Top Banner
22

FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

Feb 02, 2018

Download

Documents

trannhi
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya
Page 2: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

FIBER OPTIC CABLE

• Fiber Optik (Serat optic) adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau

plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat

ke tempat lain.

• Cahaya yang ada di dalam serta optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca

lebih besar daripada indeks bias dari udara.

• Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum

yang sangat sempit.

• Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding adalah

selubung dari core. Cladding mempunyai indeks bias lebih rendah dari pada core

akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali

kedalam core lagi.

• Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas.

Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat

optik

Page 3: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

PEMBAGIAN SERAT OPTIK

1. Berdasarkan Mode Yang Dirambatkan

• Single Mode : serat optik dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding 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. Berdasarkan Indeks Bias Core

• Step Indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.

• Graded Indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan

Page 4: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

RELIABILITAS PADA SERAT OPTIK

• Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (Bit Error Rate).

• Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain

mengolah data itu.

• Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat mencapai

beberapa km, maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan

waktu tersebut dinamakan BER.

• Dengan diketahuinya BER maka, Jumlah kesalahan pada serat optik yang sama

dengan panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya

Page 5: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

GENERASI 1 PERKEMBANGAN SERAT OPTIK

• Generasi pertama (mulai 1975)

• Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya, terdiri dari :

• alat encoding : mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik.

• transmitter : mengubah sinyal listrik menjadi sinyal gelombang, berupa LED dengan panjang gelombang 0,87 mm.

• serat silika : sebagai penghantar sinyal gelombang

• repeater : sebagai penguat gelombang yang melemah di perjalanan

• receiver : mengubah sinyal gelombang menjadi sinyal listrik, berupa fotodetektor

• decoding : mengubah sinyal listrik menjadi output (misal suara)

• Repeater bekerja melalui beberapa tahap, mula-mula ia mengubah sinyal gelombang yang sudah melemah menjadi sinyal listrik, kemudian diperkuat dan diubah kembali menjadi sinyal gelombang.

• Generasi pertama ini pada tahun 1978 dapat mencapai kapasitas transmisi sebesar 10 Gb.km/s

Page 6: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

GENERASI 2 PERKEMBANGAN SERAT OPTIK

• Generasi kedua (mulai 1981)

• Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran teras serat diperkecil agar menjadi tipe

mode tunggal.

• Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias teras. Dengan

sendirinya transmitter juga diganti dengan diode laser, panjang gelombang yang

dipancarkannya 1,3 mm.

• Dengan modifikasi ini generasi kedua mampu mencapai kapasitas transmisi 100

Gb.km/s, 10 kali lipat lebih besar daripada generasi pertama.

Page 7: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

GENERASI 3 PERKEMBANGAN SERAT OPTIK

• Generasi ketiga (mulai 1982)

• Terjadi penyempurnaan pembuatan serat silika dan pembuatan chip diode laser

berpanjang gelombang 1,55 mm.

• Kemurnian bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat

untuk panjang gelombang sekitar 1,2 mm sampai 1,6 mm.

• Penyempurnaan ini meningkatkan kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus

Gb.km/s.

Page 8: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

GENERASI 4 PERKEMBANGAN SERAT OPTIK

• Generasi keempat (mulai 1984)

• Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya yang dipakai

bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang

sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi. Maka jarak yang dapat

ditempuh, juga kapasitas transmisinya, ikut membesar.

• Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksi

langsung. Generasi ini terhambat perkembangannya karena teknologi piranti

sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal. Tetapi tidak dapat

disangkal bahwa sistem koheren ini punya potensi untuk maju pesat pada masa-

masa yang akan datang.

Page 9: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

GENERASI 5 PERKEMBANGAN SERAT OPTIK

• Generasi kelima (mulai 1989)

• Pada generasi ini dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater pada generasi-generasi sebelumnya. Sebuah penguat optik terdiri dari sebuah diode laser InGaAsP (panjang gelombang 1,48 mm) dan sejumlah serat optik dengan doping erbium (Er) di terasnya.

• Pada saat serat ini disinari diode lasernya, atom-atom erbium di dalamnya akan tereksitasi dan membuat inversi populasi*, sehingga bila ada sinyal lemah masuk penguat dan lewat di dalam serat, atom-atom itu akan serentak mengadakan deeksitasi yang disebut emisi terangsang (stimulated emission) Einstein. Akibatnya sinyal yang sudah melemah akan diperkuat kembali oleh emisi ini dan diteruskan keluar penguat.

• Keunggulan penguat optik ini terhadap repeater adalah tidak terjadinya gangguan terhadap perjalanan sinyal gelombang, sinyal gelombang tidak perlu diubah jadi listrik dulu dan seterusnya seperti yang terjadi pada repeater.

• Pada awal pengembangannya hanya dicapai 400 Gb.km/s, tetapi setahun kemudian kapasitas transmisi sudah menembus harga 50 ribu Gb.km/s.

