LAPORA AN PENEL LITIAN ANALIS SA PENG GUKURAN N RUGI-R RUGI JAR RINGAN OPTIK O UNTUK U DAERAH D TRANSM MISI KAL LIASEM-U UBUNG DENGAN D MENGG GUNAKAN N OTDR ( OPTICAL O TIME DO OMAIN RE EFLECTO O METER )
Oleh : GED DE SUKAD DARMIKA,, ST., MSc.
NIDN : 00050567704
I MADE M DAR RMAWAN
NIM : 02044050078
PRO OGRAM STU UDI TEKN NIK ELEKT TRO FAKULT TAS TEKNIIK UNIVER RSITAS UD DAYANA JIMB BARAN-BA ALI 2015
1
ABSTRAK Dengan semakin berkembangnya teknologi komunikasi dewasa ini, menuntut masyarakat pengguna teknologi tersebut untuk semakin selektif dalam memilih teknologi mana yang akan digunakan. Demikian pula dengan media penghantarnya, dimana teknologi tersebut harus dapat memenuhi berbagai keperluan pengguna, seperti biaya yang relatif rendah, mutu pelayanan yang tinggi dan lebih cepat, aman dan berkapasitas yang lebih besar. Banyak pilihan yang diberikan dan kabel serat optik adalah salah satu alternatif pemecahannya. Pada sistem komunikasi, serat optik ( fiber optik ) makin banyak menggantikan saluran transmisi kawat biasa. Saluran serat optik memberikan beberapa keuntungan dibandingkan dengan saluran transmisi kawat biasa. PT Telkom sebagai penyedia layanan telekomunikasi menggunakan kabel serat optik paling utama sebagai penghantar dalam sistem komunikasi. Tetapi dalam kenyataannya kabel serat optik juga memiliki loss yang nantinya berpengaruh sekali dalam sistem komunikasi tersebut, sehingga PT Telkom berusaha untuk menekan seminimal mungkin loss yang dihasilkan pada kabel serat optik tersebut. tetapi sebelum menekan loss tersebut PT Telkom perlu mengetahui berapa besarkah loss yang terdapat pada jaringan transmisi yang digunakan dalam berkomunikasi dan untuk mengetahui besar loss tersebut, PT Telkom menggunakan suatu perangkat yang dinamakan OTDR ( Optical Time Domain Reflecto Meter ). Hasil pengukuran loss ( redaman ) dengan menggunakan OTDR adalah 0.22 dB hampir sesuai dengan loss yang dicari melalui dengan perhitungan yaitu 0.181 dB . Selain itu juga, pengukuran loss dengan menggunakan OTDR hasilnya hampir mendekati standar loss yang telah ditetapkan yaitu 0.2 dB. Ini membuktikan bahwa perangkat OTDR sangat baik digunakan dalam mengukur loss pada jaringan transmisi.
i
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian ini. Laporan ini diharapkan dapat menjadi referensi bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Universitas Udayana yang mengambil mata kuliah Sistem Komunikasi Optik. Penyusunan laporan in merupakan prasyarat akademis pada program Studi Teknik Elektro Universitas Udayana. Adapun judul dari laporan Kerja praktek ini adalah : “ ANALISA PENGUKURAN RUGI-RUGI JARINGAN OPTIK UNTUK DAERAH TRANSMISI KALIASEM-UBUNG DENGAN MENGGUNAKAN OTDR ( OPTICAL TIME DOMAIN REFLECTO METER ) ”
Dalam penyusunan laporan ini. Penulis banyak mendapat bantuan dan berbagai pihak. Menyadari akan hal itu, melalui kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Bapak Ir. Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik University Udayana.
2.
Bapak Sukardi staff PT. Telkom atas berbagai data dan informasi yang diberikan.
3.
Semua pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis. Penulis menyadari penelitian ini masih jauh dari sempurna akibat
terbatasnya pengetahuan, waktu dan kesempatan yang dimiliki. Untuk itu, segala saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan karya berikutnya. Melalui kesempatan ini pula, penulis mohon maaf yang sebesarbesarnya apabila ada hal-hal yang kurang berkenan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Denpasar, Nopember 2015 Penulis
ii
DAFTAR ISI JUDUL ABSTRAK……………………………………………………………………........i ABSTRACT.............................................................................................................ii KATA PENGANTAR……………………………………………………………iii DAFTAR ISI...........................................................................................................iv DAFTAR GAMBAR.............................................................................................vii DAFTAR TABEL……………………………………………………….............ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang..................................................................................................1. 1.2 Rumusan Masalah..............................................................................................2 1.3Tujuan.................................................................................................................2 1.4Manfaat...............................................................................................................2 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah................................................................3 1.6 Sistematika Pembahasan...................................................................................3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Transmisi dengan Media Fisik..............................................................4 2.1.1 Sistem Transmisi dengan Media Kawat Terbuka ( Open Wire )....................4 2.1.2 Sistem Transmisi dengan Media Kabel..........................................................5 2.1.3 Sistem Transmisi dengan Media Serat optik .................................................7 2.1.3.1 Struktur Dasar Serat optik ..........................................................................8 2.2 Jenis-jenis Serat optik ......................................................................................9 2.2.1 Single Mode Fiber...........................................................................................9 2.2.2 Multimode Step Index...................................................................................11 2.2.3 Multimode Graded Index..............................................................................12 2.3 Karakteristik Serat optik .................................................................................13 2.3.1 Konstruksi Kabel Serat optik .......................................................................15 2.4 Propagasi Cahaya dalam Serat optik ...............................................................17 2.4.1 Karakteristik Serat optik ..............................................................................17 2.4.2 Komponen Serat optik .................................................................................18 2.5 Rugi-rugi Serat optik .......................................................................................19
iii
2.5.1 Standar Nilai Pengukuran.............................................................................23 2.6 Konfigurasi Transmisi serat optik ...................................................................24 2.6.1 Keuntungan dan Kerugian transmisi Serat optik .........................................25 2.7 Optical Time Domain Reflecto Meter ( OTDR ).............................................25 2.7.1 Backscatter....................................................................................................26 2.7.2 Non-Reflective Events...................................................................................27 2.7.3 Reflective Events .........................................................................................28 2.8 Prinsip kerja OTDR..........................................................................................29 BAB III MATERI DAN METODE 3.1 Tempat dan Waktu Kerja Praktek....................................................................31 3.2 Data…………………………………………………………………..............31 3.2.1 sumber Data..................................................................................................31 3.2.1.1 Data Primer................................................................................................31 3.21.2 Data Sekunder.............................................................................................31 3.3 Analisis Data....................................................................................................31 3.4 Alur Analisis....................................................................................................32 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Teknik Penyambungan OTDR dengan Kabel Serat optik ..............................33 4.2 Fungsi Elemen-elemen OTDR.........................................................................34 4.2.1 Trace Screen ( Tampilan Layar Penjejakan )................................................34 4.2.2 Start ( mulai )................................................................................................34 4.2.3. Parameter-parameter OTDR........................................................................35 4.2.4 Event ( kejadian )..........................................................................................35 4.2.4.1 Pengujian dengan mode Events.................................................................36 4.2.5 Measurements ( pengukuran ).......................................................................37 4.2.5.1 Elemen pada Measurements.......................................................................37 4.2.6 Setup..............................................................................................................40 4.3 Pengukuran Rugi-rugi Penyambungan Serat optik .........................................41 4.3.1 Pengoperasian OTDR....................................................................................42 4.3.1.1 Pengukuran Kerugian Sambungan.............................................................42 4.3.1.2 Pengukuran Kerugian Dua Titik................................................................43 4.3.1.3 Hubungan Serat optik ................................................................................43
iv
4.4 Konektor Optik.................................................................................................43 4.4.1 Rugi-rugi pada Konektor Optik....................................................................44 4.5 Pengukuran Rugi-rugi Jaringan transmisi Serat optik Pada Kaliasem-Ubung......................................................................................44 4.5.1 Spesifikasi Kabel Optik Single Mode...........................................................44 4.5.2 Analisa Pengukuran Jaringan Serat optik ....................................................45 4.5.3 Perbandingan Pengukuran OTDR dengan Perhitungan ...............................49 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan……………………………………………………...................55 5.2 Saran.................................................................................................................55 DAFTAR PUSTAKA…........................................................................................56
