ANALISIS KARAKTERISTIK REDAMAN INFRASTRUKTUR
TELEKOMUNIKASI TERPASANG (SERAT OPTIK)
UNTUK MENDUKUNG KOMUNIKASI BROADBAND
Triyono Budi Santoso
Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Binus University Jl. K.H. Syahdan No. 9, Palmerah, Jakarta Barat 11480
triyono.budi@binus.ac.id
ABSTRACT
In the telecommunication industry, network infrastructure holds a major role to deliver excellent service and achieve higher Continuity of Service to the customer. The demand of capacity and broadband speed in good quality (Internet, video on demand, wireless broadband, etc) has brought a fundamental change in the infrastructure and must be prepared by provider in deploying fiber optic backbone as part of a reliable system with the lowest attenuation. Factorial Design and Analysis of Experiments were used to get exact results that attenuation is determined by related components such as fiber optic brand, type of splicer, type of fiber termination and the location placed. Power Budget analysis is needed in deploying all the communication system, besides Operation and Maintenance activities in managing and monitoring the quality in real time mode. So when there is a fault in the system, it could be warned and recovered immediately. This gives signs to all telecommunication industry parties (provider, vendor, and regulator) to give mutualism contribution in providing reliable services to the customer.
Keywords: attenuation, splicing, bending, patching, network management
ABSTRAK
Dalam industri telekomunikasi, sistem/infrastruktur jaringan memegang peranan sangat penting bagi proses penyediaan jasa telekomunikasi dan tercapainya kesinambungan pelayanan (CoS, Continuity of Services) yang tinggi yang dapat diberikan ke pelanggan. Kebutuhan kapasitas dan kecepatan komunikasi broadband yang berkualitas (Internet, video on demand, wireless broadband, dan lain-lain) telah membawa perubahan mendasar dalam infrastruktur telekomunikasi yang harus disikapi oleh setiap operator dengan membangun media transmisi backbone serat optik sebagai bagian dari sistem yang andal dengan nilai redaman sekecil mungkin. Melalui pendekatan metodologi DoE desain faktorial kualitatif khusus, dihasilkan bahwa redaman serat optik sangat dipengaruhi oleh komponen terkait seperti brand serat optik, jenis splicer, tipe dan lokasi penempatan terminasi kabel optik. Analisis power budget yang tepat sangat diperlukan dalam merencanakan sistem secara menyeluruh, selain daripada kegiatan pengelolaan Operation and Maintenance yang cepat dalam memantau kualitas sistem secara real time. Sehingga ketika terjadi kegagalan dalam sistem, dapat segera diketahui dan diatasi. Hal ini mengisyaratkan kepada para pelaku industri telekomunikasi, baik provider, kontraktor, maupun regulator, agar bersama-sama berkontribusi dalam menyediakan layanan yang andal kepada pelanggan.
PENDAHULUAN
Pada era ICT (Information Communication & Technology), kebutuhan manusia akan informasi dan berkomunikasi sangatlah tinggi. Kebutuhan ini terus meningkat seiring kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, sosial, budaya, dan berbagai aspek lainnya dalam bermasyarakat. Oleh karena itu industri telekomunikasi berkembang sangat pesat, termasuk di Indonesia. Dengan tingkat penetrasi yang masih rendah, diprediksi bahwa pangsa pasar ICT akan terus tumbuh dan pasar Indonesia masih sangat menjanjikan baik bagi investor maupun bagi operator (Strategy Analytics, Juni 2009). ITU (International Telecommunication Union), yaitu badan dunia yang menangani telekomunikasi dunia, menyatakan bahwa telah terjadi peningkatan yang signifikan pengguna mobile seluler, Internet dan broadband dalam 1 (satu) dasawarsa terakhir (ITU, 2009). Hasil survei yang dilakukan oleh Sharing Vision, sebuah lembaga riset telematika yang berkedudukan di Bandung, telah mencatat pertumbuhan pelanggan seluler dan broadband di Indonesia pernah mencapai angka tertinggi 150% pada rentang 3 (tiga) tahun terakhir (Sharing Vision, 2009). Masih terkait survei yang dilakukan oleh lembaga yang sama, kecepatan akses menjadi salah satu pertimbangan utama pelanggan dalam memilih provider selain kualitas service, harga dan faktor lainnya. Ironisnya, faktor ini juga sering dikeluhkan oleh pelanggan, yang menyebabkan angka churn rate yang meningkat dari tahun ke tahun (Sharing Vision, 2007-2009).
