Analisis Simulasi Rancangan Jaringan Fiber Optik Untuk Internet Kampus Politeknik Caltex Riau Menggunakan OptiSystem. Oleh : Alrafi Wijaya

Analisis Simulasi Rancangan Jaringan Fiber Optik Untuk Internet Kampus Politeknik Caltex Riau Menggunakan

OptiSystem

Oleh : Alrafi Wijaya

16101157

Abstrak

Perkembangan teknologi saat ini sudah demikian maju, terutama dalam bidang telekomunikasi. Teknologi sistem komunikasi optik merupakan salah satu terobosan terbaru yang memberikan kemudahan dalam pengiriman data antara pengirim hingga ke penerima dalam satu jaringan yang memungkinkan pengguna dapat saling berkomunikasi dengan kehandalan dan kecepatan yang tinggi, dibanndingkan menggunakan kabel jenis lainnya. Pada tugas akhir ini dirancang sebuah sistem komunikasi optik Biderectional. Model ini didesain berdasarkan data yang telah diambil dari ISP (ICON+), yang merupakan ISP pengirim data yang digunakan oleh PCR dengan menggunakan perangkat lunak Optisystem.

Dari hasil simulasi yang telah diperoleh bahwa model tersebut telah bekerja dengan baik. Panjang gelombang yang digunakan 1300nm untuk transmisi upstream dan 1310nm untuk transmisi downstream. Pada jaringan optik tersebut memiliki performasi yang baik pada panjang gelombang 22Km. Nilai Bit Error Rate (BER) yang dicapai untuk transmisi upstream pada panjang serat optik 22Km adalah 2.17771 x 10

^-093

dan untuk transmisi downstream adalah 5.90091 x 10

^-093

. Semakin besar daya kirim yang digunakan maka nilai BER akan semakin rendah. Daya kirim yang digunakan adalah 0dBm. Karena terjadi loss (rugi-rugi transmisi) maka diperoleh daya terima sekitar -11.912 dBm. Semakin jauh jarak transmisi maka akan semakin besar loss yang terjadi dan daya yang diterima semakin kecil.

1. PENDAHULUAN

Perkembangan dan Penerapan Teknologi telekomunikasi dunia yang berkembang dengan cepat,secara langsung ataupun tidak langsung akan mempengaruhi

perkembangan sistem telekomunikasi Indonesia.

Beroperasinya satelit telekomunikasi Palapa dan

kemudian pemakaian SKSO (Sistem Komunikasi

Serat Optik) di Indonesia merupakan bukti bahwa

Indonesia juga mengikuti dan mempergunakan

Teknologi

ini dibidang Telekomunikasi. Tidak disangkal lagi bahwa serat optik akan memberikan kemungkinan yang lebih baik bagi jaringan telekomunikasi.

Serat Optik adalah salah satu media transmisi yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dengan keandalan yang tinggi.

Berlainan dengan media transmisi lainnya, maka pada serat optik gelombang pembawanya tidak merupakan gelombang elektromagnet atau listrik,akan tetapi menggunakan sinar/cahaya laser .

Sistem perancangan atau perencanaan dari jaringan optik tersebut lah yang nanti akan di paparkan kedalam software tersebut yaitu Opti Sytem, dimana akan terlihat jelas simulasi jaringan tersebut di dalamnya, kemudian juga akan mudah di deteksi losses yang terjadi akibat dari saluran optik tersebut, kemudian juga daya keluaran dari proses pentransmisian tersebut akan terlihat jelas.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Pada paper ini terdiri dari pendahuluan yang berisi latar belakang disusunnya proyek. Teori penunjang yang berisi landasan teori disusunnya proyek akhir ini, perancangan sistem yang berisi metode yang dilakukan.

dalam proyek akhir ini, hasil dari pengujian untuk mendapatkan data dan kemudian akan dianalisa serta kesimpulan dan saran agar proyek ini dapat berkembang kedepannya.

2.1 Struktur Serat Optik

a. Core

Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi, merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini. memiliki diameter 8 m - 50 m.

Ukuran core sangat mempengaruhi karakteristik serat optik.

b. Cladding

perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis), berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya.

c. Coating

Terbuat dari bahan plastik, berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.

Gambar 2.1 : Struktur Serat Optik

2.2 Jenis Serat Optik

Single mode : serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar 8,3 mikron), diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding selongsong (cladding).

Multi mode : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.