v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konfigurasi Sistem Transmisi dengan Media Fisik.............................4 Gambar 2.2 Suatu Sistem dengan Karakteristik R,L,C,G........................................5 Gambar 2.3 Kabel Koaksial.....................................................................................6 Gambar 2.4 Kabel Serat optik ................................................................................7 Gambar 2.5 Struktur Dasar Serat optik ..................................................................9 Gambar 2.6 Prinsip perambatan cahaya dalam Serat optik .....................................9 Gambar 2.7 Single Mode Fiber dan Perubahan Indeks Bias.................................10 Gambar 2.8 Multimode Step Index dan Perubahan Index Core............................11 Gambar 2.9 Perambatan Cahaya dalam Multimode Step index Fiber...................11 Gambar 2.10 Multimode Graded Index dan Perubahan Index Bias......................12 Gambar 2.11 Perambatan Gelombang Cahaya pada Multimode Graded Index....13 Gambar 2.12 Kabel Optik Duct.............................................................................16 Gambar 2.13 Konstruksi Kabel Tanam Langsung.................................................16 Gambar 2.14 Konstruksi Kabel Udara...................................................................16 Gambar 2.15 Hukum Pemantulan Cahaya Snellius...............................................17 Gambar 2.16 Karakteristik Redaman Serat optik .................................................18 Gambar 2.17 Rugi-rugi Akibat Molekul Air dalam Optik.....................................20 Gambar 2.18 Rugi-rugi akibat Scattering..............................................................21 Gambar 2.19 Rugi-rugi akibat Microbending........................................................21 Gambar 2.20 Rugi-rugi akibat Penyambungan......................................................22 Gambar 2.21 Rugi-rugi akibat Coupling................................................................23 Gambar 4.1 Blok Diagram Sistem Konfigurasi Serat optik ..................................27 Gambar 4.2 blok Diagram Stasiun Pengulang.......................................................27 Gambar 4.3 Penampang Muka OTDR...................................................................30 Gambar 4.4 Bagan Prinsip Kerja OTDR................................................................32 Gambar 4.5 Backscatter.........................................................................................32 Gambar 4.6 Non-Reflective Events.......................................................................33 Gambar 4.7 Reflective Events...............................................................................33 Gambar 4.8 Kondisi Fiber End..............................................................................34 Gambar 4.9 Kondisi Dinamic Range ....................................................................34
vi
Gambar 4.10 Kondisi Dead Zone...........................................................................35 Gambar 4.11 Teknik Penyambungan kabel ke OTDR...........................................36 Gambar 4.12 Layar Penjejakan..............................................................................37 Gambar 4.13 Alur mode OTDR Bekerja...............................................................38 Gambar 4.14 Parameter pada Mode OTDR...........................................................38 Gambar 4.15 Hasil Pengujian dengan Mode Events..............................................40 Gambar 4.16 Hasil Pengujian dengan Mode Measurements.................................41 Gambar 4.17 Kontrol Pembatas Nilai....................................................................42 Gambar 4.18 Pengujian Jarak Mode Pengukuran..................................................42 Gambar 4.19 Redaman Perkiraan Ujung ke Ujung..............................................43 Gambar 4.20 Penampang konektor optik..............................................................49 Gambar 4.21 OTDR Report untuk Core 8.............................................................51 Gambar 4.22 OTDR Report untuk Core 7.............................................................53
vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dengan semakin berkembangnya teknologi komunikasi dewasa ini, menuntut masyarakat pengguna teknologi tersebut untuk semakin selektif dalam memilih teknologi mana yang akan digunakan. Demikian pula dengan media penghantarnya, dimana teknologi tersebut harus dapat memenuhi berbagai keperluan pengguna, seperti biaya yang relatif rendah, mutu pelayanan yang tinggi dan lebih cepat, aman dan berkapasitas yang lebih besar. Banyak pilihan yang diberikan dan kabel serat optik adalah salah satu alternatif pemecahannya. Pada sistem komunikasi, serat optik ( fiber optik ) makin banyak menggantikan saluran transmisi kawat biasa. Saluran serat optik memberikan beberapa keuntungan dibandingkan dengan saluran transmisi kawat biasa, antara lain : 1. Cahaya sebagai media transmisi dengan kapasitas pembawaan informasi dari suatu serat ( fiber ) adalah jauh lebih besar daripada sistem radio gelombang mikro. 2. Bahan yang digunakan dalam serat ( fiber ) adalah gelas silika, atau dioksida silikon, yang merupakan salah satu bahan yang paling banyak terdapat di bumi, sehingga nantinya biaya saluran semacam ini pasti akan jauh lebih murah dibandingkan dengan saluran transmisi kawat maupun sistem gelombang mikro. 3. Serat optik tidak menghantarkan listrik, sehingga dapat dipergunakan di daerah-daerah yang isolasi listrik dan interferensinya tinggi. 4. Mempunyai kapasitas informasi yang tinggi, sehingga rute-rute saluran majemuk dapat diringkas menjadi kabel yang jauh lebih kecil, sehingga dapat mengurangi kemacetan pada terowongan- terowongan kabel yang sudah sangat padat. Dengan teknologi yang telah berkembang pada saat ini, sistem komunikasi serat optik masih sedikit lebih mahal daripada sistem transmisi kawat atau radio yang setara , tetapi keadaan ini sedang berubah dengan cepat. Sistem serat optik
1
dengan cepat akan mampu bersaing dengan sistem-sistem lain dalam harga, dan kelebihan-kelebihan yang lainnya, makin lama akan makin banyak sistem lain yang digantikan ( Roddy, D. Coolen, J. 1993 ). Besarnya rugi-rugi dalam jaringan transmisi serat optik, utamanya pada konektor, titik-titik sambungan ( splicing ) dan titik-titik percabangan ( joint splicing ) merupakan parameter untuk menentukan baik buruknya penyaluran, serta layak tidaknya jaringan tersebut digunakan sebagai jalur komunikasi, perlu diadakan pengukuran terhadap rugi-rugi tersebut. Dalam pengukuran rugi-rugi tersebut digunakan suatu piranti atau alat yang dapat menentukan besar rugi-rugi suatu jaringan komunikasi dan sekaligus juga dapat menentukan posisi kerusakan yang terjadi, seperti menggunakan perangkat OTDR ( Optical Time Domain Reflecto Meter ).
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan masalahnya yaitu apakah penyebab terjadinya rugi-rugi transmisi pada transmisi fiber optik dan bagaimanakah pengoperasian OTDR dalam menentukan rugi-rugi transmisi ?
1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui penyebab dari rugi-rugi transmisi fiber optik dan juga untuk mengetahui perhitungan dan pengoperasian OTDR yang digunakan oleh PT Telkom dalam mendeteksi rugi-rugi transmisi fiber optik.
1.4 Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai bahan referensi dan pertimbangan dalam mengambil keputusan untuk meningkatkan kualitas penyaluran melalui fiber optik pada bagian transmisi PT.Telkom Kaliasem. Selain itu juga, sebagai bahan acuann bagi peneliti lainnya untuk memperdalam dan mengenal bagaimana cara-cara pengukuran rugi-rugi serat optik dan perhitungannya.
2
1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Melihat luasnya ruang lingkup masalah penelitian ini maka permasalahan dibatasi menegenai : 1. Pengukuran rugi-rugi jaringan transmisi fiber optik pada jalur transmisi Kaliasem-Ubung dengan menggunakan OTDR di bagian transmisi Kaliasem. 2. Perbandingan antara hasil pengukuran yang diperoleh OTDR dengan perhitungan manual ( rumus-rumus perhitungan kabel optik ) untuk jenis kabel Step Index Single Mode.
1.6 Sistematika Pembahasan Langkah - langkah sistematika pembahasan yang dilakukan dalam penelitian ini dilakukan dengan pembahasan dari setiap bab yaitu : BAB I PENDAHULUAN Merupakan bab yang menguraikan secara garis besar mengenai latar belakang penulisan, tujuan penilisan, manfaat, batasan masalah dan sistematika BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menguraikan tentang teori-teori yang menunjang pembahasan BAB III MATERI DAN METODE Menguraikan tentang tempat dan waktu observasi, data dan analisis BAB IV PEMBAHASAN Berisi tentang pengujian rugi-rugi jaringan fiber optik dengan perangkat OTDR BAB V PENUTUP Dalam penutup berisikan
simpulan dari penelitian serta saran - saran yang
berisikan kelebihan serta kekurangan dari alat yang diteliti. Sehingga akan memberikan pertimbangan - pertimbangan bagi penelitian berikutnya.
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Transmisi dengan Media Fisik Sistem transmisi dengan media fisik adalah sistem transmisi yang menggunakan saluran fisik sebagai sarana penyaluran informasi. Konfigurasi dari sistem ini dapat digambarkan sebagai berikut : Sentral Telepon/ telex/ data
Media Transmisi
Perangkat transmisi
Perangkat Transmisi
Sentral Telepon/ Telex/Da t
Gambar 2.1 Konfigurasi Sistem Transmisi dengan media fisik
Saluran fisik yang digunakan dapat berupa : a. Kawat Terbuka ( open wire ) b. Kabel ( pair cable, coaxial cable ) c. Serat optik
2.1.1 Sistem Transmisi dengan Media Kawat Terbuka ( Open Wire ) Sistem transmisi ini terdiri atas dua bagian pokok yaitu perangkat OWC ( Open wire Carrier ) dan saluran kawat terbuka. Perangkat OWC terbagi dalam dua bagian yaitu, bagian kirim dan bagian terima. Termasuk dalam peralatan ini adalah proses “ Multiplexing “ yaitu proses menggabungkan beberapa kanal telepon menjadi “ base-band “ ( pita/ jalur dasar ). Pada umumnya sistem ini menggunakan kawat yang terbuat dari baja yang dilapisi tembaga. Karakteristik dari sistem ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik dari kawat tersebut. Suatu kawat telanjang mempunyai karakteristik konstanta elektris yang bersifat resistansi ( R ), induktansi ( L ), kapasitansi ( C ), dan konduktansi ( G ).