Dalam industri telekomunikasi, sistem/infrastruktur jaringan memegang peranan sangat penting bagi proses penyediaan jasa telekomunikasi dan tercapainya kesinambungan pelayanan (CoS, Continuity of Services) yang tinggi yang dapat diberikan ke pelanggan. Kebutuhan kapasitas dan kecepatan akan komunikasi broadband yang berkualitas (Internet, video on demand, wireless broadband, dan lain-lain) telah membawa perubahan mendasar dalam infrastruktur telekomunikasi yang harus disikapi oleh setiap operator dengan membangun media transmisi backbone sebagai bagian dari sistem yang andal. Saat ini serat optik menjadi satu-satunya media yang diharapkan mampu mendukung kebutuhan tersebut bahkan untuk tahun-tahun mendatang. Ia telah mengatasi berbagai keterbatasan yang ditemui pada penerapan media transmisi lain baik yang wireless lewat udara (radio microwave dan satelit), maupun wirelined (kabel tembaga, UTP, dan lain-lain). Kemampuannya melewatkan informasi hingga orde Tera bit per detik, sekilas memang sangat kontras dengan kekuatan fisiknya.
Meskipun sejumlah penelitian terus dilakukan untuk meningkatkan kualitas serat optik dalam hal kemampuan membawa kapasitas informasi yang lebih besar dan lebih cepat lagi (Matthewson, 1986; Glaesemann et al, 1999; Alcoa Fujikura, 2001; Arrowsmith, 2003; OFS Furukawa, 2007), penelitian yang dilakukan mengenai kualitas serat optik selama ini masih bersifat laboratoris, sedangkan ada banyak faktor yang memengaruhi kualitas serat optik yang sudah tergelar/terpasang di lapangan, salah satunya adalah faktor redaman. Redaman sangat berpengaruh terhadap kualitas sistem secara keseluruhan, yang dalam sistem digital diukur dalam istilah BER (Bit Error Rate), yaitu berapa banyaknya error bit tiap detik.
Dari sampel data gangguan jaringan backbone sebuah perusahaan telekomunikasi yang diambil dari 2 tahun pengamatan gangguan terhadap jaringan serat optik terpasang sejak tahun 2004 di wilayah Jawa, Sumatra, dan Kalimantan, gangguan serat optik memberikan kontribusi lebih dari 60% total gangguan jaringan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang signifikan berpengaruh terhadap kualitas redaman serat optik terpasang beserta komponen-komponen di dalamnya serta megetahui apakah terdapat hubungan/interaksi antar faktor tersebut.
METODE
Pada penelitian ini dirancang suatu percobaan pengukuran untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang signifikan berpengaruh terhadap kualitas redaman serat optik beserta komponennya, dan apakah terdapat hubungan/interaksi antarfaktor tersebut, berdasarkan: bending (lekukan) pada brand kabel optic, tipe mesin penyambung (splicer) terhadap jenis kabel optik yang akan disambung (splicing), tipe konektor dengan jenis kabel optik yang akan disambung (patching). Metode yang digunakan adalah dengan cara melakukan pengukuran langsung di lapangan terhadap hasil dari perancangan pengukuran. Dengan mengetahui karakteristik dari sejumlah kombinasi, dimaksudkan agar faktor-faktor tersebut dapat dijaga dan dikendalikan pada saat implementasi di lapangan, sehingga kualitas serat optik dapat ditingkatkan dan sistem komunikasi serat optik secara keseluruhan lebih handal (reliable).
