Kajian Penggunaan Media Transmisi Fiber Optik untuk Meningkatkan Nilai Perbandingan Penguatan Antena Terhadap Noise

(1)

21

Kajian Penggunaan Media Transmisi Fiber Optik untuk Meningkatkan

Nilai Perbandingan Penguatan Antena Terhadap

Noise

Study of Optical Fiber Transmission Media Usage to Improve Gain

to Noise Ratio Antenna

Nurmajid Setyasaputra*)_{, Arif Hidayat, Ahmad Luthfi Hadiyanto, Indri Pratiwi} Stasiun Bumi Penginderaan Jauh Parepare, LAPAN

*)_{E-mail: nurmajid_setyasaputra@lapan.go.id}

ABSTRAK – Salah satu rugi rugi daya yang sering dihadapi adalah rugi rugi daya transmisi dari antena ke demodulator melalui transmisi kabel tembaga. Hal ini dapat menurunkan secara keseluruhan terhadap penguatan antena terhadap noise. Salah satu perangkat yang memiliki rugi rugi daya yang kecil adalah fiber optik. Fiber optik memiliki kemampuan mengirimkan data dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi. Teknologi radio melalui fiber optik telah digunakan dalam bidang telekomunikasi seperti televisi kabel dan base transceiver station. Penggunaan fiber optik diharapkan dapat mengurangi rugi daya transmisi disamping dimensinya yang keci. Pada akhirnya penguatan antena dapat diperbesar sehingga dapat menambah selisih cadangan daya apabila terjadi cuaca buruk maupun kerusakan perangkat.

Kata kunci: radio, fiber optik, antena, transmisi

ABSTRACT - One of the frequent loss of power loss is loss of power loss from antenna to demodulator through transmission of copper cable. This can decrease overall against antenna gain against noise. One device that has a small loss of power loss is fiber optics. Fiber optics has the ability to transmit large amounts of data at high speed. The radio over fiber optic technology has been use for telecommunication especially on cable tv and base transceiver station. The use of optical fiber is expected to reduce the loss of transmission power in addition to its small dimensions. In the end the antenna gain can be increased so that it can improve the power backup increment in case of bad weather or device damage.

.

Keywords: radio, fiber optic, antenna, transmission

1. PENDAHULUAN

Satelit penginderaan jauh mengirimkan data berupa citra gambar hasil perekaman ke bumi (Hidayat dkk, 2014). Menurut (Hidayat dkk, 2014) dalam “Desain dan Implementasi Sistem Pakar Analisis Performansi Antena Seaspace Axyom 5.1 Berbasis Web”, sistem penerimaan dan perekaman data penginderaan jauh terdiri dari antena, demodulator dan perangkat perekeaman. Rugi rugi daya dimulai dari transmisi dari satelit melewati ruang hampa kemudian diterima oleh antena dan diturunkan frekuensi ke frekuensi IF ke frekuensi 720 MHz, hal ini ditulis dalam "Integration System for Receiving and Recording NPP Satellite Data at Remote Sensing Ground Station" (Hidayat dkk, 2014). Rugi rugi daya di ruang hampa dapat di atasi dengan menggunakan antenna gain dan power EIRP yang memadai (Hidayat, 2015). Rugi rugi daya dari antena ke demodulator dapat dilakukan dengan memasang perangkat dengan redaman propagasi yang rendah. Redaman kabel coax yang digunakan adalah 7.9 dB/100 feet menggunakan kabel coaxial RG 8. Redaman ini sangat besar sehingga dapat mengurangi C/N di penerima.

Penggunaan teknologi radio over optik telah digunakan dalam bidang telekomunikasi, khususnya dari antena ke bts indoor. Pada penelitian sebelumnya (Hidayat, 2015), fiber optik dapat meningkatkan troughput data sebesar 300% melalui pengukuran transfer paket UDP (User datagram protokol dibandingkan dengan kabel UTP cat 6. Dalam makalah ini akan dilakukan studi pustaka tentang perangkat dan penelitian tentang radio over optik dalam penerimaan data penginderaan jauh.

