daftar isi - Universitas Sumatera Utara
advertisement
BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK 2.1 Pendahuluan Sistem komunikasi pada serat optik didasarkan pada sebuah pemahaman atau prinsip bahwa cahaya pada medium kaca dapat menghantarkan informasi untuk jarak yang lebih jauh dibandingkan dengan sinyal elektrik yang dihantarkan oleh medium transmisi yang berupa kabel tembaga ataupun medium transmisi yang berupa gelombang radio pada sistem komunikasi wireless (nirkabel). Bahkan pada saat sekarang ini, serat optik digabungkan atau dikombinasikan dengan perangkat elektronik yang canggih dapat membuat kabel serat optik mengirimkan sinyal gelombang cahaya yang sudah didigitalisasi sejauh ratusan kilometer tanpa harus mengalami proses penguatan, dan dengan beberapa loss transmisi, interferensi yang kecil dan potensibel bandwidth yang lebar, serat optik hampir merupakan sebuah media transmisi ideal. Standar rugi-rugi yang diperbolehkan dalam penyambungan adalah 1,5 dB [1]. 2.2 Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet dan medan listrik secara berurutan, dimana arah getaran vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus. Terjadinya gelombang eletromagnetik yaitu pertama, arus listrik dapat menghasilkan (menginduksi) medan magnet ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai hukum Ampere. Kedua medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan (meginduksi) medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnetik. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Hendry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai hukum faraday Hendry [2]. Dari kedua prinsip dasar magnet tersebut, dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat Universitas Sumatera Utara menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi. Dengan demikian Maxwell mengusahakan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukankan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere-Maxwell [2]. Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan tersebut, Maxweell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan magnet. Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan medan magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat (menyebar) di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektomagnetik karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang [2]. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik . Radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya, panjang gelombang, dan frekuensi). Propagasi gelombang elektromagnetik biasanya terdiri dari frekuensi, panjang gelombang dan cepat rambat gelombang [2]. Secara teori, Hertz menyadari bahwa gelombang elektomagnetik yang dinyatakan Maxwell merupakan gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnetik secara saling tegak lurus. Begitu pula dengan arah geraknya, karena gelombang tersebut menggantungkan gelombang listrik, maka Hertz mencoba membuktikan keberadaan gelombang elektormagnetik tersebut melalui keberadaan gelombang listriknya yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar [2]. Hertz mencoba membuat rangkaian pemancar sederhana dengan bantuan trafo untuk memperkuat tegangan dan kapasitor sebagai penampung muantannya. Karena ada arus pergeseran pada gap pemancar, diharapkan ada radiasi gelombang elektromagnetik yang akan dipancarkan. Karena secara teori dari percikan yang muncul akan dihasilkan gelombang elektromagnetik, tetapi pada rangkaian loop Universitas Sumatera Utara penerima yang hanya berupa kawat berbentuk lingkaran yang tanpa diberikan sumber tegangan apapun, ternyata muncul percikan listrik pada gapnya. Ini membuktikan bahwa ada listrik yang mengalir melalui radiasi suatu benda yang akhirnya terhantarkan ke loop. Karena merasa belum puas Hertz mencoba untuk menghitung frekuensi pada loop. Frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pancar. Ini artinya lisrtik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan demikian terbuktilah adanya radiasi grlombang elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemu telegram kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV [3]. 