4
Dengan adanya sifat-sifat tersebut, maka jenis saluran tersebut secara ekivalen dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.2 Suatu sistem dengan karakteristik R,L,C,G
Dengan melihat kondisi fisik dan karakteristik elektris dari kawat terbuka tersebut, maka sistem transmisi dengan media fisik kawat terbuka mempunyai kelebihan dan kelemahan sebagai berikut : a. Kelebihan Dapat menyalurkan informasi lebih dari satu kanal (bisa 16 kanal bolak-balik ) dengan menggunakan satu pasang kawat. b. Kelemahan 1. Redaman kawat relatif besar, sehingga pada setiap jarak tertentu harus dipasang line amplifier. 2. Karena secara fisik kawat tersebut tidak mempunyai isolasi ( penutup ), maka sistem ini mudah terkena gangguan ( interferensi ) dari sistem lain yang berdekatan. 3. Memerlukan perawatan yang relatif banyak, karena kawat tersebut dipasang diatas tanah dengan menggunakan tiang penyangga, sehingga perlu perawatan kawat dan tiang-tiang penyangga.
2.1.2 Sistem Transmisi dengan Media Kabel Dalam sistem ini digunakan kabel sebagai media transmisinya. Pengertian kabel disini adalah kawat yang dilapisi isolasi penutup, baik isolasi yang terbuat dari kertas ataupun dari bahan isolasi lainnya. Kabel ini dapat dibedakan menjadi a. Pair Cable, yaitu kabel yang selalu berpasangan dan dapat pula dalam satu selongsong terdiri atas beberapa pasang kabel. Kapasitas kabel ini 5
bervariasi mulai dari 10 pasang sampai 2400 pasang. Penggunaannya banyak dipakai untuk kabel “junction” yaitu kabel penghubung antar sentral yang berada dalam satu kota ( Multi Exchange System ). Salah satu kelemahan yang mungkin dimiliki oleh kabel ini adalah banyaknya pasangan disatukan dalam ruangan sempit pada jarak yang panjang, bermacam-macam kopel listrik ( statics dan magnetics ) dapat menyebabkan terjadinya bicara silang ( cross-talk ). b. Coaxcial cable ( Kabel Koaksial ), yaitu satu kabel yang terdiri dari dua buah konduktor yang dipasang menggunakan satu poros ( sumbu ).
Gambar 2.3 Kabel koaksial
Kabel ini banyak digunakan untuk mnetransmisikan sinyal frekuensi tinggi, mulai 300 KHz ke atas. Karena kemampuannya dalam menyalurkan frekuensi tinggi tersebut, maka sistem transmisi dengan kabel koaksial mempunyai kapasitas kanal yang cukup besar. Sistem transmisi kabel koaksial dibedakan menjadi dua macam yaitu : 1. Menggunakan satu buah kabel koaksial disebut SMC ( System Mono Coaxcial ) 2. Menggunakan dua buah kabel koaksial disebut SBC ( System Bicoaxcia Cable ) Secara umum sistem transmisi kabel koaksial mempunyai kelemahan dan keunggulan antara lain : Keunggulan : 1. Dapat digunakan untuk menyalurkan informasi sampai dengan 900 kanal telepon 2. Karena
kabel
koaksial
menggunakan
penutup
isolasi,
maka
kemungkinan terjadinya interferensi dengan sistem lain sangat kecil. 3. Dapat ditanam di dalam tanah sehingga perawatannya relatif sedikit.
6
Kelemahan : 1. Mempunyai redaman yang relatif besar, sehingga untuk hubungan jarak jauh harus dipasang pengulang ( repeater ). 2. Jika kabel dipasang diatas tanah, rawan terhadap gangguan-gangguan fisik yang dapat berakibat terputusnya hubungan. 2.1.3 Sistem Transmisi dengan Media Serat Optik Sebagai media transmisi dalam jaringan digital, serat optik berperan sebagai pemandu gelombang cahaya, dimana serat optik terbuat dari bahan gelas atau silika dengan ukuran yang kecil dan sangat ringan, tetapi dapat menyalurkan informasi dalam jumlah yang sangat besar dengan rugi-rugi yang relatif rendah. Prinsip dasar sistem transmisi dengan media serat optik adalah mentransmisikan informasi yang sudah diubah dalam bentuk cahaya sehingga dapat disalurkan melalui kabel serat optik Komponen-komponen utama dalam sistem komunikasi serat optik adalah : a. Optical Light Source ( Sumber Cahaya Optik ) Komponen ini adalah bagian dari unit pemancar ( Transmisi ), membangkitkan energi optik yang fungsinya sama dengan gelombang pembawa ( carrier) pada sistem komunikasi dengan gelombang radio. Panjang gelombang cahaya yang dibangkitkan adalah dalam orde mikrometer, misal 3μ m ,atau mempunyai frekuensi 100.000 GHz. ( Roddy, D. Coolen, J. 1993 ) b. Serat Optik Serat optik terbuat dari bahan dielektrik berbentuk seperti kaca atau gelas ( silica atau plastics). Diameternya sekitar 125μ m, kira-kira setebal rambut manusia. Didalam serat inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan sehingga dapat diterima di ujung unit penerima ( receiver ).
Gambar 2.4 Kabel Serat Optik
7
Pada bagian yang paling dalam disebut “ core “ atau inti , lapisan berikutnya adalah “ cladding “. Core dan cladding mempunyai indeks bias yang berbeda , sehingga bila ada cahaya masuk ke dalam core , maka cahaya tersebut akan dipantulkan sempurna oleh cladding. Proses inilah yang menyebabkan cahaya tersebut merambat sepanjang serat optik. Jika dilihat dari struktur distribusi indeks biasnya, serat optik dapat dibedakan menjadi dua yaitu “ step indeks “ dan “ graded indeks “. Perbedaan ini menyebabkan pola perambatan cahaya yang berbeda di dalam serat optik. c. Optical Photo detector Merupakan bagian dari unit penerima ( receiver ) yang berfungsi untuk mendeteksi energi optik yang diterima dan kemudian mengubahnya dalam bentuk sinyal-sinyal listrik. Jenis-jenis photo detector antara lain PIN ( Positive intrinsic negative ) photo diode, APD ( avalanche photo diode ) . Kapasitas kanal yang dapat disalurkan melalui sistem transmisi serat optik cukup besar. Misalnya pada sistem PDH (140 Mb/s), mampu menyalurkan informasi sebanyak 1920 kanal telepon dan pada sistem SDH (155 Mb/s) bahkan dapat menyalurkan informasi sampai 6300 kanal. Keunggulan dan kelemahan yang dimiliki sistem ini adalah : Keunggulan : 1. Dapat menyalurkan informasi sampai dengan ribuan kanal 2. Kualitas transmisinya sangat baik, mengingat sistem ini mempunyai redaman dan noise yang kecil 3. Bebas dari kemungkinan gangguan interferensi, karena yang disalurkan adalah cahaya Kelemahannya : 1. Karena dimensinya yang sangat kecil, maka dalam pemasangannya memerlukan kecermatan dan ketelitian tinggi 2. Harganya relatif mahal 2.1.3.1 Struktur dasar Serat optik Serat optik yang dikenal dewasa ini terdiri dari : a. Inti ( bagian dalam ) yang disebut core b. bagian luar yang disebut sebagai cladding
8
Sedangkan lapisan berikutnya yang merupakan
lapisan paling luar berfungsi
sebagai pembungkus / jacket. Kabel serat optik yang menggunakan bahan dasar silica, variasi bias diperoleh dengan mencampur atom lain ( seperti Ge ) dengan konsentrasi yang berbeda-beda.
Gambar 2.5 Struktur Dasar serat optik
2.2 Jenis-jenis Serat optik Menurut jenisnya, kabel serat optik dibedakan menjadi 3 macam : 2.2.1 Single Mode Fiber Perambatan cahaya dalam single mode fiber adalah sebagai berikut:
Gambar 2.6 Prinsip perambatan cahaya dalam serat optik
Keterangan gambar 2.6, yaitu : 1. Sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami refleksi / reflaksi ( pemantulan ). 2. Sinar mengalami reflaksi total karena memiliki sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat melalui pantulan.
9
3. Sinar akan mengalami reflaksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis.
Gambar 2.7 (a). Single Mode fiber (b). Perubahan Indeks bias
Keterangan gambar 2.7, yaitu : n1 = Indeks bias core n2 = Indeks bias cladding R1 = Jari-jari caladding R2 = Jari-jari core Pada single mode fiber, terlihat pada gambar bahwa indeks bias akan berubah dengan segera pada batas antara core dan cladding ( step indeks ). Bahannya terbuat dari glass silika baik untuk core maupun cladding-nya. Diameter core jauh lebih kecil ( 10 μm ), dibandingkan dengan diameter cladding ( 125μm ), konstruksi demikian dibuat untuk mengurangi rugi-rugi transmisi akibat adanya fading. Sedangkan redaman dari jenis serat optik ini adalah 2-5 dB/komponen pneumetik dengan bandwidth 50 GHz. Single mode fiber sangat baik digunakan untuk menyalurkan informasi jarak jauh karena disamping rugi-rugi transmisi yang kecil juga mempunyai band frekuensi yang lebar.
