menggunakan panjang kabel 100 meter, pada diameter bending (mm) 10 mm, 9 mm, 8 mm dan 7 mm belum terlihat terjadinya redaman tapi pada saat diameter bendingnya diperkecil menjadi 6 mm dan seterusnya maka mulai terlihat redaman yang ditimbulkan 1.16 dB 2.73 dB dan 4.73 dB terjadi redaman atau attenuation, hal ini ditandai dengan grafik sinyal yang turun ke bawah. Penyebab terjadinya redaman ini salah satunya karena sambungan fusi maupun sambungan mekanik.
4.2 Perhitungan dan Analisis Rugi-rugi Penyambungan
Dari hasil pengamatan, didapatkan nilai dari rugi-rugi penyambungan berdasarkan pengukuran kabel serat optik. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.2 .
Tabel 4.2 Nilai Rugi-rugi Penyambungan
No serat
Panjang gelombang
(λ) Lokasi (km)
Redaman sambungan (dB) Fusion Splicer OTDR
1 1310 nm 6 0.00 0.481
2 1550 nm 6 0.00 0.414
62 serat optik dilakukan dengan statistik, yaitu pelurusan serat optik dengan cara pelurusan inti dan selubung. Dalam pelurusan serat optik disamping kelurusan inti, kelurusan selubung juga diperhitungkan sehingga kelurusan inti serat tidak optimal. Sedangkan perhitungan teoritis rugi-rugi penyambungan didefinisikan sebagai berikut :
4.3 Perhitungan Rugi-rugi Kelengkungan
Dari hasil pengamatan, nilai dari rugi-rugi kelengkungan diperoleh berdasarkan pengukuran kabel serat optik. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.3.
63
1310 nm 15 cm 0.494 dB 0.481 dB 0.013 dB
Dalam hal ini nilai rugi-rugi kelengkungan berdasarkan teori menggunakan nilai data yang diperoleh dimana perhitungan rugi-rugi difokuskan pada lekukan dengan menggunakan persamaan 2 serta panjang gelombang ((λ) sebesar 1310 nm yang hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.3 diatas. Pada analisis teknik kelengkungan, nilai rugi-ruginya dapat dilihat dari data perbandingan hasil pengukuran pada saat penggandengan dan penyambungan kabel sebelum dan sesudah ada lekukan.
Contoh perhitungan menggunakan persamaan
Loss pembengkokkan = Loss pada kabel tidak dibengkokkan – Loss pada kabel dibengkokkan.
Salah satu contohnya lekukan sebesar 3 cm dengan sumber panjang gelombang sebesar 1310 nm didapatkan nilai rugi-rugi dititik penyambungan tanpa lekukan sebesar 0.481 dB sedangkan rugi-rugi dititik penyambungan dengan lekukan sebesar 0.496 dB. Hasil penyambungan tanpa lekukan dikurangi hasil penyambungan dengan lekukan yaitu 0.496 dB - 0.481 dB sehingga didapatkan nilai rugi-rugi sebesar 0.015 dB.
Untuk perhitungan rugi-rugi kelengkungan dengan panjang gelombang (λ) = 1550 nm dapat dihitung dengan persamaan (2), maka hasil dapat dilihat pada Tabel 4.4 .
64
Pada analisis teknik kelengkungan, nilai rugi-ruginya dapat dilihat dari data perbandingan hasil pengukuran pada saat penggandengan dan penyambungan kabel sebelum dan sesudah ada lekukan. Salah satu contohnya lekukan sebesar 3 cm dengan sumber panjang gelombang sebesar 1550 nm didapatkan nilai rugi-rugi dititik penyambungan tanpa lekukan sebesar 0.414 dB sedangkan rugi-rugi-rugi-rugi dititik penyambungan dengan lekukan sebesar 0.414 dB. Hasil penyambungan tanpa lekukan dikurangi hasil penyambungan dengan lekukan sehingga didapatkan nilai sebesar 0 dB.
4.4 Kalibrasi Agilent E6000 Series mini-OTDR
65 Tabel 4.5 Nilai pengukuran bending loss menggunakan OTDR Yokogawa AQ
7275 dan Agilent E6000 Series mini-OTDR
67 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil analisis yang dilakukan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada rugi-rugi kelengkungan parameter yang digunakan yaitu diameter yang mempunyai lekukan 5 cm maka didapat hasil 0.015 dB dan untuk diameter lekukan 7 cm didapat hasil yang bernilai 0.013 dB. Sehingga semakin besar lekukan semakin kecil rugi-rugi kelengkungan yang didapat.
2. Untuk simulasi rugi-rugi pada fiber optik ditampilkan pada OTDR. penurunan daya terjadi di sepanjang kabel sebelum pada titik sambungan. Pada kenaikan daya sesaat pada konektor terjadi di titik sambungan antara kabel pertama dengan kedua dan titik ujung kabel.
5.2. Saran
Dari penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran yang perlu dipertimbangkan dalam melakukan penyambungan kabel maupun mendesain suatu sistem yaitu :
1. Dalam penyambungan kabel optik apabila kabel putus, maka dalam penyambungannya harus menggunakan kabel yang sama.
68 3. Untuk pengembangan selanjutkan diharapkan agar melakukan penelitian
18 BAB II
SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
2.1 Umum
Dalam sistem komunikasi dewasa ini, komunikasi serat optik semakin banyak digunakan. Bukan hanya sebagai pengganti dari jenis sistem transmisi sebelumnya, tetapi karena sistem serat optik ini memberikan keuntungan yang jauh lebih efektif dan efisien dibandingkan yang lain. Jenis komunikasi serat optik ini juga tidak bersifat menghantarkan listrik, sehingga dapat digunakan di daerah-daerah terisolasi listrik.
Serat optik adalah saluran transmisi yang dibuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Cahaya yang ada didalam serat optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar dari pada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Serat optik digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam pencahayaan, sensor, dan optik pencitraan. Efisien dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
19 transmitter akan dirubah oleh transducer menjadi gelombang cahaya yang kemudian di transmisikan melalui kabel serat optik menuju penerima (receiver) yang terletak pada ujung kabel lainnya. Pada penerima sinyal optik ini akan dirubah kembali oleh transducer menjadi sinyal listrik.
2.2 Struktur Dasar Serat Optik
Sebuah serat optik terdiri atas core (inti), cladding (kulit), coating (pelindung), strengthening serat dan cable jacket (kulit kabel) seperti pada Gambar 2.1. Elemen dasar sebuah kabel serat optik adalah cladding dan core. Cahaya yang disalurkan merambat pada core, dimana pola rambatannya mengikuti pola cahaya masuk lalu cahaya dipantulkan oleh cladding sepanjang saluran.
Serat optik terbuat dari bahan dielektrik yang berbentuk seperti kaca (glass). Di dalam serat inilah energi listrik diubah menjadi cahaya yang akan ditransmisikan sehingga dapat diterima di ujung unit penerima (receiver) melalui transducer.
Gambar 2.1 Struktur Dasar Serat Optik
20 1. Inti (core)
Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (core), dimana gelombang cahaya yang dikirimkan akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca (glass) yang berdiameter antara 2µm - 125µm, dalam hal ini tergantung dari jenis serat optiknya.
2. Cladding
Cladding berfungsi sebagai cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung ainnya. Dengan adanya cladding ini cahaya dapat merambat dalam core serat optik. Cladding terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias yang lebih kecil dari core. Cladding merupakan selubung dari core. Diameter cladding antara 5µm - 250µm, hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core, (yaitu mempengaruhi besarnya sudut kritis).