2.3 Spektrum Gelombang Elektromagnetik Susunan semua bentuk gelombang elektromagnrtik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Spektrum elektromagnetik disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan meter) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan rendah dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray. Contoh spektrum gelombang elektromagnetik ditunjukkan pada Gambar 2.1 [3]. Gambar 2.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik 1. Gelombang Radio Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini Universitas Sumatera Utara dibangkitkan oleh rangkain elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kita tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi [3]. 2. Gelombang Mikro Gelombang mikro (microwaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis. Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging). RADAR berarti mencari dan menetukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Karena cepat rambat gelombang elektromagnetik = c dalam satuan m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancar dengan penerima [3]. 3. Sinar Inframerah Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz. Jika diperiksa spektrum yang dihasilakn oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliamperemeter, maka jarum amperemeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah. Sinar inframerah di hasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda dipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inrfamerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda [3]. 4. Cahaya Tampak Cahaya tampak sebagai radiasi elekromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang ektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang 0.000004m cahaya violet (ungu) sampai 0.000007m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adalah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran [3]. Universitas Sumatera Utara 5. Sinar Ultraviolet Sinar ultaraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 0.0000001m-0.000001m gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar uktraviolet dipermukaan bumi, lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakannya kehidupan mahluk hidup di bumi [3]. 6. Sinar X Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz samapai 20 Hz, panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm. Meski seperti itu tetapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa centimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm [3]. 7. Sinar Gamma Sinar gamma mempunyai frekuensi 10 Hz atau panjang gelombang 10 cm. Daya tembus paling besar yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh [3]. 2.4 Spektrum Elektromagnetik Spektrum optik cahaya adalah bagian dari spekrtum elektromagnetik yang tampak oleh manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik, mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm. Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik. Warna percampuran seperti pink atau ungu didapat jika mencampurkan beberapa panjang gelombang. Meskipun spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya. Tabel 2.1 menunjukkan batas kira-kira warna-warna spektrum [4]. Universitas Sumatera Utara Tabel 2.1 Spektrum dan Panjang Gelombang No Warna Panjang Gelombang 1 Ungu 380-450 nm 2 Biru 450-495 nm 3 Hijau 495-570 nm 4 Kuning 570-590 nm 5 Jingga 590-620 nm 6 Merah 620-750 nm 2.5 Panjang Gelombang Panjang gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola gelombang. Biasanya memiliki denotasi huruf Yunani lambda. Dalam sebuah gelombang sinus, panjang gelombang adalah jarak antara puncak ke puncak. Axisx mewakilkan panjang gelombang, dan I mewakilkan kuantitas yang bervariasi (misalnya tekanan udara untuk sebuah gelombang suara atau kekuatan listrik atau medan magnet untuk cahaya), pada suatu titik dalam fungsi waktu x. Panjang gelombang memiliki hubungan inverse terhadap waktu, jumlah puncak untuk melewati sebuah titik dalam sebuah waktu yang di berikan [4]. Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. Ketika berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa, kecepatan ini adalah kecepatan cahaya c, untuk sinyal (gelombang) di udara, ini merupakan kecepatan suara di udara, panjang gelombang ditunjukkan pada Gambar 2.2 [5]. Gambar 2.2 Panjang Gelombang Universitas Sumatera Utara 2.6 Prinsip Dasar Komunikasi Serat Optik Serat optik bekerja berdasarkan hukum snellius tentang pemantulan sempurna. Pemantulan cahaya atau pembiasaan cahaya yang terjadi sangat bergantung pada saat cahaya menyentuh permukaan atau masuk ke inti serat fiber optic. Salah satu contoh tentang adanya pembiasaan cahaya ini, misalnya pada saat kita sedang berada di tepi danau ketika kita melihat ikan dan mahluk hidup lainnya berada di bawah permukaan air. Sekilas akan terlihat bahwa danau tersebut sepertinya dangkal dan air tenang, namun apa yang kita lihat tentang kedalaman air danau tersebut berbeda dengan keadaan yang sebenarnya. Begitu juga tentang keberadaan ikan dan mahluk hidup lainnya, pada saat kita melihat, belum tentu mahluk hidup tersebut berada pada posisi sebenarnya. Hal ini terjadi karena adanya pembiasaan cahaya, dimana menurut ilmu fisika tentang cahaya, jika cahaya jatuh pada medium yang berbeda indeks biasnya, cahaya tersebut akan dibiaskan dan sudut datang dari sinar laser yang dikirimkan pada serat optik dapat memungkinkan untuk mengatur seberapa efisiensi sinar laser tersebut sampai pada tujuan. Gelombang cahaya di arahkan melalui inti dari fiber optic tersebut, sama seperti gelombang radio yang diarahkan melalui kabel koaksial. Sinar laser pada serat optik di arahkan hingga ke ujung dari fiber optic tersebut dengan memanfaatkan prinsip dari pemantulan cahaya di dalam inti serat optik [5]. Perkembangan teknologi telekomunikasi memungkinkan penyediaan sarana telekomunikasi dalam biaya relatif rendah, mutu pelayanan tinggi, cepat, aman, dan juga kapasitas besar dalam menyalurkan informasi. Seiring dengan perkembangan telekomunikasi yang cepat maka kemampuan sistem transmisi dengan menggunakan teknologi serat optik semakin dikembangkan, sehingga dapat menggeser penggunaan sistem transmisi konvensional dimasa mendatang, terutama untuk transmisi jarak jauh. Dampak dari perkembangan teknologi ini adalah perubahan jaringan analog menjadi jaringan digital baik dalam sistem switching maupun dalam sistem transmisinya. Hal ini akan meningkatkan kualitas dan kuantitas informasi yang dikirim, serta biaya operasi dan pemeliharaan lebih ekonomis. Sebagai sarana transmisi dalam jaringan digital, serat optik berperan sebagai pemandu gelombang cahaya. Serat optik dari bahan gelas atau silika dengan ukuran kecil dan sangat ringan dapat mengirimkan informasi dalam jumlah besar dengan rugi-rugi relatif rendah. Dalam sistem komunikasi serat optik, informasi diubah menjadi sinyal optik (cahaya) dengan menggunakan sumber cahaya LED atau Diode Laser. Kemudian Universitas Sumatera Utara dengan dasar hukum pemantulan sempurna, sinyal optik yang berisi informasi dilewatkan sepanjang serat sampai pada penerima, selanjutnya detektor optik akan mengubah sinyal optik tersebut menjadi sinyal listrik kembali [5]. 2.6.1 Pemantulan Sempurna Pematulan dalam sistem komunikasi serat optik yang digunakan adalah pemantulan sempurna. Perambatan cahaya dalam serat optik dapat merambat dalam medium dengan tiga cara yaitu : a. Merambat Lurus b. Dibiaskan c. Pemantulan Pemantulan cahaya dalam serat optik ditunjukkan pada Gambar 2.3, yaitu pada saat refraksi, sudut kritis dan pemantulan sempurna [6]. Gambar 2.3 Pemantulan dan Pembiasan Cahaya Pemantulan (refraksi) secara umumnya dapat ditunjukkan pada Gambar 2.4. Pada refraksi ini medium yang digunakan adalah cermin. Cahaya yang dipantulkan melalui cermin dapat dilihat pada sudut datang dan sudut refraksi seperti pada gambar. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4 Pemantulan (Refleksi) Pada Cermin Cahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih besar (padat) ke materi dengan indeks bias lebih kecil (tipis) maka akan bergerak menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal). Sudut datang lebih kecil daripada sudut bias. Cahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih kecil (tipis) ke materi dengan indeks bias lebih besar (padat) maka akan bergerak mendekati sumbu tegak lurus (garis normal). Sudut datang lebih besar daripada sudut bias. Pembiasan pada cahaya ditunjukkan pada Gambar 2.5 [6]. Gambar 2.5 Pembiasan (Refraksi) Universitas Sumatera Utara Refractive Index (Indeks bias) Bila gelombang cahaya merambat melalui material, tidak dalam vacum, maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacum. V = c/n.........................................................(2.1) atau n = c/V.........................................................(2.2) Dimana: c = kecepatan cahaya dalam vacum (3 x 108 m/s). n = refractive index (index of refraction) atau indeks bias. V = kecepatan rambat cahaya dalam material. Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 dan nilainya untuk beberapa zat ditunjukkan pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Indeks Bias Medium Medium N = c/v Udara Hampa 1.0000 Udara pada STP 1.0003 Air 1.333 Es 1.31 Alkohol 1.36 Gliserol 1.48 Benzena 1.50 Kaca Kuarsa Lebur 1.46 Kaca Korona 1.52 Api cahaya/kaca flintana 1.58 Lucite atau plexiglass 1.51 Garam dapur/ Natrium Klorida 1.53 Berlian 2.42 Universitas Sumatera Utara 2.6.2 Hukum Snnelius Hukum Snnelius digunakan sebagai hukum dasar dari prinsip pembiasaan cahaya atau optik. Hal ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.4. Pada gambar ini tampak bahwa nilai-nilai dari indeks. Pada hukun Snnelius ini dapat disampaikan tiga bagian penting dari pengertian hukum Snnelius yaitu [7]: a. Cahaya merambat lurus dalam suatu medium b. Cahaya dapat dirubah arahnya dengan menggunakan kaca atau permukaan licin c. Cahaya yang dipantulkan ke cermin membentuk sudut datang yang sama dengan sudut pantul. Gambar 2.6 Hukum Snnelius n = c/v Dimana : n : Indeks bias v : Kecepatan perambatan cahaya di medium c : Kecepatan perambatan cahaya diruang hampa Ada dua kondisi dalam pembiasan yaitu : Universitas Sumatera Utara 1. Bila sinar datang dari medium tipis kemedium lebih padat, maka sinar akan di biaskan mendekati garis normal. Dalam hal ini sudut bias lebih kecil dari sudut datang. 2. Bila sinar datang dari medium padat kemedium lebih tipis, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Dalam hal ini sudut bias lebih besar dari sudut datang. Sudut kritis dalam pembiasaan adalah sudut datang cahaya dengan kondisi dimana harga diperbesar samapai suatu nilai tertentu sehingga seluruh cahaya datang dipantulkan secara total, hal demikian merupakan kondisi ideal untuk mentransmisikan cahaya dalam serat optik [7]. 2.6.3. Perambatan Cahaya Perambatan cahaya terdiri dari beberapa mode dalam medium yang sama yaitu ; a. Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejumlah lintasan yang berbeda. b. Lintasan cahaya yang berbeda-beda ini disebut mode dari suatu serat optik. c. Ukuruan diameter core menentukan jumlah mode yang ada dalam suatu serat optik. d. Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode disebut serat optik multimode. e. Serat optik yang mempunyai hanya satu mode saja diesbut serat optik single mode. Serat optik single mode memiliki ukuran core lebih kecil. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.7 Propagasi Cahaya Pada Serat Optik Perambatan cahaya pada komunikasi serat optik ditunjukkan pada Gambar 2.7. Perambatan cahaya atau propgasi cahaya dapat dilakukan dalam beberapa bentuk bagian. Pada Gambar 2.7 ini ditunjukkan bahwa propagasi cahaya dibiasakan dan dipantulkan pada sebuah bentuk kerucut [7]. 2.6.4. Konfigurasi Dasar Serat Optik Konfigurasi dasar serat optik dapat ditunjukkan pada Gambar 2.8 . Gambar 2.8 Konfigurasi Dasar Serat Optik Universitas Sumatera Utara Prinsip instalasi kabel serat optik tidak berbeda dengan instalasi kabel tembaga, namun ada hal-hal khusus dalam instalasinya, antara lain; 1. Penyediaan slack kabel. 2. hati-hatian dalam penarikan 3. Alat sambung dan toolkit khusus 4. Diperlukan kabel rol (cable reel) 5. Gunakan kabel otpik sesuai spesifikasi 2.7 Struktur dan Jenis Serat Optik Struktur dasar serat optik terdiri dari beberapa bagian yaitu, core, cladding dan coating atau buffer. Setiap bagian memiliki fungsinya masing-masing. 