10
2.2.2 Multi Mode Step Index
Gambar 2.8 (a). Multi mode step index fiber (b). Perubahan index core
Keterangan gambar 2.8, yaitu : n1 = Indeks bias core n2 = Indeks bias cladding R1 = Jari-jari cladding R2 = Jari-jari core
Gambar 2.9 Perambatan cahaya dalam multimode step index fiber
Dalam multi mode step index keuntungan yang diperoleh adalah kemudahan penyambungan antara dua kabel, hal ini disebabkan karena core yang relatif cukup tebal sedangkan ukuran cladding yang sangat tipis. Core dan Cladding mempunyai indeks bias yang berbeda yaitu indeks bias inti ( core/n1 ) 1,47μm, sedangkan indeks bias cladding (n2) 1,45 μm, hal ini memungkinkan pembiasan secara total dalam inti kabel.
11
2.2.3 Multi Mode Graded Index Serat optik jenis multi mode graded index adalah serat optik yang mempunyai indeks bias core berubah-ubah dari pusat core ke batas cladding. Perubahan ini terjadi secara bertahap dalam core yang berdiameter sekitar 30-60 μm dan diameter cladding 100-150 μm, sehingga serat optik multi mode graded index sukar sekali dalam pembuatannya.
Gambar 2.10 (a) multimode graded index (b). Perubahan index bias
Keterangan gambar 2.9, yaitu : n1 = Indeks bias core n2 = Indeks bias cladding R1 = Jari-jari cladding R2 = Jari-jari core Dengan berubah-ubahnya indeks bias dari pusat ke daerah tepi, yaitu batas antara inti serat optik dengan selubungnya akan mengakibatkan berkas cahaya masuk ke dalam serat optik sehingga akan terfokus ke satu titik, ini terjadi karena berkas sinar yang ada di tepi akan merambat lebih cepat dari sinar yang ada di pusat / inti. Dengan demikian sinar akan tiba pada ujung output serat optik secara bersamaan. Aspek propagasi ini menjadikan serat optik jenis ini mempunyai redaman relatif rendah dibandingkan dengan jenis multi mode step index, dimana rugi-rugi transmisi minimum adalah 0,70 dB/Komponen pneumetik pada panjang gelombang 1,18 μm dan lebar band frekuensi 150 MHz – 2,6 GHz, sehingga
12
sangat baik untuk transmisi pada jarak menengah dengan sumber cahaya LED ataupun LASER, disamping itu pelaksanaan penyambungan juga relatif mudah. Perambatan gelombang cahaya pada serat optik jenis multi mode graded index adalah sebagai berikut :
Gambar 2.11 Perambatan gelombang cahaya pada multi mode graded index
2.3 Karakteristik Serat optik Adapun karakteristik serat optik yang perlu diketahui adalah sebagai berikut : a. Ukuran kecil Diameter luar serat optik, berkisar antara 100-250 μm. Diameter maksimum setelah dilapisi atau dibungkus dengan plastik / nylon sebagai jacket menjadi 1 mm. Ukuran ini masih sangat kecil dibandingkan dengan konduktor kabel coaxial (1-10 mm). b. Ringan Dibandingkan dengan kabel transmisi bias spesigravity ( SG ) sama dengan 8,9 maka SG bahan silika sebagai serat optik sangat kecil yaitu 2,2. sehingga beratnya menjadi ½ -1/3 dari berat kabel transmisi biasa. c. Lentur Pada umumnya serat optik tidak akan patah bila dilengkungkan dengan radius 5 mm. Oleh karena itu kabel serat optik mempunyai kelenturan yang sama dengan kabel transmisi biasa, sehingga teknik pemasangannya tidak jauh berbeda dengan teknik pemasangan kabel biasa. d. Tidak berkarat Bahan silika sebagai bahan dasar serat optik mempunyai sifat kimia yang sangat stabil, oleh karena itu tidak mungkin akan berkarat. Hal ini berbeda dengan kabel yang menggunakan copper ( tembaga ) sebagai bahan konduktor.
13
e. Rugi-rugi rendah Serat optik dengan menggunakan bahan silika mempunyai rugi-rugi transmisi rendah. Besarnya berkisar 2-8 dB/Komponen pneumetik pada panjang gelombang 830 nm. Bandingkan dengan kabel koaksial yang mempunyai rugi-rugi transmisi 19 dB/Komponen pneumetik pada frekuensi 60 MHz f. Kapasitas tinggi Kapasitas dalam menyalurkan informasi persamaan cross section area sangat besar disamping mempunyai lebar frekuensi yang lebar. Sebagai contoh ; kapasitas penyaluran persamaan cross section area 100 x dibandingkan dengan multi pair kabel dan 10 x dibandingkan dengan kabel koaksial. g. Bebas induksi Serat optik menggunakan bahan dasar silika yang pada dasarnya merupakan bahan dielektrik yang sangat baik, dan tahan terhadap induksi elektromagnetik juga terhadap petir atau kilat. h. Cross talk rendah Kemungkinan terjadinya kebocoran sinar antara serat optik sangat kecil, demikian pula kebocoran akibat masuknya sinar dari luar kemudian ikut merambat dalam serat optik. i. Tahan temperatur tinggi Bahan silika mempunyai titik leleh 1900 °C, dan ini sangat jauh dibandingkan dengan titik leleh tembaga dan plastik. Hal ini sangat ideal dipergunakan untuk alat komunikasi pada daerah yang cukup rawan terhadap temperatur tinggi. j. Tidak menimbulkan bunga api Pada titik sambung tidak mungkin terjadi bunga api ( dischange ), oleh karenanya sangat ideal untuk dipergunakan pada tempat-tempat yang peka terhadap ledakan atau kebakaran. k. Tidak dapat dicabangkan Serat optik mempunyai ukuran yang sangat kecil atau sangat tipis. Oleh karena itu sangat sulit bahkan tidak mungkin untuk dicabangkan. Bila harus dicabangkan ( bila diperlukan ), maka harus dilakukan konversi dari sinyal optik ke sinyal listrik
14
l. Tidak menggunakan bahan tembaga Serat optik menggunakan bahan silika yang tidak mengandung unsur logam, bahkan serat optik yang menggunakan multi komponen glass, unsur campuran logam ( tembaga ) sangat kecil. m. Rapuh Meskipun rapuh, tetapi masih mempunyai daya elongate ( pemanjangan ) kurang lebih sebesar 5 %. Untuk menghindari kerusakan serat optik pada waktu pemasangan atau penarikan, maka pada waktu disusun menjadi kabel serat optik harus diberi penguat. Pair cable
Coaxial cable
Optical fiber cable
Diameter (nm)kelenturan kelengkungan Perbandingan berat kabel Rugi-rugi ( dB/Km) lebar frekuensi Kapasitas penyaluran/cross section area (channel) Repeater
1-4 tinggi > 0.1 cm 1
10 tinggi > 50 cm 1
0.1 – 0.2 Tinggi > 0.5 cm 0.1
20 ( 4 MHz) 6 MHz
2–8
16
19 ( 60 MHz) 200 – 400 MHz 360 -900
Repeater konvensional
Repeater konvensional
Jarak repeater
2
1,5 ( 60 MHz)
Bahan dasar
Tembaga
Tembaga
1920-6300 Dibutuhkan repeater konvensional dan optoelectric dan juga electric to optic converter 5-10 tergantung jenis kabel optik Silica dan Milticomponent glass
Tabel 2.1 Perbandingan kabel ( Siemens,1996)
2.3.1 Konstruksi Kabel Serat Optik Ditinjau dari penggunaannya, kabel serat optik dibedakan menjadi 3 macam, yaitu : a. Kabel duct Jenis kabel ini sudah dipasang di Indonesia, sedangkan penggunaan di PT.Telkom ( Kandatel Denpasar ) adalah sebagai kabel junction antar sentral ( termasuk antara SKSO Kaliasem dan STO Kuta )
15
Gambar 2.12 Kabel optik duct
b. Kabel tanam langsung Konstruksi Kabel serat optik ini pada dasarnya sama dengan konstruksi kabel serat optik untuk duct, hanya ditambah dengan penguat lagi yaitu armouring (perisai) dan kulit kabel lagi.
Gambar 2.13 Konstruksi kabel tanam langsung
c. Kabel Udara
Gambar 2.14 Konstruksi kabel udara
16
2.4 Propagasi Cahaya dalam Serat Optik Propagasi cahaya di dalam serat optik terjadi karena refleksi ( pemantulan ). Pemantulan ini disebabkan oleh adanya perbedaan indeks bias antara core ( inti ) dan cladding. Jika seberkas cahaya memasuki suatu medium dengan indeks bias yang berbeda, maka akan terjadi pembiasan atau pemantulan cahaya, yang didasarkan atas hukum Snellius sebagai berikut :
Gambar 2.15 Hukum pemantulan cahaya snellius
Hukum Snellius menyatakan bahwa : n1sinӨ1 = n2sin Ө2
(2.1)
sudut kritis adalah sudut antara sinar datang terhadap garis normal dimana sinar tersebut akan dibiaskan sejajar dengan permukaan (interface) atau sudut Ө2 = 90°, sehingga : n1sinӨcr = n2 sin 90° Өcr = arc sin
⎛ n2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜n ⎟ ⎝ 1⎠
(2.2)
sudut kritis ( Cr ) adalah sudut terkecil dimana cahaya yang datang masih dapat dipantulkan. Untuk sudut Ө > Cr cahaya akan dipantulkan sempurna, sedangkan untuk Ө < Cr akan dibiaskan keluar dari inti.