2.3 Karakteristik Transmisi Serat Optik A.Redaman/Attenuasi

1. Redaman mempunyai peranan yang sangat penting.

Terbuat dari bahan gelas atau palstik dengan indeks bias lebih kecil dari core, merupakan selubung dari core, hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi

2. Redaman menentukan jarak transmisi

maksimum antara transmitter dan receiver

3. Redaman menentukan banyaknya repeater dan margin daya yang dibutuhkan dalam sebuah link.

4. Redaman (α) sinyal atau rugi-rugi serat didefinisikan sebagai perbandingan antara daya output optik (Pout) terhadap daya input optik (Pin) sepanjang serat L.

(2.1) 5. Redaman atau rugi-rugi (loss) diakibatkan oleh :

B. Faktor intrinsik (dari serat itu sendiri)

1. Penyerapan (absorption)Redaman absorpsi cukup kecil bila dibandingkan dengan jenis lain.

Disebabkan karena kerusakan atau ketidaksempurnaan struktur atom dalam komposisi gelas, adanya pencampuran silika dengan bahan

doping dan uap oksihidrogen selama pembuatan

serat, adanya molekul-molekul air dalam gelas.

Absorpsi terjadi pada 1.38 µm, 0.95 µm dan 0.72 µm.

2. Penghamburan (scattering) Rayleigh Scattering

Rayleigh scattering adalah rugi-rugi intrinsik yang dominan, yang terjadi pada seluruh serat dan menghasilkan atenuasi yang proporsional terhadap l/λ

⁴

. Rugi-rugi/loss (dalam dB/km) dapat dinyatakan dalam:

C. Dispersi

adalah diode laser, proses dari pengubahan besaran E / O converter itu sendiri terjadi didalam sumber optic itu sendiri yaitu pada diode laser.

Dimana proses pembentukan itu sendiri dinamakan absorsi foton ( perpindahan electron dari energi valensi ke energi konduksi ).

Gambar 2.2 : Karakteristilk energi tipe bahan Dalam benda padat atom-atom berada dalam jarak yang berdekatan. Dengan demikian karena electron merupakan bagian dari atom, maka electron pun berada dalam kondisi yang berdekatan. Untuk menentukan sifat elektrik bahan, apakah suatu isolator atau konduktor yang baik, ditentukan oleh 2 pita energi teratas yaitu pita konduktor dan pita valensi. Selisih antara pita valensi dan pita konduktor dinamakan Egap ( Band_gap energi ).

Gambar 2.3 : Karakteristik diode laser Dispersi adalah suatu gejala dimana lebar pulsa

sinyal input yang dikirim, merambat sepanjang kabel optik dan di sisi penerima lebar pulsa tersebut menjadi lebih lebar.

2.4 Prinsip konversi data ke optik

Yang dimaksud dengan sumber optik pada sistem transmisi serat optik berfungsi sebagai pengubah besaran sinyal listrik / elektris menjadi sinyal cahaya / optik (E / O Converter).

Dimana sumber optic yang digunakan

Gambar 2.4 :Proses moulasi diode laser

Untuk proses konverasi O/E terjadi pada photodiode

yang terletak pada ISP, dimana setelah

sinyal optic yang diterima melalui saluran transmisi dari proses pada diode laser. Lebih jelasnya akan ditunjukkan pada rangkaian berikut:

Gambar 2.5 : Rangkaian photodioda

Photodiode dioperasikan pada prategangan balik.

Cahaya yang diterima akan diubah menjadi arus listrik, pada tahanan RL arus tersebut diubah menjadi besaran tegangan. Perbandingan arus yang dihasilkan photodetector terhadap daya optik yang diterima disebut sensitivitas optik (dinyatakan dalam A/W). Sensitivitas suatu photodetector sangat bergantung pada panjang gelombang operasi dan bahan photo detector.

Gambar 2.6 :Karakteristik spectral photodioda Proses dari mekanisme deteksi cahaya dapat dilihat dari energi elektronnya, dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.7 : Proses dari mekanisme deteksi cahaya Bila foton yang datang ≥ band gap energi bahan semikonduktor, foton memberikan energinya dan

membangkitkan elektron dari pita valensi dan pita konduksi. Proses ini membangkitkan pasangan elektron-hole bebas yang disebut photo carrier, dihasilkan pada daerah deplesi / active region.

Medan listrik yang tinggi timbul di daerah deplesi ini akan menimbulkan arus. Arus ini disebut photo current (Ip).

3. PERANCANGAN SIMULASI PADA SOFTWARE

3.1 OptiSystem

Optisystem adalah sebuah simulator yang berbasis pada pemodelan system komunikasi optic yang bersifat nyata.