(2)

22

1.1 Kabel Koaxial

Kabel koaksial merupakan salah satu jenis media transmisi yang digunakan untuk pengiriman daya listrik frekuensi tinggi. Konfigurasi kabel koaksial dapat dilihat pada Gambar 1, karakteristik dari kabel koaksial adalah semakin besar diameter kabel maka semakin kecil nilai redaman kabel tersebut. Untuk penggunaan kabel dengan ukuran yang dan jenis yang sama, untuk frekuensi yang tinggi akan memiliki redaman yang lebih besar dari penggunaan pada frekwensi yang lebih rendah.

Gambar 1. Struktur Kabel Koaksial

Kabel koaksial terdiri dari pvc jacket outer, dielectric isulator, dan center copper conductor. Sinyal ditumpangkan pada aliran listrik yang mengalir pada konduktor. Sedangkan agar aliran listrik tidak mengalami interferensi maka digunakan Braid Shield untuk meredam agar tidak terjadi kebocoran gelombang aliran listrik ke dalam dan keluar konduktor.

Nilai redaman kabel dipengaruhi oleh permitifitas dan permeabilitas bahan inner, dielektrik isulator, outer dan ketebalan jaket. Pengukuran redaman kabel dapat dilihat pada Tabel 1

. Frekuensi yang digunakan pada

kabel dari antena ke demodulator adalah pada frekuensi 720 MHz. Jika dilihat pada Tabel 1 redaman

yang paling besar adalah kabel jenis RG-59 yaitu 9,7 dB (per 100ft), sedangkan redaman terkecil

adalah pada 3,6 (per 100ft).

(3)

23

1.2 Fiber Optik

Fiber Optik

merupakan salah satu jenis media transmisi yang terbuat dari serat kaca atau plastik. Jika transmisi kabel koaksial mentransmisikan gelombang listrik maka fiber optik ini mentransmisikan gelombang cahaya yang datanya ditumpangkan pada gelombang cahaya tersebut.

Gambar 2. Struktur Kabel Fiber Optik

Struktur serat optik terdiri dari:

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

lainnya. 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.

Gambar 3. Penampang Fiber Optik, (Suryanto & Ali Hanafiah Rambe,2013)

Serat optik terbuat dari bahan dielektrik yang berbentuk seperti kaca (

glass

). Didalam serat inilah

energi listrik diubah menjadi cahaya yang akan ditransmisikan sehingga dapat diterima di ujung

unit penerima (

receiver

) melalui

transducer

.

Pada

Gambar 2

dapat dilihat struktur dasar kabel

fiber optik.

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 plastik. Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.

(4)

24

2. DESAIN KONFIGURASI RADIO OVER FIBER OPTIK UNTUK MENINGKATKAN

GAIN DAN C/N

Kondisi existing saat ini, kabel yang digunakan adalah tipe kabel heliax andrew 0.5 inch dan kabel RG 8. Kabel ini digunakan dari down converter menuju demodulator. Selain itu posisi kabel juga digunakan sebagai LNA ke down converter.

Tabel 2. Pengukuran Redaman Kabel dari Antena ke Demodulator No Nama

Antena

G/T Jarak

Demodulator

Jenis Kabel Redaman

1. Seaspace 1 NA 20 Heliax Andrew 0.5 Inch NA

2 Seaspace 2 28 dB/K 100 RG 8 7 dB

3 Viasat 31 dB/K 30 Heliax Andrew 0.5 Inch 2.9 dB

4. Orbital 26,8 dB/K 90 Heliax Andrew 0.5 Inch 5 dB

Konfigurasi yang akan digunakan dapat dilihat pada Gambar 4. RF fiber converter di letakkan di frekuensi IF 720 MHz dari converter ke demodulator.

