Makalah Seminar Kerja Praktek PENGGUNAAN FIBER OPTIK

Makalah Seminar Kerja Praktek
PENGGUNAAN FIBER OPTIK SEBAGAI MEDIA KOMUNIKASI
DI PT. PLN P3B JB APB JATENG DAN DIY
Antonio Christian Simanjuntak (21060110141114), Darjat, ST, MT (197206061999031001)
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Jalan Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang Kode Pos 50275 Telp. (024) 7460053, 7460055
Fax. (024) 746055
[email protected]
Abstrak
Fiber Optik sebagai media transmisi mampu meningkatkan pelayanan sistem komunikasi data, seperti
peningkatan jumlah kanal yang tersedia, kemampuan mentransfer data dengan kecepatan tinggi. Tidak
disangkal lagi bahwa Fiber Optik akan memberikan kemungkinan yang lebih baik bagi jaringan telekomunikasi
dibandingkan menggunakan kabel tembaga. Fiber optik adalah salah satu media transmisi yang dapat
menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dengan kehandalan yang tinggi. Bersamaan dengan
bertambahnya kebutuhan akan multimedia dalam kehidupan sehari-hari menuntut suatu jaringan untuk
menyampaikan bandwidth yang lebih ke pemakai. Sehingga tidak diragukan lagi, penggunaan Fiber Optik
memberikan banyak sekali keuntungan pada media telekomunikasi.
Kata kunci : telekomunikasi, Fiber Optik
memerlukan
media
komunikasi.
Pada
Prinsipnya
sarana
komunikasi
dalam
management pengelolaan sistem tenaga listrik
dipergunakan untuk komunikasi suara,
komunikasi data, dan teleproteksi.
Mengingat sangat pentingnya media
komunikasi dalam rangka pengelolaan sistem
tenaga listrik, maka PLN P3B JB
berkewajiban untuk menyediakan fasilitas
komunikasi dengan mutu dan keandalan yang
tinggi. Dengan demikian untuk menunjang
tugas PLN P3B JB dalam melaksanakan
fungsinya, PLN P3B JB membutuhkan media
komunikasi yang handal, mampu mentransfer
data dengan kecepatan yang tinggi dan mampu
menyalurkan informasi dengan kapasitas yang
besar.
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan energi listrik dari tahun ke
tahun terus meningkat. Peningkatan ini
menuntut jumlah unit-unit pembangkit yang
lebih banyak, lebih besar serta lebih efisien.
Serta
menuntut
pula
perluasan
dan
penambahan kapasitas jaringan transmisi dan
distribusinya beserta gardu induk dan gardu
distribusinya. Mengingat bahwa sumber energi
yang dapat dikonversikan ke energi listrik
terbatas, maka perlu adanya interkoneksi
diantara Pusat-pusat Pembangkit melalui
jaringan-jaringan transmisi dan Gardu Induk
yang pada gilirannya suatu konfigurasi sistem
yang paling optimum merupakan tujuan utama
sehingga akan diperoleh tingkat keandalan
yang tinggi, dari kontinuitas penyediaan energi
listrik disamping persyaratan-persyaratan
ekonomis terpenuhi pula, yang untuk
menunjang pengoperasian tersebut diperlukan
sarana telekomunikasi.
PLN Penyaluran dan Pusat Pengatur
Beban Jawa Bali (PLN P3B JB) bertugas
untuk menyelenggarakan management energi
listrik di seluruh jaringan sistem tenaga listrik
untuk Pulau Jawa, Bali dan Madura di sisi
tegangan
tinggi
dan
ekstra
tinggi.
Penyelenggaraan
management
tersebut
dilaksanakan dengan cara mengoperasikan
pusat-pusat pembangkit listrik serta jaringan
transmisinya dan gardu-gardu induk sehingga
diperoleh keandalan, mutu dan skala ekonomis
yang paling optimum. Dalam hal ini jelas guna
mengoperasikan sistem Jawa PLN P3B
1.2 Tujuan
Tujuan dari kerja praktek di PT. PLN P3B
JB APB Jateng dan DIY adalah:
1.