Untuk ketiga parameter tersebut, terdapat treatment percobaan pengukuran yang berbeda-beda. Pada parameter bending, besarnya redaman dilihat berdasarkan brand merk dari kabel optik (menggunakan pengukuran percobaan faktor tunggal). Pada parameter splicing, besarnya redaman dilihat dari jenis splicer dan brand kabel (menggunakan percobaan faktorial 2 faktor dengan 2x3 level). Dan pada pengukuran untuk parameter patching, dilihat dari jenis konektor dan letak penempatan terminasi kabel optik (percobaan faktorial 22 (2 faktor dengan masing-masing faktor 2 level). Diagram keterkaitan terhadap permasalahan sebagaimana Gambar 1 berikut.
Konfigurasi Pengukuran
Untuk mendapatkan data pengukuran, konfigurasi sistem adalah sebagai berikut.
Gambar 2 Konfigurasi dan Arsitektur Pengukuran Serat Optik
ONMS (Optical Network Management System) adalah suatu sistem manajemen dan monitor/pemantauan jaringan optik secara real time, yang mengombinasikan remote testing, network monitoring, dan service provisioning agar dapat menghasilkan performa jaringan yang berkualitas tinggi. Didalamnya, terdapat fungsi OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) untuk mengevaluasi performansi serat optik yang dimonitor). ONMS diterapkan oleh provider jaringan serat optik untuk memberikan peningkatan kesediaan jaringan, penyederhanaan dalam manajemen Service Level Agreement (SLA) dan Quality Of Service (QoS), dan penyediaan informasi untuk setiap status service. Peningkatan ketersediaan dan keandalan jaringan tentunya akan berdampak pada berkurangnya downtime, resources/sumber pemantauan jaringan, dan cost secara drastis.
ONMS secara garis besar meliputi Remote Test Unit (RTU), Central Server, Client Station, dan Web Client Station. Remote Test Unit (RTU) adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran remote OTDR dan terdapat di beberapa area pengukuran. RTU yang digunakan adalah OTU-9500. Central Server merupakan pusat dari sistem ONMS. Pada Server terdapat sebuah Oracle data base untuk menyimpan dan mengatur semua sistem informasi. Data yang diperoleh dari RTU di lapangan dipetakan dalam database pusat dan dikombinasikan dengan routing record dan informasi geografis. Dengan demikian, detail lokasi fault dapat diteruskan kepada divisi/pihak yang bertanggung jawab untuk perbaikannya. Client station tersambung ke Central Server melalui IP atau dedicated switched network. Client station menyediakan akses untuk semua data sistem untuk digunakan oleh
pusat manajemen dan teknisi, mendukung untuk dokumentasi dari konfigurasi/struktur jaringan, manajemen alarm reporting, dan service provisioning. Pengukuran redaman splicing, patching, dan bending dilakukan dengan cara mengaktifkan fungsi OTDR (pengukuran secara manual) dengan analisis hasil pengukuran dilakukan secara otomatis berdasarkan pembacaan oleh sistem. Hasil pembacaan otomatis ini harus disesuaikan dengan peta jaringan yang sesungguhnya agar analisis menjadi lebih tajam.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis dilakukan dengan pendekatan ANOVA, menggunakan program matlab r2008a. Untuk pengujian terhadap hipotesis, dilakukan dengan menetapkan hipotesis awal H0 yaitu menganggap bahwa rata-rata pengaruh dari tiap faktor yang diuji adalah sama, atau dengan kata lain tidak ada pengaruh dari faktor brand serat optik, splicer, ODF/Optical Distribution Frame dan lokasi penempatan ODF terhadap kualitas redaman. Selain itu juga dilakukan uji varians untuk mengetahui apakah varians dari satu kelompok data dengan kelompok lainnya memiliki nilai yang sama (homogen). Pada simulasi, uji varians dilakukan dengan menggunakan 2 (dua) metode uji yang berbeda, yaitu metode Bartlett dan Levene (Montgomery, 2005; Vorapongsathorn, T., Taejaroenkul, S. & Viwatwongkasem, 2004). Setelah data yang dimaksud memenuhi persyaratan tersebut, kemudian dilakukan analisis varians.