1. Core Core merupakan inti dari serat optik yang terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi. Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini. Memiliki diameter 10 mm-50 mm, dan ukuran core sangat mempengaruhi karateristik serat optik [8]. 2. Cladding Cladding ini terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil dari core dan merupakan selubung dari core. Hubungan indeks bias cladding dan core akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis) [8]. 3. Coating Coating terbuat dari bahan plastik dan berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan. Struktur dasar serat optic dapat ditunjukkan pada Gambar 2.9 [8]. Gambar 2.9 Struktur Dasar Serat Optik Universitas Sumatera Utara Jenis-jenis serat optik dapat dapat dibedakan menjadi beberapa bagian, diantaranya adalah [8]: a. Step Index Multimode - Index core konstan - Ukuran core besar dan dilapisi cladding yang sangat tipis - Penyabungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar - Terjadi disperse - Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah Pada gambar di bawah ini dapat dilihat bahwa index core yang digunakan adalah tetap atau konstan dengan ukuran core besar, kemudian penyambungan untuk jenis optik ini terbilang mudah. Jenis Serat optik step index dapat ditunjukkan pada Gambar 2.10 [8]. Gambar 2.10 Serat Optik Step Indeks[12] b. Graded Indeks Multimode Cahaya merambat karena difraksi yang terajdi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat [8]. Gambar 2.11 Jenis Serat Optik Graded Indeks Multimode Universitas Sumatera Utara Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan berangsur-angsur turun sampai kebatas core cladding dan dispersi dalam jenis serat optik ini minimum. Jenis serat optik gradded indeks multimode ditunjukkan pada Gambar 2.11 [8]. c. Step Indeks Multimode Serat optik SI Singlemode memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan ukuran claddingnya. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik. Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi. Jenis serat optik Step Indeks Multimode ditunjukkan pada Gambar 2.12 [8]. Gambar 2.12 Jenis Serat Optik Step Indeks Multimode 2.8 Penyambungan Serat Optik Penyambungan serat optik pada dasarnya dilakukan berdasarkan standar dari setiap perudahaan yang menggunakannya. Pada Tugas Akhir ini penulis membuat penelitian penyambungan serat optik berdasarkan standar perusahaan PT.TELKOM [8]. Penyambungan yang dilakukan sesuai standar perusahan adalah per tiga kilometer atau satu span. Setiap satu span maka terjadi sambungan dan kotak penyambungan di namakan handhold [8]. Jika terjadi sambungan di luar satu span hal tersebut diakibatkan adanya kerusakan pada kabel optik. Kerusakan tersebut dapat disebabkan karena penggalian atau karena ketahanan kabel tersebut [8]. Universitas Sumatera Utara 2.8.1 Sistem Penyambungan Serat Optik Pada dasarnya sistem penyambungan serat optik dilakukan sesuai standart diatas. Selain hal tersebut penyambungan juga terjadi karena adanya kerusakan pada serat optik tersebut. Sistem penyambungan serat optik ini perlu memperhatikan beberapa hal penting. Penyambungan fiber optic harus dilakukan dengan extra hati-hati, karena bentuk serat-serat optik yang sangat halus sehingga dibutuhkan ketelitian. Terminasi kabel optik adalah menghubungkan serat optik dari ujung kabel dengan pach panel, melalui elemen pigtail dan konektor. Cara terminasi kabel serat optik dengan menggunakan End closure, pig dan konektor. Sambungan dengan pigtail disimpan di dalam end closur. Bila konektor serat optik yang terpasang didalam Cabinet adalah 96 buah, maka jumlah sambungan serat optik juga 96 buah. Metoda terminasi ini mempunyai kapasitas besar, tetapi harganya lebih mahal dibandingkan dengan cara terminasi yang lainnya. Prosedur terminasi kabel serat optik meliputi hal-hal yang harus diperhatikan dalam pekerjaan terminasi Kabel Optik [9]. a. Penanganan kabel optik pada saat membuat lengkungan tidak boleh melebihi bending radius kabel