Untuk
mempelajari
media-media
komunikasi yang digunakan oleh PT.PLN
P3B APB Jateng dan DIY.
2. Untuk mempelajari kinerja dari media
komunikasi khususnya Fiber Optik.
1.3 Batasan Masalah
Untuk memperjelas ruang lingkup dan
analisa, maka permasalahan lebih ditekankan
pada fungsi Fiber Optik dan jenis Fiber Optik
yang digunakan sebagai media komunikasi di
PT PLN P3B JB APB Jawa Tengah dan DIY.
1
kondisi jaringan dalam keadaan terputus
atau pemeliharaan.
- Tidak tergantung pada jaringan publik
sehingga
bebas
melaksanakan
pemeliharaan
- Biaya investasi yang dibutuhkan lebih
rendah dibandingkan dengan sistem
komunikasi kabel
2.3.2 Kabel Pilot
Kabel pilot merupakan telepon dapat
digunakan untuk keperluan komunikasi data
maupun suara. Biasanya kabel ini berjalan
paralel dengan kabel tegangan menengah atau
tinggi, maka konstruksi kabel dirancang
khusus tidak seperti kabel telepon biasa.
2.3.3 PLC (Power Line Carrier)
Power Line Carrier merupakan sistem
komunikasi yang paling banyak ditemukan
pada sistem tenaga listrik. Penggunaan PLC
banyak digunakan untuk keperluan SCADA,
komunikasi
suara,
teleproteksi
dan
pembacaan-pembacaan meter-meter secara
remote. Lebar bidang frekuensi yang umum
dipergunakan berkisar mulai dari 30 kHz
sampai dengan 500 kHz.
2.3.4 Fiber Optik
Fiber Optik dikenal juga dengan sebutan
serat optik. Sumber cahaya yang digunakan
adalah laser atau LED karena mempunyai
spektrum yang sangat sempit. Cahaya yang
ada di dalam serat optik sulit tembus karena
indeks bias kaca lebih besar daripada indeks
bias udara. Kecepatan transmisi serat optik
sangat tinggi sehingga sangat baik digunakan
untuk saluran komunikasi. Dalam sistem
tenaga listrik penggunaan fiber optik sebagai
sarana komunikasi juga ikut berkembang.
2.3.5 PSTN PT Telkom
Meskipun PLN P3B JB telah
mempunyai media komunikasi tersendiri, PLN
P3B masih menyewa beberapa saluran
komunikasi dari PT Telkom. Hal ini masih
tetap dilaksanakan karena untuk memenuhi
beberapa keperluan managemen perkantoran
dan pertukaran informasi antara unit-unit PLN
masih tetap diperlukannya fasilitas telepon
facsimile dari PSTN PT Telkom. Namun hal
ini hanya bersifat sebagai pelengkap atau
sebagai backup sambil PLN dalam hal ini
melalui anak perusahaannya PT Indonesia
Comnets
Plus
(ICON+)
menyiapkan
infrastruktur jaringan Fiber Optik yang mana
fungsi utamanya adalah melayani kebutuhan
ketenagalistrikan.
2. Sistem dan Media Komunikasi
2.1 Media Komunikasi
Media komunikasi adalah salah satu
bagian terpenting yang tidak dapat dipisahkan
dari suatu sistem pengendalian tenaga listrik,
yaitu suatu subsistem yang merupakan sarana
telekomunikasi yang digunakan untuk
menghubungkan pusat pengendali dengan
pusat pembangkit dan gardu-gardu induk,
perangkat-perangkat sistem pengendalian yaitu
master station dengan perangkat-perangkat
remote terminal unit. Disamping itu sarana
komunikasi dalam sistem pengendalian
diperlukan pula oleh para operator untuk
melakukan koordinasi antara unit-unit terkait
pada sistem tenaga listrik yang akan
dikendalikan.