2.4.1 Karakteristik Serat optik Karakteristik optik dari serat optik biasanya dinyatakan dengan redaman, bandwidth, dan pulse dispersion 17
a. Redaman Redaman menyebabkan energi optik ditahan sepanjang serat selama pentransmisian sinyal, sehingga menurunkan energi sinyal di ujung penerima setelah melalui serat optik. Karena daya output pemancar dan sensitivitas mempunyai harga yang pasti untuk suatu kondisi operasi tertentu, maka redaman serat optik menentukan jarak lintasan ( link ) maksimum antara dua terminal tanpa repeater. b. Bandwidth Bandwidth suatu serat optik menentukan batas frekuensi tertinggi dari frekuensi response dalam transmisi analog. c. Pulse dispersion Pulse dispersion menentukan batas maksimum dari pulse rate (kecepatan pulsa) pada transmisi digital. Karakteristik ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.16 Karakteristik redaman serat optik
2.4.2 Komponen Optik a. Sumber Cahaya ( Light Source ) Ada 2 jenis sumber cahaya yang banyak digunakan pada komunikasi optik, yaitu : 1. LED ( Light Emiting Diode ), komponen ini membangkitkan cahaya nonkoheren. Pengertian non-koheren adalah suatu cahaya atau gelombang elektromagnetik yang mengandung panjang gelombang yang sangat
18
banyak. Karena sifat ini maka LED harus digunakan pada serat optik jenis graded index untuk sistem transmisi data berkecepatan tinggi. 2. Komponen Laser, laser menghasilkan cahaya yang koheren yaitu sumber cahaya murni. Jika dalam sistem audio dapat dianalogikan dengan tone generator. Karena laser mempunyai power yang baik dengan spektrum yang sempit, sehingga komponen ini dapat digunakan pada operasi single mode, dengan serat optik jenis step index dan diameter core yang kecil. Jenis komponen laser yang banyak digunakan adalah : − Injection Laser Diode ( PIN ) − Neodyniumi : Ytrium Aluminium Garnet ( Nd : YAG ) laser b. Photo Detector Komponen detektor cahaya yang banyak digunakan pada sistem komunikasi serat optik adalah PIN ( Positive Intrinsic Negative Doped ) diode dan APD ( Avalanche Photo Diode ). Sifat yang penting dari photo detector adalah responsivitas yaitu perbandingan arus ( yang dibangkitkan ) terhadap energi cahaya yang diterima. Responsivitas dinyatakan dalam μA/μW. Silikon PIN diode banyak digunakan pada panjang gelombang 800 – 900 nm, dan mempunyai responsivitas 0,65 μm/μW serta noise yang rendah. Panjang gelombang di atas 900 nm digunakan InGaAs dan Germanium PIN diode, karena silikon mempunyai responsivity InGaAs adalah 0,6 μA/μW sedangkan Germanium 0,45 μA/μW. APD dirancang untuk meningkatkan responsivitas, sehingga komponen ini sering digunakan untuk jaringan jarak jauh karena sensivitas deteksinya tinggi.
2.5 Rugi-rugi Serat optik Rugi-rugi serat optik merupakan ukuran yang menyebabkan besarnya redaman pada serat optik tersebut terhadap sinar / sinyal optik yang ditransmisikan, semakin kecil rugi-rugi maka semakin jauh sinyal tersebut dapat ditransmisikan. Rugi-rugi serat optik dibedakan berdasarkan dari mana rugi-rugi tersebut berasal, yaitu :
19
1. Rugi-rugi yang timbul dari bahan serat optik itu sendiri : a. Absorbtion Loss Rugi-rugi disebabkan oleh adanya kotoran-kotoran pada bahan glass, terutama serat optik yang terbuat dari bahan multi component glass, kotoran ini berupa logam ( besi, tembaga ) dan air. Kotoran-kotoran ini dalam bentuk ion-ion yang dapat menyerap cahaya yang melalui serat optik tersebut. Penyerapan cahaya oleh ion-ion ini akan berubah menjadi energi panas, dan panas ini akan mengurangi daya kirim dari serat optik. Untuk memperkecil rugi-rugi yang diakibatkan oleh ionion karena adanya unsur-unsur logam dan lain-lain pada serat optik , maka kebersihan dan kemurnian bahan serat optik sangat menentukan. Cara untuk memperkecil rugi-rugi adalah dengan teknik pengendapan uap kimia, dimana dengan mengendapkan ion-ion tersebut maka redaman dapat diperkecil
Gambar 2.17 Rugi-rugi akibat molekul air dalam optik
b. Rayleigh Scattering Loss Dalam proses pembuatan serat optik, bila terjadi perubahan indeks bias pada core, dimana perubahan indeks bias ini lebih pendek dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya, maka akan terjadi hamburan. Hamburan ini disebut Rayleigh Scattering ( Penghamburan Rayleigh ). Besarnya redaman yang terjadi biasanya tergantung pada besarnya hamburan. Semakin besar nilai dari panjang gelombang, maka semakin kecil rugi-rugi Rayleigh yang ditimbulkan. Untuk panjang gelombang yang lebih besar dari 13000 mm, maka rugi-rugi Rayleigh akan menjadi nol untuk bahan silika. Ada juga hamburan yang ditimbulkan akibat kurang baiknya struktur serat optik. Dalam kenyataannya bentuk struktur core maupun cladding tidak benar-benar silindris, hal ini dapat pula menimbulkan hamburan terhadap cahaya
20
yang melaluinya, sehingga menyebabkan cahaya tidak dapat dipantulkan dengan sempurna bahkan dibiaskan keluar dan hal inilah yang menimbulkan rugi-rugi.
Gambar 2.18 Rugi-rugi akibat scattering
2. Rugi-rugi yang timbul sebagai akibat serat optik digunakan dalam sarana transmisi : a. Pelengkungan Rugi-rugi ini terjadi pada saat sinar melalui serat optik yang dilengkungkan, dimana sudut datang sinar lebih kecil dari sudut kritis sehingga sinar tidak dipantulkan sempurna. Untuk mengurangi loss akibat pelengkungan maka harga Numerical Aperture ( NA ) diperbesar. b. Microbending Loss Rugi-rugi ini akibat adanya permukaan yang tidak rata ( dalam orde micro) yang diakibatkan oleh adanya perbaikan yang kurang sempurna
Gambar 2.19 Rugi-rugi akibat Microbending
c. Splicing Loss Splicing loss timbul karena adanya gap ( celah ) antara dua serat optik yang terjadi pada saat penyambungan, hal ini dapat terjadi karena serat optik yang demikian kecil sehingga penyambungan menjadi kurang tepat dan ini akan mengakibatkan sinar dari serat optik yang satu ke serat optik yang lain tidak dirambatkan seluruhnya.
21
Ada beberapa hal dalam penyambungan yang dapat menimbulkan splicing loss : −
Bila sambungan serat optik membentuk sudut
−
Bila kedua sumbu serat optik sejajar
−
Bila kedua sumbu berhimpit tetapi masih ada celah diantara keduanya
−
Bila ada perbedaan ukuran antara kedua serat optik yang disambung
Untuk menghitung besarnya loss, digunakan rumus : L(dB) = 10 log
Pout Pin
.
(2.3)
Dimana : Pout : daya sesudah sambungan Pin : daya sebelum sambungan Rugi dalam penyambungan serat dapat diakibatkan karena :
Gambar 2.20 Rugi-rugi akibat penyambungan
d. Rugi-rugi Coupling Rugi-rugi ini timbul pada saat serat optik disambungkan ( dikopel ) dengan sumber cahaya atau photo detector. Rugi-rugi ini terjadi karena tidak seluruh energi yang diradiasikan oleh sumber optik bisa dimasukkan ke dalam serat optik. Kualitas coupling dinyatakan dengan efisiensi coupling, seperti dinyatakan dengan rumus berikut : 22
μ = Pt/Ps
(2.4)
Dimana : Ps = daya yang dipancarkan oleh sumber cahaya Pt = daya yang masuk ke dalam serat optik
Gambar 2.21 Rugi-rugi akibat coupling
2.5.1 Standar Nilai Pengukuran Ada beberapa standar nilai pengukuran yang digunakan untuk menentukan kualitas dari serat optik, antara lain : 1. Pengukuran rugi-rugi penyambungan ( joint losses measurement ) Nilai standar pengukuran maksimum untuk satu sambungan serat optik ditentukan sebesar 0,2 dB 2. Pengukuran rugi-rugi penyerapan ( Absorption losses measurement ) Nilai standar pengukuran rugi-rugi penyerapan maksimum untuk satu instalasi serat optik ditentukan sebesar 0,38 dB/komponen pneumetik 3. Pengukuran rugi-rugi keseragaman ( uniformnity losses measurement ) Untuk nilai pengukuran rugi-rugi keseragaman serat optik tidak seluruhnya dapat dideteksi oleh pantulan ( backsacttered ) pulsa cahaya untuk setiap titik sambungan, akan tetapi standar nilai pengukuran dari pabrik (ALCO ) ditentukan sebesar 0,10 dB 4. Pengukuran rugi-rugi konektor ( connector losses measurement ) Nilai standar pengukuran maksimum rugi-rugi konektor ditentukan sebesar 0,5 dB untuk setiap konektor 5. Pengukuran koefisien pelemahan ( attenuation coeficient measurement )
23
Nilai pengukuran koefisien pelemahan untuk serat optik mode tunggal ( single mode optical fiber ) yang dioperasikan pada panjang gelombang 1310 nm, dapat ditentukan dengan persamaan : Rumus untuk attenuasi serat optik : A (dB) = ( L × aF ) + ( Ns × aS ) + ( Nc × aC )
(2.5)
Dimana ; A = Koefisien pelemahan L = Panjang serat optik ( komponen pneumetik ) aF = rugi-rugi penyerapan ( 0,38 dB/komponen pneumetik ) Ns = banyaknya sambungan aS = Rugi-rugi penyambungan maksimum ( 0,2 dB ) Nc = Banyaknya konektor aC = Rugi-rug konektor maksimum ( 0,50 dB ) Dari kelima nilai standar nilai pengukuran diatas, nilai 1 dan 2 dijadikan acuan utama untuk menentukan kualitas serat optik karena sebagian besar rugi-rugi serat optik terjadi pada sisi ini. Untuk nilai 3 dan 4 nilainya sudah ditetapkan oleh standar nilai pabrik.