yang diijinkan. b. Jaga kebersihan adaptor dan konektor dari kotoran dan debu. c. Hati-hati jangan mengganggu kabel dan peralatan transmisi yang sedang operasi. Perangkat ini digunakan untuk melindungi serat optik saat ditanam dibawah tanah. Dalam sistem penyambungan peralatan ini digunakan setelah penyambungan fiber terlaksana dengan baik. Jika hasil penyambungan baik, maka dapat diberikan pengaman seperti closure. Bentuk Closure ditunjukkan pada Gambar 2.13. Gambar 2.13 Closure Serat Optik Universitas Sumatera Utara 2.8.2 Alat dan Bahan Penyambungan Serat Optik Penyambungan fiber optic dilakukan dengan menggunakan beberapa perangkat penting, yaitu : a. Stripper (Pemotong manual) b. Holder (pemotong lebih akurat, dapat menetapkan standar redaman yang terkecil) c. Fusion Splicing (penyambung) d. Alkohol (pembersih) e. Closure (wadah penyambungan kabel) 2.8.3 Cara Penyambungan Serat Optik Penyambungan fiber optik harus dilakukan dengan extra hati-hati, karena bentuk serat-serat optik yang sangat halus sehingga dibutuhkan ketelitian. Untuk melakukan penyambungan harus mengikuti tahap-tahap berikut ini [9]: 1. Fiber optic disusun secara rapi sesuai dengan urutan pewarnaan. 2. Kemudian fiber optic diukur sesuai dengan pajang yang dibutuhkan 3. Selanjutnya fiber dibersihkan menggunakan Alkohol guna menghindari debu yang menempel pada fiber ketika melakukan pengukuran atau penyusunan fiber sesuai urutan warna. 4. Setelah fiber bersih maka dilakukan penyambungan menggunakan alat yang telah disediakan. 5. Hasil penyambungan yang baik dapat dilihat dari alat yang digunakan pada saat penyambungan, pada umumnya standar rugi-rugi penyambungan yang baik adalah 0.15 dB, jika hasil redaman penyambungan diperoleh di bawah nilai standart maka penyambungan yang dilakukan dapat dikatakan dalam kondisi baik. 6. Jika hasil penyambungan baik, maka dapat diberikan pengaman seperti closure. Cara penyambungan serat optik yang lebih jelas dapat ditunjukkan pada Gambar 2.14. Gambar ini menjelaskan secara langsung sistem dan cara yang benar dalam melakukan penyambungan FO. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.14 Penyabungan Serat Optik 2.9 Pengukuran Redaman Serat Optik Pada sistem transmisi serat optik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.15 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 foto dioda 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 [10]. Gambar 2.15 Sistem Transmisi Serat Optik Universitas Sumatera Utara Level rugi-rugi optik yang diperbolehkan sudah ditentukan untuk masingmasing sistem telekomunikasi, seperti ditunjukkan pada Tabel 2.3 [10]. Tabel 2.3 STM-4 Loss Limit 1310 nm 29,5 db 3,0 db 1,0 db 1-2-3 25,5 db 5. Pemeliharaan margin * 2,5 db 6. Line loss yang diperbolehkan 23 db 1. Transmission loss 2. Sistem margin 3. FDP loss 4. Line loss 1550 nm 29,5 db 3,0 db 1,0 db 1-2-3 25,5 db * 2,5 db 23 db Rugi-rugi transmisi atau Transmission loss terlihat pada Gambar 2.14 Transmission loss = Intra OfficeLoss + Line Loss Intra Office loss = Margin sistem + FDP Loss FDP loss = Optik Jumper Cord + Connector Loss Line loss = Cable Loss + Splicing Loss + Maintenance Margin Dalam pelaksanaan uji akhir kabel optik dimaksudkan untuk mengukur besarnya line loss, yaitu total loss cable link yang merupakan penjumlahan dari cable loss, splicing loss dan connector loss. Demikian juga setiap sambungan harus diukur nilai lossnya apakah masih di bawah standar nilai splicing loss yang diperbolehkan ditunjukkan pada Gambar 2.16 [11]. Gambar 2.16 Transmission Loss Universitas Sumatera Utara 2.9.1 Sistem Pengukuran Redaman Serat Optik Pengukuran redaman fiber optic menggunakan alat ukur OTDR (Optical Time Domain Reflectometer). Sebelum melakukan pengukuran terlebih dahulu dilakukan pengaturan pada OTDR. OTDR merupakan salah satu peralatan utama yang digunakan dalam uji akhir kabel serat optik. Dengan OTDR memungkinkan sebuah link bisa diukur dari satu ujung. OTDR dipakai 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. Bentuk grafik hasil pengukuran dapat ditunjukkan seperti Gambar 2.17 [11]. Gambar 2.17 Tampilan Redaman Optik OTDR