Hasil Redaman Bending
Untuk pengukuran parameter bending, dilakukan terhadap 3 (tiga) buah brand FO (serat optik) dengan sampel sebanyak 15 (lima belas) per brand (total 45 sample pengukuran). Pemilihan 3 buah brand ini berdasarkan implementation share terbesar di perusahan tempat dilakukan penelitian. Hasil analisis varians untuk mengetahui karakteristik redaman bending pada tiap brand serat optik ditunjukkan seperti pada Gambar 3. Dari hasil analisis varians tersebut, p-value yang dihasilkan adalah 0.0405. Ini memberi kesimpulan bahwa dengan selang kepercayaan 95 % (α = 0.05), hipotesis awal ditolak. Dengan kata lain bahwa tidak semua brand serat optik memiliki kualitas redaman bending yang sama meskipun telah memenuhi standar ITU. Dan ternyata, faktor brand serat optik sangat signifikan dalam mengkontribusi redaman bending.
Gambar 3 Analisis ANOVA Hasil Redaman Bending tiap Brand FO (Serat Optik)
Setelah dilakukan analisis lebih lanjut, antar tiap brand juga memiliki tingkat perbandingan yang berbeda satu dengan yang lain. Seperti terlihat pada Gambar 4, brand ke-3 memiliki karakteristik redaman bending rata-rata yang paling besar, sedangkan brand ke-1 dan ke-2 relatif memiliki kesamaan.
Gambar 4 Box Plot Diagram Karakteristik Hasil Redaman Bending
Adanya perbedaan antar-brand menunjukkan bahwa kualitas serat optik tetap tidak sama satu sama lainnya meskipun secara koridor standar sudah memenuhi spesifikasi. Pemilihan jenis, desain kabel, dan bahan materi serat optik harus lebih dipertimbangkan lagi, termasuk pengawasan pekerjaan instalasi agar lebih ketat lagi. Dengan demikian, biaya yang dikeluarkan dalam investasi jaringan khususnya penggelaran serat optik lebih rendah.
Hal ini hendaknya juga mendorong operator dapat lebih berkoordinasi dengan pemilik utilitas lainnya karena sebagian besar gangguan serat optik disebabkan oleh pihak ketiga yang sedang melakukan proses pembangunan jaringan utilitas. Bagi pemerintah sebagai regulator, lebih baik lagi untuk menerapkan kebijakan pembangunan utilitas baru, misalnya dengan membuat jalur bersama sehingga dapat mengurangi kemungkinan bongkar pasangnya jalan sebagai sarana meletakkan utilitas. Dalam rencana kerja pemerintah pusat dan daerah, dapat disusun rencana bersama, yang melibatkan seluruh pemilik utilitas agar dalam pelaksanaannya tidak berjalan sendiri-sendiri.
Hasil Redaman Splicing
Untuk pengukuran paramater splicing, sampling dilakukan sebanyak 20 (dua puluh) kali terhadap tiap kombinasi dari 3 (tiga) brand dan 2 (dua) tipe splicer/alat sambung yang digunakan (total 120 sample pengukuran). Dalam percobaan ini, pemilihan tipe splicer ini tidak hanya mewakili brand saja, tetapi juga mewakili jenis teknologi splicer yang ada saat ini. Tipe 1 adalah splicer dengan teknologi LID (Light Injection Detection), sedangkan tipe 2 adalah splicer dengan teknologi PAS (Profile Alignment System). Hasil analisis varians untuk mengetahui karakteristik redaman splicing pada tiap brand FO (serat optik) ditunjukkan seperti pada Gambar 5 dan 6. Pada Gambar 5 nilai dari ANOVA menunjukkan bahwa terdapat pengaruh yang signifikan dari penggunaan jenis splicer dan jenis serat optik terhadap hasil redaman splicing, dan terdapat interaksi antara keduanya. Hal ini ditandai dengan nilai p-value yang sangat kecil (pada perhitungan MATLAB sesungguhnya dihasilkan 7.7827 x 10-3 untuk jenis splicer, 7.2630 x 10-7 untuk jenis/brand serat optik, dan 0.0003 untuk interaksinya. Pada Gambar 5 untuk p-value jenis splicer dan brand FO dilakukan pembulatan by system. Dari angka-angka tersebut, disimpulkan bahwa kualitas redaman splicing sangat dipengaruhi oleh kombinasi pemilihan brand serat optik dan splicer yang digunakan.