2.6 Konfigurasi Transmisi Serat optik
Gambar 2.22 Blok diagram sistem konfigurasi serat optik
Multipleks digital dihubungkan ke DDF ( Digital Distribusi Frame ) dan diteruskan ke Electrical Circuit. Fungsi Electrical Circuit adalah memperbaiki dan mengkodekan sinyal yang diteruskan ke Optical Transmitter. Optical Transmitter mengubah sinyal-sinyal elektris menjadi sinyal cahaya dan memancarkannya ke dalam serat optik.
24
2.6.1 Keuntungan dan Kerugian transmisi serat optik 1.
Keuntungan Media Transmisi Serat optik a. Mempunyai lebar pita frekuensi ( Bandwidth ) yang lebar. Frekuensi pembawa optik sekitar 1013 hingga 1016 Hz. Sehubungan bekerja pada daerah frekuensi tinggi, maka jumlah informasi yang dibawa akan lebih banyak. b. Redaman sangat rendah. Perkembangan serat optik saat ini telah menghasilkan
produksi
dengan
redaman
yang
sangat
rendah
dibandingkan dengan kabel yang terbuat dari tembaga. Terutama pada frekuensi yang mempunyai panjang gelombang sekitar 1300 nm dan 1550 nm, redamannya lebih kecil dari 0,4 dB/Komponen pneumetik. c. Kecil pengaruh kabel terhadap gangguan gelombang elektromagnet. Serat optik yang terbuat dari kaca atau plastik adalah merupakan isolator berarti bebas dari interferensi medan magnet, frekuensi radio dan noise listrik. d. Dapat menyalurkan informasi digital dengan kecepatan yang tinggi. Kemampuan serat optik dalam menyalurkan frekuensi tinggi, sangat cocok untuk pengiriman sinyal digital pada sistem multipleks digital dengan kecepatan dari beberapa Mb/s hingga Gb/s. e. Ukuran dan berat serat optik kecil dan ringan. Diameter inti serat dalam ukuran mikro atau sama bahkan lebih kecil dari diameter sehelai rambut manusia, sehingga pemakaian ruangan lebih ekonomis. f. Tidak mengalirkan arus listrik. Terbuat dari kaca atau plastik, sehingga tidak dapat dialiri arus listrik sehingga terhindar dari terjadinya hubungan pendek (short circuit ). g. Sistem dapat diandalkan dan mudah pemeliharaannya. Keandalan sistem umumnya tinggi dibandingkan dengan sistem konduktor listrik yang konvensional. Komponen optik yang mempunyai umur perangkat yang lama antara 20 hingga 30 tahnu mengingat redamannyakecil, maka dapat memungkinkan untuk hubungan long hop, sehingga tidak banyak menempatkan terminal pengulang ( repeater ).
25
2.
Kerugian Media Transmisi Serat optik a. Konstruksi serat optik cukup lemah, maka dalam pemakaiannya diperlukan lapisan penguat sebagai proteksi. b. Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang berlebihan. c. Tidak dapat dilewati arus listrik, sehingga tidak dapat memberikan catuan pada pemasangan repeater.
2.7 Optical Time Domain Reflecto Meter ( OTDR ) OTDR merupakan salah satu peralatan utama baik untuk instalasi maupun pemeliharaan link serat optik, memungkinkan sebuah link diukur dari satu ujung, biasa 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. Informasi mengenai redaman serat optik, loss sambungan, loss konektor dan lokasi gangguan dapat ditentukan dari tampilan alat ini. Selain itu OTDR merupakan sebuah piranti elektronik yang serupa dengan komputer, dimana di dalam alat ini terdapat tombol-tombol input untuk memasukkan data atau perintah yang dikehendaki, layar / monitor untuk menampilkan kejadian ( trace ) yang terdeteksi secara visual, mikroprosesor ( CPU ) untuk memproses, menyimpan dan mengkoordinasikan setiap data atau perintah yang dimasukkan atau ditampilkan serta mini printer untuk mencetak hasilnya. Semua proses itu tergantung dalam satu alat yang selanjutnya dinamakan OTDR. 2.7.1 Backscatter
Gambar 2.23 Backscatter
26
Backscatter adalah bagian kecil dari Rayleigh Scattering yang kembali ke OTDR. Hal ini disebabkan adanya perubahan kecil pada indeks bias gelas. Hal ini terjadi sepanjang link. 2.7.2 Non-Reflective Events
Gambar 2.24 Non-Reflective Events
Merupakan akibat dari penyambungan antara dua kabel serat optik, yang mengakibatkan terjadinya loss tetapi bukan pemantulan ( reflection ). 2.7.3 Reflective Events
Gambar 2.25 Reflective Events
Diakibatkan karena pada saat penyambungan kabel serat optik tidak tepat, dan juga karena adanya celah udara pada sambungan, baik itu penyambungan dengan konektor atau laser. Ini bisa menyebabkan rugi-rugi yang cukup besar.
27
Gambar 2.26 Penampang muka OTDR (Siemens,1996)
No
Nama
1
[PREVIEW] key
2
[START]/[STOP] key
3
[CONDITION]key
4
Rotary knob [CURSOR/HORIZONTAL POSITION (H-POSN)/VERTICAL POSITION (V-POSN)SELECT] key
5
MARKER[1][2][3]key MARKER[Y1][Y2][Y3]key [BREAK],[SPLICE]LED
6
[POINT]key MASK [FRONT]key MASK [STORE]key
7
[CLEAR]key
8
SET UP [SELECT],[ENTER] keys
9
[F1],[F4]key
10
DISTANCE SCALA
28
[HIGH],[LOW]key (REFERENCE POINT (REF)]key 11
[Db scale] key
12
[INITIALIZE]key WAVE LENGTH key
13
[GP-IB] key [REMOTE]
14
[MEMORY FILE] key [MEMORY STORE] key [MEMORY RECALL] key [RECEIVER-STORE]key
15
[2nd FUNCTION (2ND FCTN)] key
16
[INTENSITY] knob
17
[POWER]switch [ON],[OFF]
18
[LASER READY] [LASER ON] LED
19
CRT
20
Floopy disk drive Tabel 2.2 Keterangan penampang OTDR (Siemens,1996)
2.8 Prinsip kerja OTDR OTDR merupakan piranti yang outputnya berupa pulsa optik ( Optical pulse) yang terjadi secara berulang-ulang. Pulsa optik sendiri ditimbulkan oleh light source yang masuk ke link serat optik melewati direct coupler. Kemudian pulsa ini merambat sepanjang link dimana selama perambatan cahaya tersebut mengalami redaman yaitu adanya cahaya yang terpantul balik ke arah datangnya cahaya ( ujung kirim ). Disini cahaya diarahkan menuju suatu Photo detector pada Optical receiver oleh sebuah ultrasonic deflector setelah melewati direct coupler kembali. Photo detector berfungsi mengubah pulsa cahaya menjadi elektris yang akan mengirim sinyal tersebut sesuai dengan intensitas diterima. Sinyal lalu dikuatkan, diproses oleh prosesor dan siap ditampilkan dalam layar. Penjajakan ( trace ) dari pulsa optik tersebut akan ditampilkan dalam layar 29
monitor dalam bentuk grafik sesuai dengan daya yang dipantulkan ( reflected power ) dari pulsa optik ( backscatter ) sebagai fungsi jarak sepanjang serat optik tersebut, dimana perubahan tampilan grafik yang terjadi disebabkan oleh energi pulsa yang ditampilkan. Perubahan pulsa pantulan ini disebabkan oleh konektor, sambungan ( splices ), atau karena adanya variasi dari indeks bias dari serat optik. OTDR akan mengkalkulasi setiap kejadian yang terjadi sepanjang serat optik berdasarkan waktu tempuh saat pulsa optik pantulan tersebut terjadi. Dari pulsa optik pantulan ini dihasilkan penjejakan, sehingga kondisi serat optik, konektor dan sambungan dapat ditentukan.