Page 10: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

GENERASI 6 PERKEMBANGAN SERAT OPTIK

• Generasi keenam

• Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer memelopori sistem komunikasi soliton.

• Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri dari banyak komponen panjang

gelombang.

• Komponen-komponennya memiliki panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit,

dan juga bervariasi dalam intensitasnya.

• Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi beberapa komponen yang

saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa soliton merupakan informasi

yang terdiri dari beberapa saluran sekaligus (wavelength division multiplexing).

• Eksperimen menunjukkan bahwa soliton minimal dapat membawa 5 saluran yang

masing-masing membawa informasi dengan laju 5 Gb/s.

• Cacah saluran dapat dibuat menjadi dua kali lipat lebih banyak jika dibunakan

multiplexing polarisasi, karena setiap saluran memiliki dua polarisasi yang berbeda.

Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35 ribu Gb.km/s.

Page 11: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

CARA KERJA SISTEM SOLITON

• Cara kerja sistem soliton ini adalah efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang

gelombangnya sama akan merambat dengan laju yang berbeda di dalam suatu

bahan jika intensitasnya melebihi suatu harga batas.

• Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek dispersi, sehingga soliton

tidak akan melebar pada waktu sampai di receiver. Hal ini sangat menguntungkan

karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil bahkan dapat

diabaikan.

• Tampak bahwa penggabungan ciri beberapa generasi teknologi serat optik akan

mampu menghasilkan suatu sistem komunikasi yang mendekati ideal, yaitu yang

memiliki kapasitas transmisi yang sebesar-besarnya dengan tingkat kesalahan

yang sekecil-kecilnya yang jelas.

Page 12: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

KOMUNIKASI SERAT OPTIK

• Media komunikasi digital pada dasarnya hanya ada tiga, tembaga, udara dan

kaca.

• Tembaga kita kenal sebagai media komunikasi sejak lama, telah berevolusi dari

hanya penghantar listrik menjadi penghantar elektromagnetik yang membawa

pesan, suara, gambar dan data digital.

• Berkembangnya teknologi frekuensi radio menambah alternatif lain media

komunikasi, kita sebut nirkabel atau wireless, sebuah komunikasi dengan udara

sebagai penghantar.

• Tahun 1980-an kita mulai mengenal media komunikasi yang lain yang sekarang

menjadi tulang punggung komunikasi dunia, yaitu serat optik sebuah media yang

memanfaatkan pulsa cahaya dalam sebuah ruang kaca berbentuk kabel, total

internal reflection

Page 13: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

KOMUNIKASI SERAT OPTIK

• Sebuah kabel serat optik dibuat sekecil-kecilnya (mikroskopis) agar tak mudah patah/retak, tentunya dengan perlindungan khusus sehingga besaran wujud kabel akhirnya tetap mudah dipasang.

• Satu kabel serat optik disebut sebagai core. Untuk satu sambungan/link komunikasi serat optik dibutuhkan dua core, satu sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver.

• Variasi kabel yang dijual sangat beragam sesuai kebutuhan, ada kabel 4 core, 6 core, 8 core, 12 core, 16 core, 24 core, 36 core hingga 48 core. Satu core serat optik yang terlihat oleh mata kita adalah masih berupa lapisan pelindungnya (coated), sedangkan kacanya sendiri yang menjadi inti transmisi data berukuran mikroskopis, tak terlihat oleh mata.

Page 14: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

KOMUNIKASI SERAT OPTIK

• Bentuk kabel dikenal dua macam, kabel udara (KU) dan kabel tanah (KT). Kabel

udara diperkuat oleh kabel baja untuk keperluan penarikan kabel di atas tiang.

• Baik KU maupun KT pada lapisan intinya paling tengah diperkuat oleh kabel

khusus untuk menahan kabel tidak mudah bengkok (biasanya serat plastik yang

keras). Di sekeliling inti tersebut dipasang beberapa selubung yang isinya adalah

core serat optik, dilapisi gel (katanya berfungsi juga sebagai racun tikus) dan serat

nilon, dibungkus lagi dengan bahan metal tipis hingga ke lapisan terluar kabel

berupa plastik tebal. Dari berbagai jenis jumlah core, besaran wujud akhir kabel

tidaklah terlalu signifikan ukuran diameternya.

Page 15: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

CARA KERJA PULSA CAHAYA • Kabel serat optik yang paling umum dikenal dua macam, multi mode dan single

mode.

• Transmitter cahaya berupa Light Emitting Diode (LED) atau Injection Laser Diode

(ILD) menembakkan pulsa cahaya ke dalam kabel serat optik.

• Dalam kabel multi-mode pulsa cahaya selain lurus searah panjang kabel juga

berpantulan ke dinding core hingga sampai ke tujuan, sisi receiver.