2.2 Penggunaan Sarana Komunikasi
Pada prinsipnya sarana komunikasi dalam
management pengelolaan sistem tenaga listrik
dipergunakan untuk:
1. Komunikasi suara yang diperlukan untuk
management sistem ketenagalistrikan,
laporan,
dan
informasi
sistem
ketenagalistrikan lainnya.
2. Komunikasi data, yang diperlukan untuk
pertukaran data antara perangkatperangkat yang terpasang di pusat
pengendali (control center) dengan
perangkat atau terminal yang terpasang di
gardu atau pusat pembangkit dalam
rangka real time kontrol dan monitoring
sistem tenaga listrik pembangkitan dan
penyaluran.
3. Pengiriman sinyal/command proteksi
antar relay proteksi gardu induk untuk
mengamankan peralatan gardu induk dari
gangguan yang meluas
2.3 Jenis Media Komunikasi PLN P3B JB
Dalam operasi sistem tenaga listrik
diperlukan media komunikasi yang berfungsi
pula sebagai media komunikasi yang
digunakan pada sistem SCADA antara lain :
2.3.1 Radio Data
Penggunaan radio sebagai media
komunikasi data mempunyai beberapa
keuntungan yang dapat dipergunakan sebagai
bahan pertimbangan dalam menggunakan
radio untuk keperluan sistem SCADA antara
lain sebagai berikut :
- Tidak tergantung pada jaringan sistem
tenaga listrik yang ada, sistem
komunikasi tetap tersedia walaupun
2
3. Fiber Optik
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.
Fiber optik merupakan saluran transmisi
yang terbuat dari kaca atau plastik yang
digunakan untuk mentransmisikan sinyal
berupa cahaya dari suatu tempat ke tempat
lain.
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.
Gambar 3.1 Cara Kerja Fiber Optik
3.2 Struktur dan Jenis Fiber Optik
3.2.1 Struktur Fiber Optik
3.1 Prinsip Kerja Fiber Optik
Sebagai sarana transmisi dalam jaringan
digital, serat optik berperan sebagai pemandu
gelombang cahaya. Dalam sistem komunikasi
serat optik, informasi diubah menjadi sinyal
optik (cahaya) dengan menggunakan sumber
cahaya LED atau Diode Laser. Kemudian
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.
Perlu diperhatikan bahwa sumber cahaya
(sinyal) dari luar yang akan masuk ke core
serat optik harus diperhitungkan terlebih
dahulu sudut datangnya. Ketika cahaya dari
core berpapasan dengan perbatasan cladding,
cahaya akan membentuk sudut yang lebih
besar dari sudut kritis, terjadi refleksi internal
total (TIR) yang menyebabkan cahaya
membelok ke bagian bawah, kemudian ketika
berpapasan dengan perbatasan cladding di
bawah, cahaya tetap membentuk sudut kritis
sehingga membelok kembali ke atas, dan
seterusnya hingga cahaya sampai ke bagian
penerima.
Berikut adalah gambaran prinsip kerja dari
Fiber Optik.
Gambar 3.2 Struktur dasar Fiber Optik
Struktur serat optik secara garis besar
terdiri dari 3 elemen dasar yaitu:
a) Inti (Core)
Merupakan bagian utama dari serat
optik karena perambatan cahaya
terjadi pada bagian ini dan terbuat dari
kaca. Inti (core) mempunyai diameter
yang bervariasi antara 5 – 50 m
tergantung jenis serat optiknya.
b) Selubung (Cladding)
Bagian ini mengelilingi bagian inti
dan mempunyai indeks bias lebih kecil
dibanding dengan bagian inti, dan
terbuat dari kaca. Hubungan indeks
bias antar core dan cladding akan
mempengaruhi perambatan cahaya
pada core (mempengaruhi besarnya
sudut kritis).
c) Pembungkus (Coating)
Bagian ini berfungsi untuk melindungi
serat optik dari kerusakan luar dan
terbuat dari bahan plastik elastik
(PVC).