Gambar 2.27 Bagan prinsip kerja OTDR
30
BAB III MATERI DAN METODE
3.1 Tempat dan Waktu Kerja Praktek Tempat pelaksanaan kerja praktek ini dilakukan di PT. TELKOM Kaliasem pada Bagian Transmisi. 3.2 Data 3.2.1 Sumber Data Sumber data yang diperoleh untuk menyusun Laporan kerja praktek ini dibedakan menjadi 2 jenis yaitu : 1. Data Primer 2. Data sekunder 3.2.1.1 Data Primer Data primer ini didapat langsung dari hasil pengamatan, seperti penampang kabel optik dan cara pengoperasian OTDR dalam mengukur redaman serat optik. 3.2.1.2 Data sekunder Data sekunder ini tidak diperoleh secara langsung , namun dari sumber – sumber yang layak dipercaya, seperti dari buku-buku referensi dan dari pembimbing lapangan.
.
3.3 Analisis Data Analisis data dilakukan secara deskriptif yaitu membandingkan teori pada referensi dengan analisis perhitungan pada data yang diperoleh. Namun untuk penunjang kelengkapan dari pembahasan, perlu adanya konsultasi dengan pembimbing lapangan. Dengan cara ini diharapkan memperoleh titik temu antara pembahasan secara teoritis dan penerapan secara praktis di lapangan.
31
3.4 Alur Analisis Alur analisis data dilakukan sebagai berikut :
Mulai
Studi Literatur
Pengumpulan Data
Pengukuran dengan OTDR
Analisa Hasil Pengukuran dan Perhitungan
Penyusunan Laporan
Selesai
32
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Teknik Penyambungan OTDR dengan Kabel Serat optik Dalam mempergunakan OTDR perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut : a. jangan melihat langsung laser ke mata, karena berbahaya bagi mata b. Konektor harus bersih, agar didapat hasil yang benar c. Pergunakan Tegangan catuan yang diijinkan d. Penanganan kabel konektor e. Kondisi lingkungan alat f. Kemampuan spesifik dari peralatan
Gambar 4.1 Teknik Penyambungan kabel ke OTDR
Spesifikasi kemampuan peralatan OTDR dapat dilihat pada tabel 4.1. Agar OTDR dapat bekerja dengan baik, harus dihindari lokasi sebagai berikut : a. Vibrasi yang kuat b. Kelembaban yang tinggi atau kotor (debu ) c. Dihadapkan langsung ke matahari d. Daerah gas reaktif 33
4.2 Fungsi Elemen-elemen OTDR Ada beberapa fungsi elemen penting yang terdapat dalam OTDR, yang digunakan untuk mengubah, memproses dan menganalisa setiap penjejakan yang ditampilkan pada layar monitor. Fungsi elemen tersebut dapat diterangkan sebagai berikut : 4.2.1 Trace Screen ( tampilan layar penjejakan ) Trace screen merupakan tampilan utama secara visual dalam OTDR yang dapat dijelaskan sebagai berikut : a. Pada saat dilakukan pengukuran, tampilan yang berupa grafik dari daya sinyal pantulan akan ditampilkan sebagai fungsi dari jarak. Tampilan grafik inilah yang selanjutnya dinamakan penjejakan ( Tracing ). b. Berdasarkan penjejakan ini, akan diperhatikan simbol kejadian (event bar ) dari setiap kejadian ( event ) yang terdeteksi yang dapat dilihat pada bagian bawah dari tampilan penjajakan. c. Di samping itu juga dapat dilihat beberapa informasi, seperti panjang serat optik pelemahan, rugi-rugi dari setiap event yang terjadi dan spesifikasi dari serat optik serta parameter pengukuran ( jarak, lebar pulsa, panjang gelombang )
Gambar 4.2 Layar Penjejakan
4.2.2 Start ( mulai ) Start digunakan untuk memperoleh semua proses informasi saat laser ditembakan pada optik yang sudah terpasang dan memperlihatkan panjang gelombang yang efektif.
34
4.2.3 Parameter-parameter OTDR Parameter yang terdapat pada saat menekan tombol OTDR adalah terlihat gambar berikut :
Gambar 4.3 Parameter pada mode OTDR
Parameter tersebut diantaranya yaitu : a. Renggang jarak ( km ) b. Lebar Pulsa c. Waktu perolehan ( min ) d. Automatis penuh e. Laser f. Panjang gelombang rangkap 2 4.2.4 Event ( Kejadian ) Event adalah mode kedua pada OTDR yang dapat menunjukkan hal-hal sebagai berikut : a. Tipe dan urutan nomor dari kejadian b. Panjang dari serat optik rentang antar kejadian c. Lokasi dari kejadian d. Redaman, reflektansi, dan pelemahan dari setiap kejadian e. Redaman kumulatif dari rentang titik mulai f. Mendeteksi kejadian sepanjang penjajakan terdisplay Mode event sendiri mengacu kepada tabel Event ( tabel kejadian )
Simbol
Nama
Keterangan
Serat berlanjut
Ruang jarak digunakan lebih pendek dari panjang
Ujung analisa
Lebar pulsa tidak menyediakan cukup ruang dinamis
fiber atau ujung fiber tidak terdeteksi untuk mencapai akhir fiber
35
Non-ujung pantulan
Serat remuk, rusak, tertusuk atau ditentukan oleh
Non-kesalahan pantulan
Sambungan atau tekukan makro /mikro
Ujung pantulan
Terputusnya secara kasar indeks refraksi, disebabkan
Kesalahan pantulan
Terputusnya secara kasar indeks reflaksi, disebabkan
indeks gel atau konektor
oleh interface kaca / udara pada ujung serat oleh konektor, sambungan mekanik, atau kualitas peleburan sambungan jelek Kesalahan positip
Sambungan dengan penguatan nyata, disebabkan oleh hubungan 2 bagian serat dengan perbedaan koefisien penghamburan rayleigh
Tingkat peluncuran
Tingkat sinyal yang diluncurkan ke dalam serat
Bagian serat
Bagian serat tanpa kejadian terentang diantara 2 urutan kejadian
Penggabungan Non-kesalahan pantulan
Kejadian tanpa pantulan menggabungkan antara 1
Penggabungan kesalahan pantulan
Kejadian pantulan menggabungkan 1 atau 2 kejadian
Penggabungan kesalahan positip
Kejadian positip menngkombinasi antara 1 atau 2
Penggabungan ujung pantulan
Ujung pantulan kejadian mengkombinasi antara 1 atau
atau 2 kejadian
kejadian 2 kejadian Penggabungan ujung non-pantulan
Ujung tanpa pantulan kejadian mengkombinasi antara
Total
Redaman total diproduksi oleh gabngan kejadian
Gema
Kejadian pantulan telah didetksi setelah ujung serat
Ujung pantulan ( gema yang mungkin )
Ujung pantulan serat gema yang memungkinkan
1 atau 2 kejadian terdahulu
diproduksi oleh kekuatan pantulan lain yang berlokasi dekat dari sumber Kesalahan pantulan ( gema yang mungkin)
Kejadian pantulan gema yang memungkinkan diproduksi oleh kekuatan pantulan lain yang berlokasi dekat dari sumber
Penggabungan kesalahan pantulan ( gema
Kejadian pantulan mengkombinasi antar 1 atau 2
yang mungkin )
kejadian gema yang memungkinkan diproduksi oleh
Penggabungan ujung pantulan ( gema yang
ujung pantulan mengkombinasi antar 1 atau 2 kejadian
mungkin)
gema yang memungkinkan diproduksi oleh kekuatan
kekuatan pantulan lain yang berlokasi dekat sumber
pantulan lain yang berlokasi dekat sumber
Tabel 4.1 Tabel kejadian ( Event Table ) ( Hand Book OTDR FTB 300 )
4.2.4.1 Pengujian dengan mode Events Langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk menguji optik yang sudah tersambung pada OTDR adalah :
36
a. Menekan tombol “ Events “ dan menunggu beberapa saat ( detik ) sampai di layar penjajakan muncul dengan hasil akhir b. Hasil dapat dilihat pada layar berikut
Gambar 4.4 Hasil pengujian dengan mode events
c. Layar diatas adalah contoh yang ingin diuji, apabila menggunakan pembatas nilai A dan B yaitu antara garis 4 dengan 5 maka diperoleh data sebagai berikut : − Jarak A dengan B ( panjang gelombang ) = 3.720 km − Redaman regangan jarak ini = 2,26 dB − Pelemahan ( attenuasi ) = 0,22 dB − Redaman kumulatif pada titik ini = 5,18 dB 4.2.5 Measurements ( Pengukuran ) Measurements adalah mode terakhir dari teknik pengujian OTDR yang biasanya digunakan setelah layar penjajakan diperoleh atau dipanggil dari memory komputer. Fungsi utamanya adalah untuk membidik menjadi besar atau kecil pada setiap kejadian atau segmen dari penjajakan dalam rangka mengukur redaman sambungan, redaman 2 titik, pemantulan , dan pelemahan bagian serat optik secara akurat. 4.2.5.1 Elemen pada Measurements Elemen tersebut meliputi beberapa hal yaitu :
37
1. Fungsi-fungsi pengukuran Dengan menekan tombol “ Measurements “ dan memilih salah satu kejadian dapat diperoleh gambar sebagai berikut ( dengan ketentuan kejadian sudah diambil dan disimpan dalam memory )
Gambar 4.5 Hasil pengujian dengan mode Measurement ( pengukuran )
2. Kontrol pembatas nilai ( marker ) Empat pembatas nilai yang terdapat pada tampilan penjajakan diantaranya A, B, a, b dapat dipindahkan dengan cara menekan anak panah sebelah kiri dan kanan pembatas nilai maupun dengan cara menekan dan menggeser kursor ke sasaran yang dituju.