Optisystem dilengkapi dengan

Graphical User Interface (GUI) yang menyeluruh yang terdiri dari project layout, komponen netlist, model komponen dan tampilan grafik. Library Optisystem terdiri dari komponen aktif dan pasif yang tergantung kepada parameter wavelength.

Gambar 3.1: Simulasi Jaringan FO dari ISP ke PCR

Dalam pensimulaisian jaringan fiber optik dari ISP ke PCR melalui OptiSystem, dimana pada Tugas akhir ini, pemodelan akan dilakukan dengan menggunakan software optisystem. Hal ini dilakukan karena optisystem merupakan perangkat lunak yang komprehensif yang memungkinkan kita untuk mendesain, menguji, dan mensimulasikan jaringan optic. Di samping itu, Optisystem dilengkapi dengan virtual instrumen.

Sehingga kita bisa melakukan penelitian tanpa

terkendala oleh ketersediaan peralatan.

4. ANALISA DAN PEMBAHASAN

Pengujian dilakukan setelah software selesai dirangkai menurut data yang di ambil dari ISP dengan PCR telah selesai dan telah berjalan.

Apapun dalam pembuatan sistem dilakukan beberapa tahapan :

1. Pengukuran dari daya input ISP dan daya yang diterima dari PCR.

2. Setalah itu baru akan dihasilkan total loss 3. Perhitungan daya yang dikirim dan diterima (

power bugdet ).

4. Memodelkan jaringan real ke dalam optisytem.

4.1 Keluaran Sinyal

Setelah melakukan pemverifikasian pengambilan data di transmitter pada isp, dimana pada CW Laser dengan frekuensi 1300nm dengan daya 0dBm di pasang alat uku optical spectrum analyzer untuk pengukuran pada sinyalnya dan optical power meter untuk pengukuran dayanya, begitu juga pada MZM diberi alat ukur optical spectrumanalyzer untuk pengukuran sinyalnya dan optikal power meter untuk pengukuran dayanya.

Gambar 4.2 : Receiver pada PCR

Pada pengukuran daya dengan alat ukur power meter di CW Laser keluar bahwa dayanya 0dBm, Sedangkan pada pengukuran sinyalnya dengan alat ukur spectrum analyzer dapat diketahui bahwa setelah di ukur hasilnya seperti berikut

Gambar 4.3 : Pengukuran sinyal pada CW Laser dengan optical spectrum analyzer

Dapat di lihat bahwa dalam pengukuran pada spectrum analyzer tersebut dimana hasil pengukuran secara teori dan secara alat ukur tepat

Gambar 4.1 : Transmitter pada ISP dimana pada saat panjang gelombangnya sebesar 1300nm keluaran dayanya sebesar 0dBm.

Sedangkan pada saat pengukurannya berada di

MZM bahwa pada saat pengukuran dayanya

dengan alat ukur optical power meter keluaran

dayanya sebesar -3.148dBm dan pengukuran

sinyal pada alat ukur optical spectrum analyzer

dimana keluarannya dapat dilihat sebagai berikut

Gambar 4.4: pengukuran sinyal pada MZM dengan optical spectrum analyzer

Dapat di lihat bahwa setelah pengukuran pada spectrum analyzer tersebut hasilnya pada saat panjang gelombang sebesar 1300nm setelah pentransmisian bit melalui MZM dayanya kurang dari 0dBm dikarenakan pada saat pentransmisian bitnya setelah melalui MZM ada gangguan atau adanya losses yang mungkin terjadi pada MZM tersebut namun pada saat pengukuran dayanya pada MZM sebesar -3.148dBm.

a. Perhitungan Power Budget Pada Pengukuran Dari Power Meter Po (Laser) = 0.00 dBm

Po (mzm )= - 3.148 dBm

Po (Fiber) = -11.948 dBm

Po ( PD )= - 41.271 dBm

5. KESIMPULAN

Dapat menyimpulkan bahwa sebagai berikut : Semakin besar panjang gelombang yang diberikan pada fiber optiknya maka semakin besar pula daya output yang

keluar dari ISP ke PCR tersebut.

Semakin besar panjang gelombang yang diberikan pada fiber optiknya maka semakin kecil BER yang keluar dari ISP ke PCR tersebut. Namun jika semakin besar atenuasi yang di berikan maka BERnya pun akan semakin besar juga.

Untuk menghindari Pembesaran pada

bit error rate yang keluar, sebaiknya di

berikan penambahan pada panjang

gelombang di fiber optic tersebut dan

juga pengecilan pada atenuasinya.