3.2.2 Jenis Fiber Optik
Ada 3 jenis serat optik, yaitu:
a) Single Mode Step Indeks
Serat optik ini mempunyai lebar
bandwidth yang paling besar karena
jumlah modenya yang sedikit. Dalam
3
single mode fiber hanya terjadi satu
jenis mode perambatan berkas cahaya
saja, sehingga tidak akan terjadi
pelebaran pulsa di tingkat ouputnya.
Karena diameternya terlalu kecil (inti 510 µm dan selubung 125 µm). maka
akan sedikit menyulitkan dalam proses
penyambungan.
b) Multi Mode Step Indeks
Serat optik ini adalah serat optik yang
pertama ada di pasaran karena
pembuatannya sangat mudah. Dari sisi
keuntungan, lebih mudah dalam
penyambungan karena core yang cukup
besar. Serat optik ini cocok digunakan
untuk jarak yang pendek. Ukuran core
serat optik ini umumnya cukup besar
yaitu ± 50 µm dan dilapisi dengan
selubung yang sangat tipis.
c) Multi Mode Graded Indeks
Serat
optik
ini
merupakan
perkembangan
dari
serat
optik
multimode step indeks untuk mengatasi
kekurangan yang ada yaitu pelebaran
pulsa. Indeks bias dalam inti akan
berkurang sedikit demi sedikit secara
bertahap mulai dari pusat inti sampai
batas antara inti dan selubung. Diameter
inti umumnya sama dengan 50 µm dan
selubung sama dengan 125 µm. Harga
dari serat optik ini tentunya lebih mahal
dibandingkan serat optik step indeks
karena pembuatannya yang lebih rumit.
Sistem komunikasi operasional pada PT
PLN P3B Jawa Bali menggunakan jenis
fiber optik Single Mode Step Indeks
dengan alasan sistem transmisi PLN
jaraknya jauh dan juga dikarenakan
kemampuan kapasitas dari single mode ini
besar (bandwith lebih besar).
c. Lentur
Pada umumnya serat optik tidak akan
patah bila dilengkungkan dengan
radius 5 mm. Oleh karenanya kabel
serat optik mempunyai kelenturan
yang sama dengan kabel transmisi
biasa, sehingga teknik pemasangannya
sama atau tidak jauh berbeda dengan
pemasangan
kabel
yang
biasa
digunakan.
d. Tidak berkarat
Bahan silica sebagai bahan dasar dari
serat optik mempunyai serat kimia
yang sangat stabil karenanya tidak
mungkin berkarat.
e. Kapasitas besar
Kapasitas dalam penyaluran informasi
per cross section area sangat besar
disamping mempunyai bandwidth
yang sangat besar. Sebagai contoh,
kapasitas penyaluran per cross section
area 100 kali lebih besar dibandingkan
dengan kabel multi pair dan 10 kali
dibanding dengan kabel coaxial.
f. Bebas Induksi
Serat optik menggunakan bahan dasar
silica yang pada dasarnya merupakan
bahan dielektrik yang sangat baik dan
fleksibel
terhadap
induksi
elektromagnet terhadap kilat atau
petir.
g. Tahan terhadap temperature tinggi
Bahan silica mempunyai titik leleh
kurang lebih 1900‘C dan ini sangat
jauhdari titik leleh ceper dan plastik.
Maka fiber optik sangat cocok untuk
sarana telekomunikasi pada daerah
yang rawan terhadap temperature
tinggi.
h. Tidak dapat dicabangkan
Serat optik mempunyai ukuran sangat
kecil atau sangat tipis. Oleh karenanya
sangat sulit untuk dicabangkan maka
harus menggunakan multimode bila
ingin diperbanyak.
i. Tidak menggunakan bahan tembaga
Serat optik menggunakan bahan silica
yang tidak menggunakan unsur logam,
bahkan serat optik menggunakan
Multikomponent
Glass,
unsur
campuran logam sangat kecil.