3. Jaket (Coating)
Coating berfungsi sebagai pelindung mekanis pada serat optik dan identitas kode warna terbuat dari bahan plastic. Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.
2.3 Jenis-jenis Serat Optik
Berdasarkan keperluan yang berbeda-beda, maka serat optik dibuat dalam dua jenis utama yang berbeda, yaitu single-mode fibers dan multi-mode fibers. 1. Single-mode
21 perambatan gelombang terjadi pada sistem single-mode. Cahaya yang merambat secara paralel di tengah membuat terjadinya sedikit dispersi pulsa. Single-mode mentransmisikan cahaya laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nm). Jenis serat ini digunakan untuk mentransmisikan satu sinyal dalam setiap serat. Serat ini sering dipakai dalam pesawat telepon dan TV (televisi) kabel.
Gambar 2.2 Perambatan Gelombang pada Single-mode 2. Multi-mode
Multi-mode mempunyai ukuran inti lebih besar (berdiameter sekitar 6,35x10-5 meter atau 63,5 mikro meter) dan mentransmisikan cahaya inframerah (panjang gelombang 850-1300 nm) dari lampu light-emitting diodes (LED) dan pada Gambar 2.3 dapat dilihat bagaimana perambatan gelombang terjadi pada fibersmulti-mode.
Serat ini digunakan untuk mentransmisikan banyak sinyal dalam setiap serat dan sering digunakan pada jaringan komputer dan Local Area Networks (LAN).
22 3. Multi-mode Graded Index
Pada jenis serat optik ini, core multi-mode graded index terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan berangsur-angsur turun sampai ke batas core-cladding. Akibatnya dispersi waktu berbagai mode cahaya yang merambat berkurang sehingga cahaya akan tiba pada waktu yang bersamaan. Pada Gambar 2.4 dapat dilihat bagaimana perambatan gelombang terjadi pada fibermulti-mode graded index [1].
Gambar 2.4 Perambatan Gelombang pada serat Multi-mode Graded Index
Pada multi-mode Graded Index ini, Graded index multi mode memiliki karakteristik sebagai berikut :
a. Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda.
b. Indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan turun sampai dengan batas core dan clading.
c. Cahaya merambat karena difraksi yang tejadi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu fiber optik.
23 2.4 Refraksi (Pembiasan) Cahaya
Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :
a. Mendekati garis normal.
Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.
b. Menjauhi garis normal.
Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara.
Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium.
Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695): “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”
Karakteristik dari cahaya adalah sebagai berikut :
1. Kecepatan cahaya tidak konstan dan bergantung pada media perambatannya. 2. Cahaya yang merambat melalui dua media yang berbeda akan mengalami
pembelokan arah (refraksi).
24 4. Sebagai contoh kecepatan cahaya diruang hampa 300.000 km/det, dan
kecepatan cahaya diair 230.000 km/det, maka n air adalah 1,3.
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari “1”, bila gelombang cahaya merambat melalui material, tidak dalam vacuum, maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacuum (ruang hampa). Hubungan indeks bias dengan kecepatan cahaya diberikan oleh Persamaan (2.1).
V = c/n atau n = c/V (2.1) Dimana :
n : Refractive Index (index of refraction) atau indeks bias (n ≥ 1). V : Kecepatan rambat cahaya dalam material.
c : Laju cahaya dalam ruang hampa (3 x 108 m/s).
Sebuah benda yang berada dalam air terlihat dari udara sepertinya berada pada kedalaman yang lebih dangkal dari kedalaman benda yang sebenarnya. Radiasi sinar tampak, atau cahaya, dari matahari sangat penting terhadap sistem kehidupan di lautan. Cahaya ini menyediakan energi yang dibutuhkan oleh arus laut dan angin untuk bersirkulasi. Konversi energi cahaya tersebut menjadi energi panas membantu pembentukan lapisan tipis air hangat di dekat permukaan laut global, yang mendukung sebagian besar kehidupan laut. Lebih signifikan lagi, transmisi cahaya di air laut sangatlah penting untuk produktivitas di lautan.
25 yang direfleksikan. Jika kondisi air bergolak dengan banyak gelombang, maka akan lebih banyak cahaya yang direfleksikan.
Cahaya yang berpenetrasi di permukaan akan direfraksikan karena perbedaan kecepatan akibat perbedaan kerapatan media antara udara dengan air. Cahaya merambat lebih cepat di media air dibandingkan dengan media udara [5].
2.5 Cara Kerja Serat Transmisi Optik
Ada beberapa cara kerja sistem transmisi serat optik yang akan dijelaskan, diantaranya pengiriman data dengan media cahaya, sistem relay, konsep kerugian, dan lebar jalur pada serat optik [1].
2.5.1 Prinsip Kerja Transmisi Pada Serat Optik
Berbeda dengan sistem transmisi yang menggunakan gelombang elektromagnetik, pada sistem transmisi serat optik yang bertugas membawa sinyal informasi adalah gelombang cahaya. Berikut ini adalah proses yang terjadi pada sistem transmisi serat optik dengan sinyal yang ditransmisikan berupa sinyal suara.
26 Tugas untuk mengubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau sebaliknya dapat dilakukan dengan menggunakan komponen elektronik yag dikenal dengan nama optoelectronic pada setiap ujung serat optik.
Prinsip kerja transmisi pada serat optik dapat dilihat dengan blok diagram yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Sumber Optik Kabel Serat
Optik Detektor Optik Gambar 2.5. Blok Diagram Prinsip Kerja Transmisi Pada Serat Optik
Berikut ini penjelasan dari blok diagram prinsip kerja transmisi pada serat optik yaitu :
1. Pada arah kirim, input sinyal yang berasal dari perangkat multiplex digital akan diteruskan ke rangkaian elektronik untuk menjalani perbaikan karakteristik dan mengubah kode sinyal yang masuk tersebut menjadi binary. 2. Selanjutnya sinyal binary tersebut diteruskan ke rangkaian sumber optik,
dimana dalam rangkaian ini sinyal binary dengan daya listrik akan diubah menjadi sinyal dengan daya optik.
27 4. Pada arah terima, sinyal dengan daya optik yang diterima dari sumber optik
melalui kabel serat optik akan diubah menjadi sinyal dengan daya listrik. 5. Selanjutnya sinyal dengan daya listrik tersebut diteruskan ke rangkaian
elektronik untuk didekodekan kembali ke sinyal.
6. Dari rangkaian elektronik, sinyal tersebut diteruskan ke demultipleks digital. Dalam perjalanan dari transmiter menuju ke receiver akan terjadi redaman/rugi cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya. Oleh sebab itu, bila jarak antara transmiter dan receiver ini terlalu jauh akan diperlukan sebuah atau beberapa perangkat pengulang (regenerative repeater) yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman [10].
2.5.2 Transmisi Cahaya pada Serat Optik
Jika cahaya hendak dipancarkan ke sasaran yang lurus, hal itu dapat dilakukan dengan menyorotkan cahaya ke sasaran yang dituju karena cahaya merambat lurus. Tetapi bagaimana jika cahaya hendak dipancarkan melalui daerah yang berbelok-belok ataupun berupa lintasan yang rumit, seperti di bawah tanah atau lubang yang kecil. Untuk mengatasi hal ini maka diperlukan suatu sistem yang bekerja seperti cermin tetapi memiliki efisiensi tinggi. Sistem pemantulan inilah yang merupakan prinsip dasar serat optik [2].