memancarkan pulsa-pulsa cahaya dari sebuah sumber dioda laser ke dalam serat optik, sebagian sinyal dibalikan ke OTDR, sinyal diarahkan melalui sebuah coupler ke detektor optik dimana sinyal tersebut diubah menjadi sinyal listrik dan ditampilkan pada layar CRT. OTDR mengukur sinyal balik terhadap waktu. Waktu tempuh dikalikan dengan kecepatan cahaya dalam serat digunakan untuk menghitung jarak atau l = (v x t) / 2. Tampilan OTDR menggambarkan daya relatif dari sinyal balik terhadap jarak [11]. Universitas Sumatera Utara 2.9.2 Cara Mengukur Redaman Serat Optik Karakteristik penting dari link yang diukur adalah: a. Jarak, yaitu jarak kabel optik yang selesai diinstalasi. b. Lokasi retak pada link, ujung link atau patahan. c. Loss tiap sambungan dan loss total antara dua titik. Gambar dibawah ini merupakan contoh hasil pengukuran menggunakan OTDR dan dapat ditunjukan setiap sambungan yang terjadi dan patahan optik juga dapat ditunjukkan pada Gambar 2.18. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam mempergunakan OTDR adalah sebagai berikut [11]: a. Jangan melihat laser secara langsung, karena berbahaya bagi mata. b. Konektor harus bersih, agar diperoleh hasil yang benar. c. Tegangan catuan yang diijinkan. d. Penanganan kabel konektor. e. Kondisi lingkungan alat. f. Kemampuan spesifik dari peralatan. Gambar 2.18 Alat Pemotong FO Agar OTDR dapat bekerja dengan baik, harus dihindari hal-hal sebagai berikut: 1. Vibrasi yang kuat. 2. Kelembaman yang tinggi atau kotor (debu). 3. Dihadapkan langsung ke matahari. 4. Daerah gas reaktif. Dalam mengoperasikan OTDR, sebelum pengukuran perlu dilakukan setting beberapa parameter meliputi: Universitas Sumatera Utara a. Setting IOR (indeks bias). b. Pemilihan panjang gelombang laser. c. Pemilihan rentang jarak (distance range). d. Pemilihan lebar pulsa. e. Setting Attenuation. f. On/Off laser. Urutan Operasi Pengukuran Rugi-rugi (Loss) Serat Optik:: a. Tekan priview b. Ubah rentang jarak (Distance Range), bila ujung jauh serat optik yang diukur tidak tampak. c. Tekan (start/stop) , memulai proses averaging. d. Pengukuran loss antara dua titik. e. Pengukuran loss sambungan. Sebelum melakukan pengukuran dengan OTDR, maka perlu dilakukan setting sebagai berikut: a. Rentang jarak (Distance range) b. Lebar Pulsa (Pulse Width) c. Indeks bias (IOR) d. Gain (Att) e. Panjang gelombang 2.10 Multiplexing Multiplexing adalah teknik menggabungkan beberapa sinyal secara bersamaan pada suatu saluran transmisi. Di sis i penerima, pemisahan gabungan sinyal tersebut sesuai dengan tujuan masing-masing disebut demultiplexing. Dala m multiplexing, perangkat yang digunakan disebut multiplexer atau disebut juga dengan ist ilah Transceiver/Mux. Receiver atau perangkat yang melakukan demultiplexing disebut demultiplxer atau disebut juga dengan istilah Demux [12]. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.19 Mult iplexing Fungsi Multiplxer secara umum mengko mbinasikan (me-multiplex) data dari n input dan mentransmisikan melalui kapasitas data link yang t inggi. Demultiplxer berfungs i menerima aliran data yang di-multiplex (pemisah / demult iplex dari data tersebut tergantung pada saluran) dan mengirimnya ke line out yang diminta. Proese kerja mult iplexing ditunjukkan pada Gambar 2.19. Multiplexing terdiri dari beberapa jenis, antara lain sebagai berikut [12]: 1. Time Division Multiplexing (TDM) 2. Frequency Division Multipxing (FDM) 3. Wavelength Division Multipleing (WDM) 2.10.1 Time Division Multiplexing Time Division Multiplexing merupakan sebuah proses pentransmis ian beberapa sinya l informasi yang hanya melalui satu kanal transmisi dengan masingmasing sinyal ditransmisikan pada periode waktu tertentu. Akan ada beberapa sinyal informasi yang akan masuk kedalam Multiplexer dari TDM, sinyal-sinyal tersebut memiliki bit rate yang rendah dengan sumber sinya l yang berbeda-beda. Ket ika sinyal tersebut memasuki Multiplexer, maka sinyal akan melalui sebuah s wicth rotary yang menyebabkan sinyal informasi yang sebelumnya telah disampling itu akan dibuat berubah-ubah tiap det iknya. Hasil Output dari switch ini merupakan gelo mbang