Gambar 5 Analisis ANOVA Hasil Redaman Splicing tiap Brand FO (Serat Optik)
Sebagaimana interaksi yang digambarkan pada Gambar 6, terlihat bahwa terdapat interaksi yang kuat (pengaruh) antara brand dan jenis splicer yang digunakan dengan parameter redaman splicing, dimana ketiga brand memiliki karakteristik redaman splicing yang berbeda (sumbu y adalah mewakili nilai redaman splicing). Interaksi kedua faktor sangatlah signifikan pengaruhnya terhadap besar redaman splicing yang ditimbulkan. Oleh karena itu, dalam kondisi praktis pada saat melakukan penyambungan, dilakukan penyesuaian/pertimbangan dalam pemilihan tipe splicer yang digunakan, haruslah disesuaikan sehingga redaman splicing serat optik dapat minimal dan kualitas sistem komunikasi menjadi maksimal.
Gambar 6 Interaction Plot Brand FO (Serat Optik) dan Jenis Splicer
Hasil Redaman Patching
Untuk pengukuran parameter patching, dilakukan terhadap 2 (dua) jenis patching termination dari ODF (Optical Distribution Frame), dan ditempatkan pada 2 (dua) lokasi yang berbeda (dalam hal ini di dalam dan di luar ruangan). Sampling pengukuran terhadap 20 (dua puluh) sampel tiap kombinasi (total 80 sample pengukuran) menghasilkan karakteristik redaman patching pada tiap brand serat optik pada Gambar 7 menunjukkan bahwa terdapat pengaruh yang signifikan dari penggunaan/pemilihan jenis ODF dan penempatannya terhadap kualitas redaman patching.
Gambar 7 Analisis ANOVA Hasil Redaman Patching tiap Brand Serat Optik
Sedangkan interaksi antara jenis ODF dan lokasi penempatannya, tidaklah signifikan terhadap redaman patching yang ditimbulkan seperti ditunjukkan pada Gambar 8. Dengan melihat besarnya p-value (0.8045 > 0.05) dan dari grafik interaction plot yang relatif sejajar, disimpulkan bahwa tidak ada interaksi antara pemilihan jenis ODF dan penempatannya. Hal ini berarti bahwa dalam pemilihan kedua jenis ODF tidak harus melihat lokasi penempatan, atau sebaliknya.
Gambar 8 Interaction Plot Lokasi Penempatan dan Jenis ODF
Sedangkan Gambar 9 menerangkan tentang pengaruh dari lokasi penempatan ODF terhadap redaman yang ditimbulkan. Pada grafik pengaruh utama (main effect graph) tersebut terlihat bahwa lokasi penempatan ODF sangat signifikan terhadap kualitas redaman patching yang dihasilkan. Terlihat bahwa penempatan ODF di lokasi indoor lebih baik daripada outdoor (makin rendah redaman akan makin baik kualitasnya). Untuk itu dalam setiap perancangan sistem komunikasi serat optic, yang terdapat ODF di dalamnya, sebaiknya dapat diusahakan penempatannya adalah indoor, sehingga kualitas sistem lebih optimal. Memang dalam penerapan di lapangan tetap mempertimbangkan sejumlah faktor lain seperti dimensi dari tiap perangkat/ODF. Karena ODF sifatnya pasif (tidak memerlukan catu daya), pertimbangan konsumsi daya dapat diabaikan.
Sedangkan pada jenis/tipe ODF, terlihat bahwa ODF tipe 1 lebih baik daripada ODF tipe 2. Selain space/dimensi yang telah disebutkan sebelumnya, pada penerapannya di lapangan tentunya juga harus mempertimbangkan harga. Sebagai gambaran, dengan kapasitas port yang sama, harga ODF tipe 1 adalah 150% dari harga ODF tipe 2. Dengan mempertimbangkan beberapa faktor tadi, maka diharapkan sistem bisa lebih optimal sehingga cost of quality yang ditimbulkan akibat pemilihan salah satu jenis ODF dan penempatannya bisa lebih efektif dan efisien.