28 jarak yang cukup jauh. Walaupun begitu ada beberapa cahaya yang mengalamai kerugian (loss) ketika merambat dalam serat. Hal itu disebabkan karena pengotoran atau ketidakmurnian kaca. Besarnya kerugian cahaya tergantung kemurnian kaca dan panjang gelombang cahaya yang ditransmisikan [2].
2.5.3 Perambatan Cahaya dalam Serat Optik
Pada dasarnya cahaya dapat merambat lurus atau memantul di dalam core serat optik, pemantulan cahaya terjadi karena indeks bias core lebih besar dibandingkan indeks bias cladding. Pola perambatan cahaya dalam serat optik sebagai berikut sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami refleksi atau refraksi. Sinar datang mengalami refleksi total karena memiliki sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat melalui pantulan-pantulan. Refraksi (pembiasan cahaya) adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis [2].
2.5.4 Indeks Bias
29 Karena indeks bias sebenarnya merupakan nilai perbandingan (rasio) antara kecepatan cahaya di dalam ruang hampa terhadap kecepatan cahaya di dalam bahan, maka besaran indeks bias tidak memliki satuan. Dengan indeks bias berperan sebagai faktor pembagi dalam menentukan kecepatan cahaya di dalam suatu bahan, hal ini berarti bahwa semakin rendah nilai indeks bias maka semakin tinggi kecepatan cahaya di dalam bahan terkait [3].
indeks bias rendah = kecepatan cahaya tinggi.
2.5.5 Sistem Relay Serat Optik
Sistem relay serat optik terdiri dari transmitter (membuat dan menulis dalam sandi sinyal cahaya), serat optik (menghubungkan sinyal cahaya), regenerator optik (diperlukan untuk menaikkan sinyal jika serat digunakan pada jarak yang jauh) dan receiver optik (menerima dan menguraikan sandi sinyal cahaya) [4].
2.5.5.1 Transmitter
Transmitter berfungsi untuk menerima dan mengarahkan cahaya melalui peralatan optikal kemudian dirubah ke dalam rangkaian yang benar. Secara fisik transmitter mirip dengan serat optik dan biasanya mempunyai lensa untuk memfokuskan cahaya ke dalam serat.
30 intensitas bervariasi. Peralatan yang paling sering digunakan sebagai sumber cahaya transmitter adalah Light Emitting Diode (LED) dan Laser Diode (LD) [4].
2.5.5.2Konektor
Konektor adalah peralatan mekanik yang ditempatkan di ujung akhir kabel serat optik, sumber cahaya, receiver, atau kerangka mesin. Pada transmitter menyediakan informasi cahaya penjuru (bearing light) dari kabel serat optik melalui konektor. Konektor harus mengarahkan dan mengumpulkan cahaya. Konektor juga harus dapat dipasang dan dilepas dengan mudah dari peralatan. Hal ini merupakan titik kunci. Konektor dapat dibongkar-pasang. Dengan fitur ini konektor menjadi berbeda dengan sambungan (splice) [4].
Untuk memastikan didapatkannya rugi yang rendah, konektor harus menghilangkan efek-efek pergeseran sudut dan lateral dan juga menjaga bahwa kedua ujung fiber akan saling menutup dengan sempurna. Bermacam-macam rancangan telah digunakan untuk membuat konektor-konektor semacam ini, di mana sebagian adalah lebih berhasil dari pada yang lain. Konektor optik merupakan salah satu perlengkapan kabel serat optik yang berfungsi sebagai penghubung serat [4].
31 dipengaruhi oleh koneksi mekanik. Konektor yang digunakan dengan kabel serat optik kaca antara lain yang terdapat pada referensi [4]
1. Bionik, salah satu jenis konektor yang paling awal digunakan dalam sambungan data serat optik. Konektor bionik memiliki selongsong tirus (tapered sleeve) yang merupakan harga mati untuk kabel serat optik. Ketika steker ini dimasukkan ke dalam akhir tirus stop kontak berarti menempatkan kabel serat optik dalam posisi tepat. Dengan konektor ini, tutup tepat di atas landasannya, sisanya terpandu cincin dan memutar masuk ke dalam selongsong tergulung untuk menjamin koneksi. Konektor jenis ini sekarang jarang digunakan.
2. D4, konektor ini sangat mirip dengan konektor FC (Fiber Connector) dalam hal berkas pemasangannya, penguncian dan penyelesaian PC (Physical Contact) nya. Perbedaan utamanya adalah diameter landasan 2,0 mm, aslinya didesain oleh Nippon Electric Corp.
3. FC/PC, digunakan untuk kabel single-mode fiber. Konektor ini menawarkan penempatan yang sangat tepat untuk kabel single-mode fiber, menanggapi pancaran sumber optik transmitter dan detector optic receiver konektor. Konektor ini mengistimewakan posisi yang dapat dilokasikan derajatnya dan sebuah stop kontak tergulung. Konektor ini dapat ditarik dan didorong dengan tab pengunci.
4. SMA (SubMiniature versi A), pendahulu konektor ST (Straight Tip). Konektor ini mengistimewakan tutup tergulung dan perumahan.
32 maupun multi-mode fibers. Konektor ini digunakan secara luas karena mempunyai kemampuan yang baik dalam hal memasukkan maupun mengeluarkannya dari kabel serat optik dengan cepat dan mudah. Metode penempatannya juga mudah. Ada dua versi konektor ini, yaitu ST dan ST2. Kedua konektor ini terkunci dan memuat pegas serta dapat ditarik dan diputar.
6. Konektor Kabel Serat Optik, konektor ini digunakan secara eksklusif untuk kabel serat optik guna menekan harga dan mempermudah penerapannya. Sering digunakan pada penerapan dengan tanpa penggosokan atau epoxy (sambungan dari suatu komposisi dengan satu oksigen dan dua atom karbon dalam ikatan segitiga).
2.5.5.3 Penyambungan (Splicing)
Sambungan (splice) adalah peralatan untuk menghubungkan satu kabel sarat optik dengan yang lainnya secara permanen. Splice merupakan perlengkapan tetap yang menyambung konektor. Meskipun demikian beberapa penjualan (vendor) menawarkan penyambungan yang dapat terhubung secara tidak permanen sehingga dapat diputus untuk perbaikan atau penyusunan kembali. Istilah sambungan ini dapat membingungkan [4].
33 menawarkan kabel dengan panjang terbatas. Biasanya 1 km sampai 6 km. penginstalan sambungan 10 km dapat dikerjakan dengan beberapa sambungan bersama. Penginstal akan puas atas keperluan jarak dan tidak perlu membeli kabel serat optik yang baru. Splice diminta pada pintu masuk dalam bangunan, pengawatan tertutup, pemasang, dan secara harfiah sebagai titik perantara antara transmitter dan receiver [4].
Pada pandangan pertama akan terpikir bahwa penyambungan dua kabel secara serat optik bersama adalah seperti menghubungkan dua kawat. Padahal, syarat untuk sambungan serat optik dan sambungan kawat sangat berbeda. Dua sambungan tembaga dapat digabungkan dengan solder atau dengan konektor yang mempunyai kerut atau terpatri ke kawat. Tujuannya adalah untuk menciptakan kontak mendalam antara dua titik kontak untuk mendapatkan sedikit garis hambatan melintas persimpangan.