• Pada kabel single-mode pulsa cahaya ditembakkan hanya lurus searah panjang

kabel. Kabel single-mode memberi kelebihan kapasitas bandwidth dan jarak yang

lebih tinggi, hingga puluhan kilometer dengan skala bandwidth gigabit

Page 16: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

CARA KERJA PULSA CAHAYA • Inti kaca kabel single-mode umumnya berdiameter 8,3-10 mikron (jauh lebih kecil

dari diameter rambut), dan pada multi-mode berukuran 50-100 mikron.

• Pulsa cahaya yang ditembakkan pada single mode adalah cahaya dengan

panjang gelombang 1310-1550nm, sedangkan pada multi-mode adalah 850-

1300nm.

Page 17: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

TERMINASI PADA KABEL SERAT OPTIK

• Ujung kabel serat optik berakhir di sebuah terminasi, untuk hal tersebut

dibutuhkan penyambungan kabel serat optik dengan pigtail serat optik di Optical

Termination Board (OTB), bisa wallmount atau 1U rackmount. Dari OTB kabel serat

optik tinggal disambung dengan patchcord serat optik ke perangkat multiplexer,

switch atau bridge (converter to ethernet UTP)

Page 18: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

TERMINASI PADA KABEL SERAT OPTIK

• Penyambungan kabel serat optik disebut sebagai splicing.

• Splicing menggunakan alat khusus yang memadukan dua ujung kabel seukuran

rambut secara presisi, dibakar pada suhu tertentu sehingga kaca meleleh

tersambung tanpa bagian coated-nya ikut meleleh.

• Setelah tersambung, bagian sambungan ditutup dengan selubung yang

dipanaskan. Alat ini mudah dioperasikan, namun sangat mahal harganya.

• Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun

alat dan biaya lainnya masih mahal, terutama pada biaya pemasangan kabel,

splicing dan terminasinya.

Page 19: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

TERMINASI PADA KABEL SERAT OPTIK

• Pigtail yang disambungkan ke kabel optik bisa bermacam-macam konektornya,

yang paling umum adalah konektor FC.

• Dari konektor FC di OTB ini kita tinggal menggunakan patchcord yang sesuai

untuk disambungkan ke perangkat. Umumnya perangkat optik seperti switch atau

bridge menggunakan konektor SC atau LC. Cukup menyulitkan ketika menyebut

jenis konektor yang kita kehendaki kepada penjual, FC, SC, ST, atau LC

Page 20: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

TERMINASI PADA KABEL SERAT OPTIK

• Setelah kabel optik terpasang di OTB dilakukan pengujian end-to-end dengan menggunakan Optical Time Domain Reflectometer (OTDR).

• Dengan OTDR akan didapatkan kualitas kabel, seberapa besar loss cahaya dan berapa panjang kabel totalnya. Harga perangkat OTDR ini sangat mahal, meskipun pengoperasiannya relatif mudah.

• OTDR ini digunakan pula pada saat terjadi gangguan putusnya kabel laut atau terestrial antar kota, sehingga bisa ditentukan di titik mana kabel harus diperbaiki dan disambung kembali

• Untuk keperluan sederhana misalnya sambungan fiber optik antar gedung pada jarak ratusan meter (hingga 15km) kini teknologi bridge/converter-nya sudah semakin murah dengan kapasitas 100Mbps, sedangkan untuk full gigabit harga switch/module-switch-nya masih mahal.

• Jadi, meskipun harga kabel serat optik sudah di kisaran Rp10.000/m namun total pemasangannya membengkak karena ada biaya SDM yang menarik dan memasang kabel, biaya splicing setiap core-nya, pemasangan OTB, pengujian OTDR, penyediaan patchcord dan perangkat optiknya sendiri (switch/bridge)

Page 21: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

KEUNGGULAN SERAT OPTIK

• Lebar bidang yang luas, sehingga sanggup menampung informasi yang besar.

• Bentuk yang sangat kecil dan murah.

• Tidak terpengaruh oleh medan elektris dan medan magnetis.

• Isyarat dalam kabel terjamin keamanannya.

• Karena di dalam serat tidak terdapat tenaga listrik, maka tidak akan terjadi

ledakan maupun percikan api. Di samping itu serat tahan terhadap gas beracun,

bahan kimia dan air, sehingga cocok ditanam dalam tanah.

• Substan sangat rendah, sehingga memperkecil jumlah sambungan dan jumlah

pengulang

Page 22: FIBER OPTIC CABLE - ists.sv.ugm.ac.idists.sv.ugm.ac.id/ists/download/tutorial.pdf · • Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya

KELEMAHAN SERAT OPTIK

• Sulit membuat terminal pada kabel serat

• Penyambungan serat harus menggunakan teknik dan ketelitian yang tinggi.

• Akan ada kemungkinan kehilangan sinyal, pengiriman ke tujuan yang berbeda-

beda dapat mempengaruhi besarnya informasi yang dikirimkan,

• Fiber masih sulit untuk disatukan dan ketika telah mencapai titik akhir maka

fiber harus diterima secara akurat untuk menghasilkan transmisi yang jernih

• Komponen FO masih sangat mahal.