RF to Fiber

Converter Fiber to RF converter

Demodulator dan Alat Perekaman

Kabel RF

Fiber Optik

Kabel RF

Gambar 4. Desain Konfigurasi Radio over Fiber Optik

Total perbandingan redaman dapat dilihat pada Gambar 5 (Milne, A., 2017). Total atenuation pada jarak 500 ft adalah 48 dB. Sedangkan redaman pada kabel fiber optik stabil pada 2 dB.

(5)

25

Gambar 5. Redaman pada Frekuensi 600 MHz

Gambar 6. Perbandingan Loss Cable pada Frekuensi 1 sd 1000 MHz (DeLisle, JJ., 2015) Perbandingan cable loss pada frekuensi 1 sd 1000 MHz terlihat fiber optik stabil pada redaman 0 dB.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada pembahasan ini dilakukan analisis menggunakan satelit Aqua. Adapun antena yang digunakan adalah antena ViaSat 5,4 meter dan antena Orbital 3,0 meter. Satelit Aqua memiliki spesifikasi seperti ditunjukkan pada Tabel 3 sebagai berikut:

Tabel 3. Parameter Satelit Aqua

No _Parameter _Nilai 1 _{Center Frequency} _{8160 MHz} 2 _Bandwidth _{15 MHz} 3 _Modulasi _SQPSK 4 _{Data Format} _NRZ-M 5 _{Data Rate} _{15 Mbps} 6 _EIRP _{19.2 dB}

7 _{Jarak Orbit (Apogee &} Perigee)

(6)

26

Adapun persamaan untuk memperoleh C/N yaitu:

= . ... (1) Nilai C/N requirement adalah 6,8 dB, pada modulasi QPSK dan BER 3x10-6_.

Nilai C/N requirement akan kita bandingkan dengan nilai C/N pada Perhitungan C/N sistem dapat dilihat pada persamaan (1), (Hidayat A, 2014). Perhitungan ini akan digunakan sebagai simulasi apabila nilai L berkurang pada 2 antena yaitu antena ViaSat dan Orbital.

[𝐶/𝑁] = 𝐸𝐼𝑅𝑃 − 𝐹𝑆𝐿 − 𝐿 + + 228.6 − 10 log(𝐵) ... (2)

Gambar 7. C/N Pada Elevasi 0 sd 180 derajat menggunakan antena viasat gain 31 dB/T

Gain antena viasat adalah 31 dB/T memiliki kemampuan yang tinggi untuk mendapatkan maksimum C/N. Yaitu dengan C/N 17 dB dipenerima masih memiliki margin sebesar 9 dB, antena ini dapat merekam sampai dengan jarak 2870 km pada elevasi 0 derajat atau 2554 km pada elevasi 3 derajat.

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 1 8 ₁₅ ₂₂ ₂₉ ₃₆ ₄₃ ₅₀ ₅₇ ₆₄ ₇₁ ₇₈ ₈₅ ₉₂ ₉₉ 10 6 11 3 12 0 12 7 13 4 14 1 14 8 15 5 16 2 16 9 17 6 C/N Coaksial C/N Fiber Optik

(7)

27

Gambar 8. C/N satelit Aqua menggunakan Antena Orbital

Apabila kita melihat hasil plot grafik C/N satelit Aqua menggunakan antena Orbital terlihat peningkatan gain secara signifikan. Hal ini dapat digunakan untuk penambahan margin penerimaan, sehingga apabila terjadi kerusakan dapat terhindar dari loss data.

4. KESIMPULAN

Penggunaan teknologi Radio over fiber dapat membantu menaikkan Gain terhadap noise di antena. Hal ini dapat menghindari terjadinya kerusakan fatal apabila terjadi fading maupun gangguan terhadap perangkat. Penambahan G/T juga dapat menambah jarak jangkauan antena dalam menerima data transmisi satelit penginderaan jauh.

5. UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada Kepala Stasiun Bumi Lapan Parepare dan Kepala Sub Bagian Tata Usaha Stasiun Bumi Penginderaan Jauh Parepare LAPAN atas fasilitas yang diberikan dalam mengikuti sinas Inderaja 2017. Dan kepada seluruh Staff baik teknis maupun non-teknis yang memberikan banyak kontribusi sebagai penunjang makalah ini.

6. DAFTAR PUSTAKA

DeLisle, Jean-Jacques. (2015). Why More RF Engineers Are Choosing Fiber Connectors, diunduh 1 September 2017 dari http://www.mwrf.com/passive-components/why-more-rf-engineers-are-choosing-fiber-connectors.

Hidayat, A., Munawar, S.T.A, Ramadhan, P.R., Setyasaputra, N. (2014)., Analisis Carrier to Interference Transmisi Gelombang Mikrowave Link X Band dengan Downlink Satelit Penginderaan Jauh. Paper dipresentasikan pada Seminar Nasional Inderaja:LAPAN, Bogor, Indonesia.

Hidayat, A., Munawar, S.T.A., Hadiyanto, A.L., Ramadhan, P.R. (2014), Kalibrasi Arah Antena dengan Metode Sun Pointing pada Antena 3 Sumbu, Paper presented at the Seminar Nasional Inderaja:LAPAN, Bogor, Indonesia. Hidayat, A., Munawar, S.T.A., Suprijanto, A., Setyasaputra, N. (2014). Integration System for Receiving and Recording

NPP Satellite Data at Remote Sensing Ground Station. Paper presented at the Makassar International Conference on Electrical Engineering and Informatics (MICEEI) IEEE:UNHAS, 26-30 November 2014, Makassar, Indonesia. Hidayat, A., Setyasaputra, N., Hadiyanto, A.L., Munawar, S.T.A. (2015), Analisis Implementasi Jaringan Local Area

Network berbasis Fiber Optik di Balai Penginderaan Jauh Parepare, Paper presented at Seminar Nasional Teknik Ketenagalistrikan dan Teknik Informasi (SNTKTI) Universitas Muslim Indonesia (UMI), 2015, Makassar, Indonesia.

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 1 9 ₁₇ ₂₅ ₃₃ ₄₁ ₄₉ ₅₇ ₆₅ ₇₃ ₈₁ ₈₉ ₉₇ 10 5 11 3 12 1 12 9 13 7 14 5 15 3 16 1 16 9 17 7 C/N Coaksial C/N Fiber Optik

(8)

28

Hidayat, A., Munawar, S.T.A, Syarif, S., Andani, A,. (2017). LEO Antenna Ground Station Analysis Using Fast Fourier Transform,Paper presentend atThe 7 th International Anual engineering Seminar (IEEE: UGM), 1-2 Agustus, Yogyakarta, Indonesia.

Hidayat, A., Ardiansyah, Ramadhan, P.R., Munawar, S.T.A. (2014). Desain dan Implementasi Sistem Pakar Analisis Performansi Antena Seaspace Axyom 5.1 Berbasis Web. Jurnal Teknologi Dirgantara, 12 (20), 154-162.

Ishii, Y. etall,. lEEE Coherent Fiber-optic Microcellular Radio Communication System Using a Novel RF-to-Optic Conversion Scheme.

Milne, Alex. (2014). Diminishing Returns: At A Certain Point, Using Coax is Insane, diunduh 1 September 2017 dari http://blog.rfvenue.com/2014/12/15/diminishing-returns-rfof/

Suryanto, Rambe, A.H (2013). Analisis Pengaruh Frekuensi Terhadap Redaman Kabel Koaksial. SINGUDA ENSIKOM, 2(3), page 90-95.

ViaLite Communications. What is RF over Fiber Tecnology, diunduh 1 September 2017 dari https://www.vialite.com/resources/guides/what-is-rf-over-fiber-technology/