Di pihak lain, menghubungakan dua kabel serat optik memerlukan penjajaran yang tepat untuk pasangan inti serat atau titik di dalam kabel single-modefibers. Hal ini diminta sehingga semua cahaya yang berdekatan dipasangkan dari satu kabel serat optik melintasi persimpangan ke kabel serat optik lainnya. Kebutuhan akan ketepatan penjajaran menciptakan tantangan bagi desainer sambungan.
Ada dua jenis prinsip sambungan [4] :
34 terkontrol untuk mencapai kerugian sesedikit mungkin yaitu 0,05 dB. Teknik ini memerlukan biaya tinggi.
2. Sambungan Mekanik, semuanya menggunakan elemen biasa. Teknik ini lebih mudah diterapkan di lapangan, memerlukan sedikit atau tanpa peralatan dan menawarkan kerugian sekitar 0,2 dB.
2.5.5.4 Receiver
Optical receiver (penerima optik) seperti pelaut di dek kapal penerima sinyal. Receiver optik berfungsi mengambil sinyal cahaya digital yang masuk, menguraikannya dan mengirim sinyal listrik ke komputer lain, televisi atau telepon. Receiver menggunakan fotosel fotodioda untuk mendeteksi cahaya. Pada dasarnya receiver optik mengubah modulasi cahaya yang datang dari serat optik kembali ke bentuk asalnya.
Karena jumlah cahaya pada serat optik sangat kecil, receiver optik biasanya menggunakan penguat internal yang tinggi. Oleh karena itu receiver optik dapat dengan mudah diisi kembali. Untuk alasan ini maka penting dilakukan untuk hanya menggunakan ukuran serat yang sesuai dengan sistem yang diberikan.
Sebagai contoh, pasangan transmitter/receiver didesain untuk penggunaan single-mode fibers, tetapi digunakan dengan multi-mode fibers sehingga sejumlah besar cahaya pada keluaran serat akan memenuhi receiver dan kemudian menyebabkan beberapa distorsi sinyal keluaran (kelebihan sumber cahaya).
35 sekali. “Ketidaksesuaian” receiver baru dipertimbangkan jika ada cukup banyak kehilangan dalam serat dengan tambahan 5-10 dB pasangan cahaya ke dalam serat multi-mode hanya digunakan untuk memberikan kesempatan untuk mencapai operasi yang pantas. Meskipun begitu, ini merupakan kasus yang ekstrim dan tidak normal [4].
2.6 Konsep Kerugian dalam Serat Optik
Kerugian di sini terjadi karena cahaya berjalan melewati serat. Mengingat cahaya menempuh jarak puluhan kilometer atau lebih, maka kemurnian kaca pada inti serat harus sangat tinggi. Inti serat optik terbuat dari kaca sangat murni yang memiliki sedikit kerugian. Untuk menilai kemurnian kaca digunakan sistem perbandingan dengan kaca jendela biasa. Kaca jendela yang bening, dapat melewatkan cahaya dengan bebas, memiliki ketebalan 0,25 samapai 0,5 cm. bagian tembus pandang. Dalam kasus ini, cahaya yang melewati pinggiran dan masuk ke kaca, melewati beberapa centimeter. Jadi hanya sedikit cahaya yang mampu melewati puluhan kilometer kaca jendela [4]
Kerugian merupakan hasil utama dari perambatan acak dan penyerapan ketidakmurnian kaca. Sumber kerugian yang lain dalam serat disebabkan karena bengkok yang berlebihan yang mana menyebabkan cahaya meninggalkan area inti serat. Semakin kecil radius pembengkokan, semakin kecil kerugian. Oleh karena itu pembengkokan di sepanjang kabel serat optik harus memiliki radius sekecil mungkin [4].
36 Rugi-rugi pada serat optik adalah atenuasi yang disebabkan oleh 3 faktor yaitu absorpsi, hamburan (scattering) dan mikro-bending. Atenuasi adalah besaran pelemahan energi sinyal informasi dari fiber optik yang dinyatakan dalam dB.Gelas yang merupakan bahan pembuat fiber optik biasanya terbentuk dari silicon-dioksida ( SiO2). Variasi indeks bias diperoleh dengan menambahkan bahan lain seperti titanium, thallium, germanium atau boron. Dengan susunan bahan yang tepat maka akan didapatkan atenuasi yang sekecil mungkin. Atenuasi menyebabkan pelemahan energi sehingga amplitudo gelombang yang sampai pada penerima menjadi lebih kecil dari pada amplitudo yang dikirimkan oleh pemancar.
2.6.1.1 Absorpsi
Absorpsi merupakan sifat alami suatu gelas. Pada daerah-daerah tertentu gelas dapat mengabsorpsi sebagian besar cahaya seperti pada daerah ultraviolet. Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan elektron yang kuat. Demikian pula untuk daerah inframerah, terjadi absorpsi yang besar. Ini disebabkan adanya getaran ikatan kimia . Oleh karena itu sebaiknya penggunaan fiber optik harus menjauhi daerah ultraviolet dan inframerah. Penyebab absorpsi lain adanya transmisi ion-ion logam dan ion-ion OH. Ion OH ini ternyata memberikan sumbangan absorpsi yang cukup besar. Semakin lama usia suatu fiber maka bisa diduga akan semakin banyak ion OH di dalamnya yang menyebabkan kualitas fiber menurun.
37 Seberkas cahaya yang melalui suatu gelas dengan variasi indeks bias disepanjang gelas tadi, sebagian energinya akan hilang dihamburkan oleh benda benda kecil yang ada di dalam gelas. Hamburan yang disebabkan oleh tumbukan cahaya dengan partikel tersebut dinamakan hamburan Rayleigh. Besarnya hamburan Rayleigh ini berbanding terbalik dengan pangkat empat dari pangjang
gelombang cahaya yaitu : 1/ λ . Sehingga dapat disimpulkan untuk lamda kecil,
hamburan Rayleigh besar dan sebaliknya. Seberapa besar sumbangan hamburan Rayleigh ini terhadap atenuasi transmisi dapat dilihat pada grafik gambar 2.3. yang sudah direkomendasi oleh CCITT. Ternyata pada panjang gelombang sekitar
0,85 μm yaitu panjang gelombang sinar laser Ga A1 As, Hamburan Rayleigh
memberikan loss akibat hamburan sangat kecil dibandingkan dengan loss fiber optik multimode. Karena itu fiber optik singlemode lebih baik mutunya sebagai media transmisi dibandingkan dengan fiber optik multimode.
2.6.1.3 Mikro-bending
Atenuasi lainya adalah atenuasi yang disebabkan mikro-bending yaitu kelengkungan fiber optik untuk memenuhi persyaratan ruangan. Namun kelengkungan dapat pula terjadi secara tidak sengaja seperti misalnya fiber optik yang mendapat tekanan cukup keras sehingga cahaya yang merambat di dalamnya akan berbelok dari arah transmisi dan hilang. Hal ini tentu saja menyebabkan atenuasi.
38 Pada sistem transmisi serat optik, cahaya yang merambat sepanjang serat optik akan mengalami peredaman, sehingga di ujung jauh (sisi penerima) kekuatan cahaya akan menjadi lemah. Disisi lain kekuatan cahaya dari dioda laser terbatas dan photodetector memiliki sensitifitas tertentu untuk dapat mendeteksi sinyal optik. Oleh karena itu untuk dapat mengoperasikan sistem telekomunikasi, rugi-rugi optik (total loss) harus dibuat pada level yang lebih tinggi dari level sensitivitas yang dimiliki oleh photodetector.