Gambar 9 Main Effect Graph Lokasi Penempatan dan Jenis ODF
Dalam suatu perencanaan sistem komunikasi serat optik, harus disediakan suatu cadangan daya untuk mengantisipasi berkurangnya daya penerimaan akibat sejumlah faktor redaman tadi. Oleh karena itu, analisis cadangan daya ini sangat berperan dalam suatu perancangan sistem komunikasi serat optik. Pada kenyataannya, cadangan daya ini berbanding lurus dengan biaya investasi dalam hal desain pengirim, desain penerima, termasuk desain media transmisi serat optiknya. Oleh karena itu, biasanya cadangan daya sebesar 5 dB diperkirakan sudah cukup mampu untuk menjamin kelangsungan sistem secara keseluruhan (umumnya sampai 10 sampai 15 tahun mendatang). Ini sudah mengantisipasi antara lain degradasi perangkat pengirim dan penerima, degradasi serat optik maupun komponen lainnya. Namun pada kondisi tertentu, cadangan daya ini menjadi kurang jika terjadi kondisi ekstrem (misalnya frekuensi kabel putus sangat tinggi). Melihat besarnya pengaruh redaman bending, spicing dan patching yang ditimbulkan dari komponen terkait (brand serat optik, tipe splicer, jenis dan penempatan ODF), maka sangatlah bijaksana untuk memperhatikan sejumlah treatment dalam penerapannya.
SIMPULAN
Komunikasi broadband sangat ditentukan oleh kualitas serat optik sebagai media transmisi pendukungnya. Untuk itu, analisis performa yang tepat diperlukan dari mulai perencanaan suatu sistem sampai ekseskusi implementasi. Pada analisis power budget, redaman akibat bending, splicing, dan patching diperhitungkan sebagai akibat dari pengunaan/pemilihan brand serat optik, jenis splicer, tipe, dan lokasi penempatan ODF. Brand serat optik berkontribusi signifikan terhadap redaman bending. Penelitian menunjukan interaksi antarjenis splicer yang digunakan untuk menyambung dan jenis serat optik yang disambung. Jenis dan lokasi penempatan ODF sangat signifikan terhadap redaman patching, tetapi tidak terdapat interaksi antara keduanya. Kerja sama semua pihak (provider/operator, vendor, dan regulator) sangat diperlukan untuk mewujudkan harapan akan komunikasi broadband yang berkualitas. Penelitian selanjutnya dapat dilakukan pada sistem terpakai, sehingga pengaruhnya dapat langsung dirasakan terhadap kualitas komunikasi broadboad yang sedang digunakan untuk melewatkan trafik. Penelitian ini dapat disempurnakan dengan melakukan semacam analisis sensitivitas berdasarkan harga tiap komponen dan kualitas yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Alcoa Fujikura. (2001). Reliability of Fiber Optic Cable Systems, Buried Fiber Optic Cable, and Optical Groundwire Cable All Dielectric. Diakses dari http://www.southern-telecom.com/solutions/AFL-Reliability.pdf
Butler, N. A. (2008, Oktober). Defining Equations for two-level factorial designs. Journal of Statistical Planning and Inference, 138(10), 3157–3163.
ITU. (2009). ITU’s Broadband Statistic. Diakses dari http://www.itu.int
Keiser. (1991). Optical Fiber Communications (2nd
Edition). McGraw-Hill. Liao, Chen-Tuo. (2006). Two-level factorial designs for searchi
ng dispersion factors and estimating location main effects. Journal of Statistical Planning and Inference, 136(11), 4071–4087. Montgomery, D. C. (2005). Design and Analysis of Experiment. USA: John Wiley & Sons. OFS Furukawa. (2007). Understanding Attenuation.
Sharing Vision. (2009). Diakses dari http://www.sharingvision.biz
Strategy Analytics. (2009, Juni). Diakses dari http://www.strategyanalytics.com
Vorapongsathorn, T., Taejaroenkul, S. and Viwatwongkasem, C. (2004). A comparison of type I error and power of Bartlett’s test, Levene’s test and Cochran’s test under violation of assumptions. Songklanakarin J. Sci. Technol, 26(4), 537-547.