3.3 Karakteristik Fiber Optik
Berikut karakteristik serat optik sebagai
dasar pertimbangan dengan kelebihan dan
kekurangannya.
Kelebihan:
a. Ukuran kecil
Diameter luas serat optik berkisar
antara 100-250 mm.
b. Ringan
Dibandingkan dengan kabel transmisi
biasa (Spesifygrafity 8,9) maka
spesifygrafity bahan silica sebagai
serat optik sangat kecil yaitu 2,2
Kekurangan:
a. Non konduktor, karena serat optik
tidak dapat dialiri arus listrik, maka
4
b.
c.
d.
tidak dapat memberikan catuan
untuk perangkat terminal atau
repeater. Oleh karena itu perlu
digunakan kabel tersendiri jika akan
menggunakan sistem catuan jarak
jauh.
Konstruksi serat optik yang cukup
lemah, sehingga perlu penanganan
yang cermat saat instalasi dan
penyambungan.
Karakteristik transmisi dapat berubah
bila terjadi tekanan dari luar yang
berlebihan.
Mahal bila digunakan untuk aplikasi
daerah sempit dan bila jaraknya
dekat.
3.4 Komponen-Komponen
pada
3. Detektor Optik
Berfungsi untuk mengubah kembali
sinyal optik menjadi sinyal elektrik.
Detektor optik dapat menghasilkan
gelombang sesuai aslinya, dengan
meminimalisasi losses yang timbul
selama perambatan, sehingga dapat
juga menghasilkan sinyal elektrik yang
maksimum dengan daya optik yang
kecil.
4. Rangkaian Penguat
Berfungsi untuk menguatkan sinyal
elektrik sesuai dengan sinyal elektrik
yang ditransmisikan.
3.5 Skema Instalasi Serat Optik pada PT
PLN (Persero)
Fiber
Indoor Area
(Substation / Office)
Optik
Outdoor Area
(Switchjar Area)
Outdoor Area
Optical Ground Wire (OPGW)
Optical Cable
Copper
Terminal Box
(CTB)
Media
Barphone
/ CPM128
(Hotline)
Power Supply
& Battery
Optical
Terminal Box
(OTB)
Gantry Box
Main
Distributi
on Frame
(MDF)
All Dielectric Seft Support (ADSS)
FL Type
Optical
Terminal Box
(OTB)
copper
cable
Fiber Optic
Terminal
(FOT)
Private
Automatic
Exchange
(PAX) Layer
#1
All Dielectric Seft Support
(ADSS) FS Type
Video
Conference
Telephone
Handset
Gambar 3.3 Proses dasar kabel optik
Gantry
Box
Optical Terminal
Box (OTB)
Fiber Armoured (FA)
Facimile
Machine
SKEMA INSTALASI OPTIC PT.ICON+
1. Driver
Berfungsi mengendalikan sumber
optik berdasarkan sinyal elektrik yang
diterima dan mengubah sinyal elektrik
menjadi sinyal optik.
2. Sumber Optik (Cahaya)
Dapat menggunakan LED atau
LASER. LED merupakan perangkat
yang memancarkan cahaya dengan
arah menyebar. Pada umumnya
digunakan
untuk
serat
optik
multimode step indeks. LASER dapat
memancarkan cahaya dengan daya 10100 kali lebih besar dibandingkan
dengan
LED.
Pada
umumnya
digunakan
untuk
serat
optik
singlemode step indeks. Untuk
transmisi jarak jauh, penggunaan
LASER sebagai sumber cahaya lebih
menguntungkan
dibandingkan
menggunakan LED.
Gambar 3.4 Skema Instalasi Serat Optik
pada PT PLN
Jenis kabel serat optik udara yang sering
digunakan yaitu:
a) Kabel ADSS (All Dielectric Self
Supporting)
Gambar 3.6 Kabel Fiber Optik ADSS
Keterangan :
1. Fibres Single
2. Centre support member
3. Sub-units
4. Interstitial waterblock
5. Inner sheath
6. Strength members Outer sheath
5
b) OPGW (Optical Ground Wire)
yaitu kabel Figure 8, kabel ADSS (All
Dielectric Self Supporting), dan kabel
OPGW (Optical Ground Wire).