Level rugi-rugi optik yang diperbolehkan sudah ditentukan untuk masing-masing sistem telekomunikasi. Redaman serat optik dinyatakan dengan satuan dB/km. Macam-macam redaman serat optik adalah sebagai berikut.
1. Rayleigh Scatering, yaitu redaman dari gelombang pendek yang diakibatkan oleh struktur kaca yang tidak teratur. Struktur ini akan memindahkan sebagian dari berkas cahaya yang seharusnya merambat langsung melalui serat optik. 2. Mikrobending terjadi akibat tekanan mekanik sewaktu proses penarikan. 3. Absorption yaitu redaman untuk panjang gelombang yang tinggi (diatas 1600
nm) yang disebabkan oleh penyerapan dari gelas.
4. Dispersi yaitu redaman yang disebabkan oleh pulsa-pulsa yang ditransmisikan pada ujung serat optik sebagai akibat dari panjang perambatan [5].
39 Menurut rekomendasi ITU-T G.0653E, kabel serat optik harus mempunyai koefisien redaman 0,5 dB/km untuk panjang gelombang 1310 nm dan 0,4 dB/km untuk panjang gelombang 1550 nm. Tapi besarnya koefisien ini bukan merupakan nilai yang mutlak, karena harus mempertimbangkan proses pabrikasi, desain & komposisi fiber, dan desain kabel.
Untuk itu terdapat range redaman yang masih diizinkan yaitu 0,3 sampai 0,4 dB/km untuk panjang gelombang 1310 nm dan 0,17 sampai 0,25 dB/km, untuk panjang gelombang 1550. Selain itu, koefisien redaman mungkin juga dipengaruhi spektrum panjang gelombang yang diperoleh dari hasil pengukuran pada panjang gelombang yang berbeda. Redaman itu dapat terjadi karena adanya dua faktor yaitu faktor intrinsik dan faktor ekstrinsik.
2.7.1 Faktor Intrinsik
Ada beberapa faktor intrinsik dari serat optik yang menyebabkan redaman, yaitu :
1. Absorption (penyerapan), peristiwa ini terjadi akibat ketidak murnian bahan fiber optik yang digunakan. Bila cahaya menabrak sebuah partikel dari unsur yang tidak murni maka sebagian dari cahaya tersebut akan terserap.
40 3. Microbending (pembengkokan pada saat pembuatan serat optik) pada
umumnya timbul di dalam proses manufaktur. Penyebab yang biasa dijumpai adalah perbedaan laju pemuaian (dan penyusutan) antara serat optik dan lapisan-lapisan pelindung luarnya (jaket). Ketika kabel serat optik menjadi terlalu dingin, lapisan jaket maupun bagian inti/mantel akan mengalami penyusutan dan memendek sehingga dapat bergeser dari posisi relatifnya semula dan menimbulkan lekukan-lekukan yang disebut microbend.
2.7.2 Faktor Ekstrinsik
Ada beberapa faktor ekstrinsik dari serat optik yang menyebabkan redaman, yaitu [6] :
1. Frasnel Reflection terjadi karena ada celah udara sehingga cahaya harus melewati dua interface yang memantulkan sebagian karena perubahan index bias dari inti ke udara dan inti lagi.
2. Mode Copling terjadi karena adanya sambungan antara sumber/detektor optik dengan serat optik.
3. Macrobending, lekukan tajam pada sebuah kabel serat optik dapat menyebabkan timbulnya rugi daya yang cukup serius, dan lebih jauh lagi kemungkinan terjadinya kerusakan mekanis (pecahnya serat optik). Rugi day yang ditimbulkan dengan melengkungkan sepotong pendek serat optik boleh jadi lebih besar dari rugi daya total yang timbul pada seluruh kabel serat optik sepanjang 1 km yang dipasang secara normal.
41 Proses pemantulan dan pembiasan sinyal di dalam serat optik tergantung pada indeks bias bahan serat optik yang digunakan. Selain karakteristik bahan, redaman (attenuation) menjadi masalah tersendiri dalam penyaluran sinyal. Di antara bentuk redaman yang sering terjadi ketika proses instalasi kabel/kontruksi kabel adalah kelengkungan. Setiap kelengkungan tidak semuanya menyebabkan terjadinya redaman. Serat optik mengalami redaman/rugi-rugi sinyal ketika dibengkokkan pada jari-jari tertentu. Sinyal yang teredam di tengah perjalanan menuju receiver menyebabkan penurunan kualitas sinyal. Kelengkungan yang terjadi di tengah perjalanannya menuju receiver menyebabkan kenaikan rugi-rugi (loss). Semakin kecil radius kelengkungan, semakin kecil kerugian. Oleh karena itu, kelengkungan di sepanjang kabel serat optik harus memiliki radius sekecil mungkin.
Rugi-rugi ini terjadi pada saat sinar melalui serat optik yang dilengkungkan, dimana sudut datang sinar lebih kecil dari pada sudut kritis sehingga sinar tidak dipantulkan sempurna tapi dibiaskan. Gambar 2.6 memperlihatkan rugi-rugi akibat kelengkungan.
Gambar 2.6 Rugi-rugi karena pelengkungan
42 sudut pancaran maksimum dari sumber optik yang merambat pada inti serat yang cahayanya masih dapat dipantulkan secara total, dimana nilai NA juga dipengaruhi oleh indeks bias core dan cladding. Besarnya nilai NA diperoleh dengan rumus :
��� ��� � (2.2)
����� �� = ����� �� (2.3)
��� ∅� = ���
� (2.4)
dimana :
NA = Numerical Aperture
Θ = sudut cahaya yang masuk dalam serat optik
n1 = indeks bias core
n2 = indeks bias cladding
2.9 Lebar Jalur Serat Optik
43 jalur 500 MHz pada jarak 1km hanya mampu mendukung 250 MHz pada jarak 2 km dan 100 MHz pada jarak 5 km.
Karena single-mode fibers sebagai lebar jalur tinggi, faktor pengurangan lebar jalur sebagai fungsi panjang ini tidak menjadi masalah utama ketika menggunakan serat jenis ini. Meskipun demikian, harus diperhatikan ketika menggunakan multi-mode fibers, apakah digunakan sebagai lebar jalur maksimum atau digunakan dalam jangkauan sinyal sistem transmisi titik ke titik
2.10 Power Meter
Power meter (alat ukur daya) jika dilihat sekilas nampak mirip dengan sumber cahaya, Dari Gambar 2.7 dan 2.8 keduanya sering diperlihatkan sebagai pasangan kembar yang seolah-olah tidak menampilkan perbedaan antara sumber cahaya dan power meter yang digunakan bersama-sama, sehingga keduanya saling kompetibel [3].
Baik itu sumber cahaya maupun power meter memiliki prbedaan ada fisiknya, meskipun cara kerja dari keduanya adalah sama yaitu untuk mengukur daya yang terjadi pada suatu link tertentu dan biasanya hanya dapat mengukur total redaman dari suatu sistem yang sedang beroperasi berdasarkan spesifikasi yang digunakan.
44 Gambar 2.7 Sumber Cahaya Gambar 2.8 Power Meter
Setelah itu ditunggu sampai pembacaan stabil. Pada tahap ini, power meter akan menunjukkan tingkat daya datang (incoming power level) dalam aturan dBm. Sumber cahaya dan power meter harus tetap hidup hingga seluruh pengukuran selesai dilakukan. Setelah itu putuskan patchcord.