PAM yang mengandung sample-sample dari sinya l informasi yang periodik terhadap waktu. Setelah melaui multiplex, sinyal kemudian ditransmisi dengan membagi-bag i sample informasi berdasarkan (Hold Time/Jumlah kanal). Kanal transmisi in i merupakan sebuah kanal dengan rangkaian yang disinkronisasikan. Kanal sinkron in i dibutuhkan untuk membangun t iap kelo mpok sample dan membagi sample-sample Universitas Sumatera Utara tepat kedalam frame. Ketika sinyal transmisi memasuki demult iplexer, gabungan sinyal yang ber-bit-rate tinggi (sinyal transmisi) dibagi-bagi kembali menjadi sinyal informasi seperti sinyal informasi awal yang ber-bit-rate rendah. Kemudian akan d i rotary switch pula disana yang akan mengarahkan sinyal-sinyal ke tujuna masingmasing dari sinyal itu. Pada multiplxer terdapat filt er yang berfungsi melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah, dan pada demultiplexer akan terdapat filt er yang bertujuan untuk mendapatkan sinya l keluaran yang akan sama dengan sinya l informasi inputnya [12]. Gelo mbang suara dari percakapan telepon di sample sekali 125msec, dan setiap sample diconvert menjadi 8 bit data digital. Dengan menggunakan teknik ini, kecepatan transmis i 64000 bit/sec dibutuhkan untuk mentransmisikan suara tersebut. T1 line sebenarnya merupakan sebuah channel yang mampu mentransmisikan pada kecepatan 1,544 Mbit/sec. Kecepatan transmisi ini lebih lebar di bandingkan kabe l telepon pada umumnya, sehingga TDM digunakan untuk mengijinkan sebuah T1 line untuk membawa 24 sinyal suara yang berbeda. Dengan satu frame terdiri dari 193 bit, sehingga kecepata tiap framenya 125µs [12]. Tipa frame tersebut kemudian dibagi menjadi 24 slot sinyal suara dan 8 bit digital code. TDM digunakan karena alasan biaya, semakin sedikit kabel yang digunakan dan semakin simple receiver yang dapat dipakai utnuk mentransmisikan data dari banyak sumber untuk banyak tujuan membuat TDM lebih murah dibandingkan yang lain. TDM ini juga menggunakan bandwidth yang lebih sedikit daripada Frequency Division Multipxing (FDM). Dengan lebar bandwidth yang kecil, membuat bitrate semakin cepat, namun daya yang digunakan semakin besar [12]. 2.10.2 Frequency Division Multiplexing (FDM) Frequency Division Multiplexing adalah menggabungkan banyak salura n input menjadi sebuah saluran output berdasarkan frekuensi. Jadi total bandwidth dar i keseluruhan saluran dibagi menjadi sub-sub saluran o leh frekuensi. Tiap sinya l modulasi memerlukan band width center tertentu sekitar frekuensi carriernya, dinyatakan sebagai suatu saluran. Sinyal input baik analog maupun digital akan ditransmisikan melalui medium dengan sinyal analog. Pada sistem FDM, umumnya Universitas Sumatera Utara terdiri dari dua peralatan terminal dan penguat ulang saluran transmisi (repeater transmission line) [12]. 1. Peralatan Terminal (Terminal Equiipment) Peralatan terminal terdiri dari bagian yang mengirimkan sinyal frekuensi ke repeater dan bagian penerima yang menerima sinyal tersebut dan mengubahnya kembali menjadi frekuensi semula [12]. 2. Peralatan Penguat Ulang (Repeater Equipment) Repeater equipment terdiri dari penguat dan equalizer yang fungsinya masing-masing untuk mengko mpensi redaman dan kecepatan redaman sewaktu transmisi melewat i saluran antara kedua repeater masing-masing. [12] 2.10.3 Wavelength Division Multiplxing (WDM) Dalam ko munikasi serat optik, WDM adalah tekno logi yang multiplexing mult i carrier optik sinyal pada satu serat optik dengan menggunakan berbagai panjang gelo mbang (warna) dari sinar laser untuk membawa sinyal yang berbeda. Hal ini memungkinkan untuk memultiplexing, di samping memungkinkan komunikasi directional lebih dari satu saluran, ini biasanya disebut Wavelngth Division Multiplexing (WDM). Wavelength Division Multiplexing adalah ist ilah umum yang diterapkan pada sebuah carrier optik yaitu panjang gelo mbang, sedangkan frequency division multiplexing biasanya diterapkan ke operator radio. Dalam hal ini panjang gelo mbang dan frekuensi berbanding terbalik, serta radio cahaya adalah kedua bentuk radiasi elektromagnet ik [13]. Universitas Sumatera Utara