4.2 Saran
1. Mengingat banyak kelebihan yang
dimiliki
oleh
Fiber
Optik
dibandingkan
dengan
kabel
tembaga lainnya, sehingga ke
depannya semua media transmisi
maupun media komunikasi dapat
menggunakan Fiber Optik sebagai
media utama yang digunakan oleh
PT PLN.
Gambar 3.7 Kabel Fiber Optik OPGW
Keterangan :
1. Stainless Steel Tube
2. Max. fibre count
3. ACS centre wire
4. ACS peripheral wires AA
peripheral wires
2. Hubungan dan kejasama antara pihak
perusahaan dan universitas hendaknya
terus ditingkatkan lagi dan tetap
dipertahankan sehingga dapat saling
menguntungkan bagi kedua belah
pihak tersebut.
4. Penutup
4.1 Kesimpulan
1. Sarana
komunikasi
dalam
management
pengelolaan
sistem
tenaga listrik dipergunakan untuk
komunikasi suara, komunikasi data,
dan teleproteksi.
2. Media-media
komunikasi
yang
digunakan oleh PLN P3B JB antara
lain : Radio Data, Kabel Pilot, Power
Line Carrier (PLC), Fiber Optik, dan
PSTN (saluran telepon).
3. Fiber optik merupakan saluran
transmisi yang terbuat dari kaca atau
plastik
yang
digunakan
untuk
mentransmisikan sinyal berupa cahaya
dari suatu tempat ke tempat lain.
4. Ada 3 jenis serat optik yaitu Single
Mode Step Indeks, Multi mode Step
Indeks, dan Multi Mode Graded
Indeks.
Sistem
komunikasi
operasional pada PT PLN P3B JB
menggunakan jenis fiber optik Serat
Optik Mode Tunggal dengan alasan
sistem transmisi PLN jaraknya jauh
dan juga dikarenakan kemampuan
kapasitas dari mode tunggal (single
mode) ini besar (bandwith lebih
besar).
5. Komponen-komponen pada serat optik
yaitu Driver, Sumber Cahaya,
Detektor Optik, dan Rangkaian
Penguat.
6. Ada 3 jenis kabel serat optik yang
sering digunakan di PT PLN P3B JB,
DAFTAR PUSTAKA
[1] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN
DAN PELATIHAN. Fiber Optik. Jakarta.
[2] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN
DAN PELATIHAN. Telekomunikasi.
Jakarta.
[3] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN
DAN PELATIHAN. Telekomunikasi
Sistem Tenaga Listrik. Jakarta.
[4]PT.PLN ( Persero ) PUSAT PENDIDIKAN
DAN PELATIHAN. Pelatihan O&M
Relai Proteksi Penghantar. Jakarta.
[5] Syauki, Ahmad Yanuar. “Modul Dasar
Telekomunikasi”, Pusat Pengembangan
Bahan Ajar. UMB.
[6]http://www.ridersystem.net/2013/02/
prinsip-kerja-fiber-optik.html
[7] http://garutkomputer.wordpress.com/2011/
06/04/mengenal-kabel-fiber-optik-danprinsip-kerjanya/
6
Biodata Penulis
Antonio
Christian
Simanjuntak,
dilahirkan di Depok, 8
Januari 1993. Telah
menempuh pendidikan
di SDN Sukmajaya 3
Depok,
SMP
Mardiyuana
Depok,
SMAN 4 Depok dan
sekarang
masih
menempuh pendidikan
di Jurusan Teknik Elektro konsentrasi
Telekomunikasi, Fakultas Teknik, Universitas
Diponegoro Semarang.
Semarang,
Mei 2014
Menyetujui
Dosen Pembimbing
Darjat, ST, MT.
NIP. 197206061999031001
7