45 Gambar 2.9 Contoh Link Secara Umum dan Bagian-Bagiannya
Prinsip pengukuran dengan power meter digunakan untuk menentukan redaman saluran (total loss) kabel serat optik secara akurat. Redaman serat optik merupakan fungsi panjang gelombang, maka pengukuran harus dilakukan sesuai dengan panjang gelombang pada perangkat transmisi. Bila perangkat bekerja pada panjang gelombang 1550 nm, maka sumber cahaya yang digunakan harus juga 1550 nm.
Pengukuran dengan power meter digunakan untuk menentukan loss (rugi) daya cahaya pada saluran serat optik. Satuan cahaya yang terukur dinyatakasn dalam miliwatt (mW). Bentuk satuan pengukuran lain yang lebih menarik adalah decibel (dB).
Desibel adalah pengukuran umum yang digunakan pada bidang elektronik untuk menentukan loss atau gain (penguat) sebuah sistem. Desibel merupakan perbandingan daya, tegangan, maupun arus antara dua titik dalam bentuk logaritma. Rumusan daya untuk desibel dinyatakan sebagai :
46 2.11 OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)
Dalam melaksanakan pembangunan/instalasi maupun pemeliharaan jaringan kabel optik sangat diperlukan pengukuran, agar dapat dijamin bahwa jaringan kabel optik tersebut memenuhi spesifikasi dan dijamin dapat menyalurkan informasi dengan baik. Salah satu jenis alat ukur yang paling banyak digunakan pada saat instalasi maupun pemeliharaan adalah Optical Time Domain Reflectometer (OTDR), alat ukur ini banyak digunakan karena kemampuannya, yakni :
1. Dapat mengukur berbagai jenis loss kabel
2. Menentukan jenis kerusakan, menentukan letak/jarak yang cukup jauh.
3. Mendapatkan gambaran visual dari redaman serat optik sepanjang sebuah link yang diplot pada sebuah layar dengan sebuah jarak digambarkan pada sumbu x dan redaman pada sumbu y
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) merupakan salah satu peralatan utama baik untuk instalasi maupun pemeliharaan link serat optik, OTDR memungkinkan sebuah link diukur dari satu ujung. OTDR ini dihubungkan ke salah satu ujung sistem fiber optik dengan panjang daerah ukur hingga 250 km, dan digunakan untuk mendapatkan gambaran visual dari redaman serat optik sepanjang sebuah link yang diplot pada sebuah layar dengan jarak digambarkan pada sumbu X dan redaman pada sumbu Y akan diperlihatkan pada Gambar 2.10.
47 serta dapat menampilkan informasi pada layar tampilan, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Tampilan Redaman Serat Optik pada OTDR
OTDR memancarkan pulsa (sinyal-sinyal) cahaya dari sebuah sumber dioda laser ke dalam sebuah serat optik. Sebagian sinyal dipantulkan kembali ke OTDR, sinyal diarahkan melalui sebuah coupler ke detektor optik dimana sinyal tersebut dirubah menjadi sinyal listrik yang dinyatakan sebagai loss dan dan waktu tempuh sinyal digunakan untuk menghitung jarak.
48 Berdasarkan mekanisme kerja di atas dapat ditentukan beberapa parameter atau karakteristik yang dapat diukur pada OTDR antara lain jarak, dari jarak kita dapat melihat titik lokasi dalam suatu link, ujung link atau patahan. Loss untuk masing-masing splice atau total loss dari ujung ke ujung dalam suatu link. Atenuasi dari serat dalam suatu link, dan yang terakhir refleksi (return loss) dari suatu event [7].
2.12 Tampilan OTDR Untuk sistem Secara Umum
OTDR dapat mengenali pantulan-pantulan Fresnel dan loss-loss yang terjadi. Dengan informasi ini, dapat ditarik kesimpulan mengenai bentuk tampilan beberapa kondisi penelusuran OTDR sebagaimana yang nampak pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Tektronix NetTek Analyzer Series Mini-OTDR 1. Konektor
49 2. Sambungan Fusi
Sambungan-sambungan fusi tidak mengakibatkan pantulan Fresnel sebagaimana potongan ujung-ujung fiber yang difusikan ke dalam seutas fiber tunggal. Namun, sambungan-sambungan ini menunjukkan loss daya. Secara aktual sambungan fusi yang berkualitas baik akan sulit untuk menyorot karena loss yang rendah. Setiap tanda dari pantulan Fresnel merupakan tanda yang pasti mengenai sambungan fusi yang sangat buruk.
3. Sambungan Mekanik
Sambungan-sambungan mekanik nampak serupa dengan sambungan fusi yang berkualitas buruk. Fiber-fiber tentunya memiliki ujung-ujung terpotong namun pantulan Fresnelnya dapat dihindari dengan penggunaan gel sepadan indeks (index matching gel) di dalam sambungan. Loss yang diharapkan adalah serupa dengan sambungan-sambungan fusi yang paling sedikit dapat diterima. 4. Kerugian Pelengkungan (Bend Loss)
50 Gambar 2.11 Tampilan Backscatter pada OTDR
2.13 Mekanisme Kerja OTDR
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) merupakan salah satu peralatan utama yang digunakan dalam uji akhir kabel serat optik. OTDR memungkinkan sebuah link diukur dari satu ujung ke ujung lainnya. OTDR dipakai untuk mendapatkan gambaran visual dari redaman serat optik sepanjang sebuah link yang diplot pada sebuah layar dengan jarak yang digambarkan pada sumbu X dan redaman pada sumbu Y. Adapun mekanisme kerja OTDR sebagai berikut :
1. Sinyal-sinyal cahaya dimasukkan kedalam serat.
2. Sebagian sinyal dipantulkan kembali dan diterima oleh penerima. 3. Sinyal balik yang diterima akan dinyatakan sebagai loss.
4. Waktu tempuh sinyal digunakan untuk menghitung jarak.
51 1. Jarak yaitu dalam hal ini titik lokasi dalam suatu link, ujung link atau
patahan.
2. Loss yaitu loss untuk masing-masing splice atau total loss dari ujung ke ujung dalam suatu link.
13 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi telekomunikasi dewasa ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Ini diakibatkan adanya permintaan dan peningkatan kebutuhan akan informasi, yang terus memacu para pengembang teknologi memberikan suatu sistem yang handal dan efisien, baik dari segi kualitas maupun kuantitas dalam arti bahwa sistem tersebut dapat menyalurkan informasi kemanapun juga tanpa membutuhkan waktu yang lama.
Saat ini kemajuan di bidang telekomunikasi begitu pesat sehingga berdampak pada perkembangan teknologi informasi. transmisi optik tampaknya menjadi ide perubahan cepat, dimana dengan penggunaan serat optik sebagai medium transmisi memberikan dampak pada keandalan yang tinggi, kapasitas yang besar dan kualitas yang tinggi menjadi pilihan dalam pembangunan sistem telekomunikasi.
Seiring dengan peningkatan dan pengembangan penggunaan kabel serat optik sebagai media transmisi. Serat optik merupakan helaian optik murni yang sangat tipis (tebalnya setipis rambut manusia) dan dapat membawa data informasi digital untuk jarak jauh. Helaian tipis ini tersusun dalam bundelan yang dinamakan serat optik dan berfungsi menstransmisikan (mengirim) cahaya hampir tanpa kerugian. Artinya, cahaya yang berhasil dikirim dari satu tempat ke tempat lain hanya mengalami kehilangan sinyal dalam jumlah yang sangat sedikit.
14 optik, salah satu dari rugi-rugi tersebut adalah rugi daya yang diakibatkan oleh kelengkungan sepanjang kabel serat optik yang mengakibatkan perubahan daya transmisi.
Pada serat optik untuk media transmisi terdapat berbagai macam rugi-rugi. Rugi-rugi yang sering terjadi adalah rugi-rugi pada saat penyambungan dimana rugi-ini dapat terjadi karena adanya beberapa faktor. Faktor tersebut antara lain adalah karena alat yang digunakan pada saat penyambungan sudah tidak memenuhi standar atau karena kesalahan manusia dalam melakukan suatu penyambungan serat optik.
Dengan analisis perhitungan rugi-rugi pada serat optik ini, maka dapat diperkirakan besarnya penyimpangan nilai rugi-rugi yang terjadi sehingga perlu adanya peningkatan kualitas pengukuran untuk meminimalisasi besarnya nilai rugi-rugi yang dihasilkan .
Rugi daya yang ditimbulkan dengan melengkungkan sepotong pendek serat optik kemungkinan akan lebih besar dari rugi daya total yang timbul pada seluruh kabel serat optik sepanjang 1 km yang dijulurkan secara normal. Lengkungan tajam tersebut harus dihindarkan guna memperoleh kinerja serat optik yang optimal. Bending radius serat optik yang diukur adalah radius paling kecil ketika serat optik dapat dilengkungkan tanpa membuatnya kusut, menghancurkannya ataupun memperpendek umur dari serat optik tersebut.
15 Rugi-rugi daya yang terjadi di dalam serat optik dapat dievalusi pada domain waktu dengan menggunakan OTDR. OTDR dapat menganalisis setiap jarak dari insertion loss, reflection, dan loss yang muncul pada setiap titik, serta dapat menampilkan informasi pada layar tampilan. Dari permasalahan ini, maka dilakukan penelitian untuk menganalisa pengaruh kelengkungan serat optik terhadap rugi-rugi daya transmisi.
1.2 Rumusan Masalah
Yang menjadi rumusan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah : 1. Bagaimana prinsip transmisi serat optik.
2. Apa saja spesifikasi kabel serat optik yang digunakan.
3. Apa pengaruh kelengkungan serat optik terhadap rugi-rugi transmisi.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun yang menjadi tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengukur besarnya rugi-rugi daya transmisi akibat adanya kelengkungan pada kabel serat optik dan untuk mengukur bending loss serat optik menggunakan OTDR tipe Tektronix NetTek Analyzer Series Mini-OTDR.
1.4 Batasan Masalah
Untuk memudahkan pembahasan pada Tugas Akhir ini, maka dibuat pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Hanya membahas serat optik secara umum.
16 3. Mengukur besarnya rugi-rugi daya transmisi akibat adanya kelengkungan
pada serat optik.
4. Menganalisis pengaruh kelengkungan serat optik terhadap rugi-rugi daya transmisi.
5. Parameter yang diamati dalam pengukuran ini adalah bending loss fungsi bending radius dan bending loss fungsi jumlah.
6. Jenis OTDR yang digunakan adalah OTDR untuk pengukuran rugi daya serat optik single mode.
1.5 Metode Penulisan
Metodelogi penulisan yang digunakan pada penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Studi Literatur, yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir yang terdiri dari buku-buku referensi, baik yang dimiliki oleh penulis atau dari perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet, dan lain-lain.
2. Diskusi, yaitu berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU dan pegawai PT. Telekomunikasi, Tbk mengenai masalah- masalah yang timbul selama penulisan tugas akhir berlangsung.
17 1.6 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika pembahasan dalam penulisan lapon membandingkan ran tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, sistematika penulisan. BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
Bab ini menjelaskan tentang struktur dasar kabel serat optik, jenis-jenis kabel serat optik, konsep sistem transmisi serat optik, karakteristik serat optik, cara kerja sistem serat optik.
BAB III PENGUKURAN RUGI-RUGI DAYA TRANSMISI
Bab ini membahas tentang kondisi jalur pengukuran, spesifikasi alat yang digunakan, langkah dalam pengukuran, dan langkah-langkah dalam perhitungan rugi-rugi daya transmisi.
BAB IV ANALISIS PENGARUH KELENGKUNGAN SERAT OPTIK TERHADAP RUGI-RUGI DAYA TRANSMISI.
Bab ini membahas tentang pengukuran rugi-rugi daya transmisi, perhitungan secara teoritis, analisis hasil penelitian.
BAB V PENUTUP
3
ABSTRAK
Serat optik merupakan media transmisi yang banyak digunakan untuk jaringan lokal. Pada serat optik untuk media transmisi terdapat berbagai macam rugi-rugi, diantaranya rugi-rugi penyambungan, rugi-rugi pembengkokan dan rugi-rugi redaman pada konektor.
Pada Tugas akhir ini dilakukan penelitian tentang rugi-rugi serat optik menggunakan alat OTDR (Optical Time Domain Reflectometer). Adapun yang diamati satu tipe serat optis single mode dan dua sumber cahaya yang panjang gelombang berbeda. Hasil yang diperoleh dari OTDR berupa tampilan grafis nilai rugi-rugi terhadap jarak kemudian dibandingkan dengan hasil perhitungan (berdasarkan teori).
Proses pengambilan data rugi daya akibat pelengkungan (bending loss) dilakukan dengan menggunakan Tektronix NetTek Analyzer Series Mini-OTDR pada jarak pelengkungan 50 m dan 75 m dari OTDR dengan tiga variasi radius kelengkungan (bending radius) dan lima variasi lilitan. Penggunaan Agilent E6000 Series Mini-OTDR sebelumnya telah dikalibrasidengan OTDR Yokogawa AQ 7275 pada jarak pelengkungan 75 m.
1
TUGAS AKHIR
ANALISIS RUGI-RUGI DAYA AKIBAT KELENGKUNGAN JALUR PADA TRANSMISI SERAT OPTIK
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh :
100422042
NOVA FEBRIYANTI SEMBIRING
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
3
ABSTRAK
Serat optik merupakan media transmisi yang banyak digunakan untuk jaringan lokal. Pada serat optik untuk media transmisi terdapat berbagai macam rugi-rugi, diantaranya rugi-rugi penyambungan, rugi-rugi pembengkokan dan rugi-rugi redaman pada konektor.
Pada Tugas akhir ini dilakukan penelitian tentang rugi-rugi serat optik menggunakan alat OTDR (Optical Time Domain Reflectometer). Adapun yang diamati satu tipe serat optis single mode dan dua sumber cahaya yang panjang gelombang berbeda. Hasil yang diperoleh dari OTDR berupa tampilan grafis nilai rugi-rugi terhadap jarak kemudian dibandingkan dengan hasil perhitungan (berdasarkan teori).
Proses pengambilan data rugi daya akibat pelengkungan (bending loss) dilakukan dengan menggunakan Tektronix NetTek Analyzer Series Mini-OTDR pada jarak pelengkungan 50 m dan 75 m dari OTDR dengan tiga variasi radius kelengkungan (bending radius) dan lima variasi lilitan. Penggunaan Agilent E6000 Series Mini-OTDR sebelumnya telah dikalibrasidengan OTDR Yokogawa AQ 7275 pada jarak pelengkungan 75 m.
4
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Allah Bapa Jesus Kristus, atas berkat kasih dan Anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini.
Penulisan skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada program pendidikan sarjana (S-1) Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatra Utara. Judul yang Penulis ajukan adalah “Analisis Rugi-rugi Daya Akibat Kelengkungan Jalur Pada Transmisi Serat Optik.”
Kelancaran proses penulisan skripsi ini berkat bimbingan, arahan dan petunjuk serta kerja sama dari berbagai pihak. Penulis dalam kesempatan ini menyampaikan ucapan terima kasih kepada yang terhormat :
1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si selaku Dosen Wali dan Ketua Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara Medan.
2. Bapak Ir. M. Zulfin, M.T selaku Dosen Pembimbing yang selalu bijaksana memberikan arahan, bimbingan, nasehat, serta waktunya selama penulisan Skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, S.T, M.T selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan bimbingan, nasehat, serta waktunya selama penulisan Skripsi ini.
4. Ibu Naemah Mubarakah, S.T, M.T selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan bimbingan, nasehat, serta waktunya selama penulisan Skripsi ini.
5 6. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa/i program Ekstensi Departemen Teknik Elektro angkatan 2010 khususnya bang Adi Pelawi, bang Rolly Sinaga, Bang Donny, Frans Simarmata, bang Sonny, Indra Fauziah, dan yang tidak disebutkan namanya yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
7. Seluruh teman-teman SMA Negeri 3 Binjai angkatan 2003 khususnya Nova Ria, Yeni siska, Siti Nur Annisa, Meylani Sijabat, Efron Paulus Simanjuntak, Leo Chandra Sitohang, Sintong Andreas, Rista Uli, Chandra Leo Nardo Siloto, Pirtom Lubis, , Frando Sinulingga, Juli Emi Krina br. Ginting, Nyna Martina, dll.
8. Seluruh teman-teman penulis : Ferdinand Syah Manik, bang Lindung Parulian Simarmata, Kak Rumondang Simamora, Peter Suhendra Sarumpaet, Willy Josua Butar-butar, Fery Franco Malau, Ricky Holmes Sinaga, M. Taufiq Rifa’i Daulay, Tata Hidayat yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
6 Semoga Tuhan Jesus memberikan balasan yang berlipat ganda kepada semuanya. Demi perbaikan selanjutnya penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhirnya hanya kepada Jesus Kristus penulis serahkan segalanya mudah-mudahan Skripsi ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya kita semua.
Medan, November 2015
Penulis
Nim : 100422042
7 DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK... i
KATA PENGANTAR ... ..ii
DAFTAR ISI...………...v
DAFTAR GAMBAR ……….….viii
DAFTAR TABEL………..……….ix
DAFTAR SINGKATAN……….……x
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Masalah ... 3
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Metode Penulisan ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK 2.1 Umum ... 6
2.2 Struktur Dasar Serat Optik ... 7
2.3 Jenis-jenis Serat Optik ... 8
2.4 Refraksi (Pembiasan Cahaya) ... 11
8
2.5.1 Prinsip Kerja Transmisi Pada Serat Optik ... 13
2.5.2 Transmisi Cahaya Pada Serat Optik ... 15
2.5.3 Perambatan Cahaya dalam Serat Optik ... 16
2.5.4 Indeks Bias ... 16
2.5.5 Sistem Relay Serat Optik ... 17
2.5.5.1 Transmitter ... 17
2.5.5.2 Konektor ... 18
2.5.5.3 Pemyambungan (Splicing) ... 20
2.5.5.4 Receiver ... 22
2.6 Konsep Kerugian dalam Serat Optik ... 23
2.6.1 Rugi-rugi pada Serat Optik ... 23
2.6.1.1 Absorpsi ... 24
2.6.1.2 Hamburan ... 24
2.6.1.3 Mikro – Bending ... 25
2.7 Redaman Serat Optik ... 25
2.7.1 Faktor Intrinsik ... 27
2.7.2 Faktor Ekstrinsik ... 28
2.8 Rugi-rugi Akibat Kelengkungan Serat Optik ... 28
2.9. Lebar Jalur Serat Optik ... 30
2.10 Power Meter ... 30
2.11 OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) ... 33
9
2.13 Mekanisme Kerja OTDR ... 37
BAB III PENGUKURAN RUGI-RUGI DAYA TRANSMISI 3.1 Umum ... 39
3.2 Teori Pengukuran Serat Optik ... 40
3.3 Langkah-langkah dalam Pengukuran ... 41
3.3.1 Pengukuran Daya ... 42
3.3.2 Pengukuran redaman ... 43
3.4 Langkah-langkah dalam Perhitungan ... 44
BAB IV ANALISIS PENGARUH KELENGKUNGAN SERAT OPTIK TERHADAP RUGI-RUGI DAYA TRANSMISI 4.1 Pengukuran Redaman ... 46
4.2 Perhitungan dan Analisis Rugi-rugi Penyambungan ... 47
4.3 Perhitungan Rugi-rugi Kelengkungan ... 48
4.4 Kalibrasi Agilent E6000 Series mini-OTDR BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 52
10 DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Dasar Kabel serat Optik ...7
Gambar 2.2 Perambatan Gelombang padaserat Single-mode ... 9
Gambar 2.3 Perambatan Gelombang pada seratMulti-mode ... 9
Gambar 2.4 Perambatan Gelombang pada seratMulti-mode Graded Index .. 10
Gambar 2.5 Blok Diagram Prinsip Kerja Transmisi Pada Serat Optik ... .14
Gambar 2.6 Rugi-rugi karena pelengkungan ... 29
Gambar 2.7 Sumber Cahaya ... 31
Gambar 2.8 Power Meter ... 31
Gambar 2.9 Contoh Link Secara Umum dan Bagian-Bagiannya... 32
Gambar 2.10 Tampilan Redaman Serat Optik pada OTDR... 34
Gambar 2.11 Tektronix NetTek Analyzer Series Mini-OTDR………36
Gambar 2.12 Tampilan Backscatter pada OTDR ... 37
Gambar 3.1 Ilustrasi Sistem Transmisi Serat optik ... 40
Gambar 3.2 Transmission Loss ... 41
11 DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 4.1 Pengukuran Redaman Menggunakan Power Meter ... 46 Tabel 4.2 Nilai Rugi-rugi Penyambungan ... 47 Tabel 4.3 Nilai Rugi-rugi Kelengkungan dengan Panjang Gelombang 1310 nm . 48 Tabel 44 Nilai Rugi-rugi Kelengkungan dengan Panjang Gelombang 1550 nm . 49 Tabel 4.5 Nilai pengukuran bending loss menggunakan OTDR Yokogawa AQ
12 DAFTAR SINGKATAN
SKSO : Sistem Komunikasi serat Optik OTDR : Optical Time Domain Reflectometer LED : Light Emitting Diode
LAN : Local Area Network TIR : Total Internal Reflection
LD : Laser Diode
FC : Fiber Connector
PC : Physical Contact SMA : SubMiniature versi A
ST : Straight Tip
BNC : Bayonet Neil Concelman
TV : Televisi
RTB : Rise Time Budget BER : Bit Error Rate
COT : Central Office Terminal
RT : Remote Terminal
GS : System Gain
HP : Hewlett Packard
ITU.T : Internal Telecomunication Union T-REC A/D : Analog to Digital Converter
PCM : Pulse Code Modulation
MUX : Multiplexer