Gambar 4.6 Kontrol pembatas nilai
3. Kontrol pembidik ( zoom ) Kontrol pembidik ini berguna untuk mengubah skala tampilan penjajakan, dimana ketika skalanya berubah tampilan penjajakan selalu ditengah lokasi saat kaca pembesar berada 4. Pengukuran Jarak Mode pengukuran dapat langsung menentukan jarak antara beberapa kejadian , dengan bantuan kedua pembatas nilai
38
Gambar 4.7 Pengujian jarak mode pengukuran
Dengan metode redaman 2 titik ( pelemahan nyata atau tidak diratakan ) diperoleh : X=
selisih _ daya _ AB = 0,65 dB/km Jarak _ A _ ke _ B
Sedangkan dengan metode perkiraan kurang persegi/LSA ( pelemahan diratakan ) diperoleh : X = 0,61 dB/km 5. Pelemahan 2 titik Pengukuran pelemahan 2 titik memberikan reduksi tingkat penghamburan Rayleigh antara 2 titik yang terpisah dari dua pembatas nilai. Dengan menekan tombol [2 pts ] akan diperoleh nilai redaman dalam satuan dB/km 6. Perkiraan ujung ke ujung Fungsi ini sama dengan pelemahan 2 titik hanya saja jarak yang terukur adalah keseluruhan serat optik digelar. Caranya dengan membawa 2 pembatas nilai dari jarak 0 km sampai dengan akhir ujung optik terukur, menekan [ 2 pts ] maka diperoleh seluruh perkiraan pelemahan dari pangkal ke ujung optik
39
Gambar 4.8 Redaman perkiraan ujung ke ujung
7. Perkiraan kurang persegi / LSA Metode LSA ini digunakan untuk mengukur pelemahan ( dalam dB/km ) antara 2 titik. Metode ini berpatokan pada pencocokan garis lurus terhadap data penghamburan antara dua pembatas nilai, dimana menghubungkan selisih daya (Δ dB ) antara 2 titik dalam kawasan jarak 8. Pengukuran redaman sambungan dan pantulan Pengukuran ini harus menggunakan
4 pembatas nilai ( tujuannya agar
diperoleh akurasi pengukuran redaman ) dan menekan tombol SLR terlebih dahulu. 9. Perhitungan redaman kembali optik ( ORL ) Perhitungan ORL ini menyediakan informasi seluruh sistem ORL termasuk port keluaran OTDR yang baru saja melewatkan kejadian terakhir pada serat optik serta ORL pada kedua pembatas nilai. 4.2.6 Setup
Setup adalah tombol untuk menyetting / memasang parameter yang bersifat umum pada menu expert di dalam pengukuran OTDR. Setup juga digunakan apabila akan merubah software yang sudah terpasang versi ToolBox 4.2 dengan versi yang lebih rendah atau lebih tinggi
40
4.3 Pengukuran Rugi-rugi Penyambungan Serat optik
Rumus yang dapat digunakan dalam mengukur rugi-rugi adalah : V = c/N Dimana : N = Indeks bias c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa ( 2,998 x 108 m/s ) Dengan mengukur waktu yang diperlukan antara pengiriman dan pengembalian cahaya, dan mengalikannya dengan kecepatan cahaya dalam serat, akan diperoleh jaraknya. Dengan mempertimbangkan perjalanan dua arah tersebut, maka jarak dari tempat pemasukan cahaya ke tempat kerusakan L dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : L=
VT cT = 2 2N
(4.2)
Tenaga cahaya penyebaran kembali ( P ) ditentukan oleh struktur serat optik, kerugian penyebaran Rayleigh dan lebar pulsa optik ditunjukkan di bawah ini : P=
S .α .V .Po.w 2
(4.3)
Dimana : α = Kerugian optik diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh V = Kecepatan cahaya di dalam serat optik ( m/s ) w = Lebar penuh pulsa optik pada setengah periode ( FWHM ) Po = Nilai puncak cahaya transmisi pada titik yang ditinjau ( w ) s
= Rasio cahaya penyebaran kembali terhadap cahaya penyebaran Rayleigh ( koefisien penyebaran kembali )
Jarak yang diperoleh seperti yang terlihat di atas ditunjukkan pada sumbu horizontal dan tenaga cahaya penyebaran kembali (P) yang diterima oleh penerima cahaya ditunjukkan dalam sumbu vertikal dalam skala logaritmik. Dengan menggunakan rumus ( 4.2 ) dan ( 4.3 ), maka perlu untuk menyesuaikan rentang indeks bias dengan spesifikasi serat optik. Juga pengukuran hubungan dengan kecepatan perambatan gelombang, serta untuk memperoleh cahaya penyebaran kembali yang cukup, maka lebar pulsa cahaya yang diinputkan harus dipilih yang sesuai.Pra- pengaturan untuk pengukuran ini disebut Pra-setting.
41
4.3.1 Pengoperasian OTDR
Langkah-langkah kerja secara terperinci sebagai berikut : Menghidupkan power ON Hubungkan kabel serat optik dengan OTDR 1. Tekan tombol ( event ). Tombol ini digunakan bagi user yang menggunakan mode expert dalam menguasai OTDR 2. Tekan tombol OTDR untuk menyetting parameter-parameter yang diinginkan sesuai pengukuran 3. Bila belum menguasai fungsi OTDR maka dianjurkan dengan memilih mode novice, sehingga dapat langsung memulai dengan menekan tombol ( start ) dan diperoleh hasil penjajakan pada layar komputer 4. Tombol OTDR akan membuka kotak dialog untuk setting panjang gelombang laser ( nm), jarak jangkauan ( km ), lebar pulsa (ns), waktu ( second ), indeks refleksi, faktro helix ( % ), faktor penghamburan Rayleigh serta perolehan kerugian ( km) 5. Tekan tombol ( start ) untuk memulai proses dan analisa data akan berakhir jika laser sudah mencapai ujungnya, kecuali dengan menekan tombol ( stop ) pada saat proses berlangsung. Proses yang dihentikan tetap akan dianalisa samapai perjalanan laser terhenti dan hasil dapat diperoleh pada jangkauan jarak tersebut Kemudian display kembali ke dalam layar yang normal pada mode “events “ dengan muncul tabel kejadian ( event ) yang menampilkan data-data relevan pada penjejakan. 4.3.1.1 Pengukuran Kerugian Sambungan
Pada pengukuran redaman yang mengakibatkan rugi-rugi sambungan standarisasi yang dapat diambil adalah pada mode Measurement. Mode ini dapat mengukur berbagai hal yaitu diantaranya redaman sambungan, redaman antara 2 titik, pemantulan, attenuasi Langkah-langkah yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut : − Menekan tombol “ Measurement “ untuk memulai proses ( dengan
catatan kejadian / event ini sudah terukur dan tersimpan dalam memory sebelumnya.)
42
− Membawa nilai ( marker ) a pada awal dan A pada akhir lokasi linier
kejadian terdahulu. − Membawa nilai ( marker ) b pada awal dan B pada akhir lokasi linier
kejadian terdahulu. − Perolehan hasil penjejakan dengan perbesar ukuran kontrol pmbidik di
daerah/lokasi A dengan B 4.3.1.2 Pengukuran Kerugian Dua Titik
Langkah-langkah yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut : a. Menekan tombol “measurement” untuk memulai proses ( dengan catatan kejadian/event ini sudah terukur dan disimpan dalam memory sebelumnya. b. Menekan tombol “ 2 pts “ untuk pengukuran khusus dua titik. c. Membawa nilai ( marker ) A dan B pada lokasi yang menjadi sasaran ( sedangkan marker a dan b tidak perlu digunakan dalam pengujian kali ini) d. Peroleh hasil pengujian dengan perbesar ukuran kontrol pembidik di daerah/lokasi A dengan B. 4.3.1.3 Hubungan Serat optik
Hubungan ini akan diterangkan dengan menggunakan kasus PC : a. Basahi kertas dengan sedikit alkohol 100 % dan bersihkan ujung konektor dengan kertas tersebut b. Masukkan jek konektor agar hubungan tersebut kuat c. Putarlah selubung jek konektor agar hubungan tersebut kuat
4.4 Konektor Optik
Konektor optik adalah komponen mekanik yang menghubungkan dua buah serat optik. Di dalam konektor optik, dua buah serat optik dihubungkan satu dengan yang lainnya, bagian inti atau coredr kedua serat optik tersambung menjadi satu dan mempunyai nilai redaman atau loss yang rendah. Sebagai contoh, konektor yang biasanya digunakan di dalam perangkat AT&Tmeredam signal optik sampai dengan 0,3 dB. Didalam sistem transmisi kabel optik dipersyaratkan nilai redaman dari konektor optik adalah maksimal 0,5 dB.
43
4.4.1 Rugi-rugi Pada konektor Optik
Rugi-rugi yang terjadi pada konektor optik pada umumnya diakibatkan oleh adanya pergeseran kedua sumbu serat optik, yaitu akibat pergeseran pusat ( eccentricity) bare fiber dengan diameter dalam ferrule, atau akibat pergeseran pusat ( eccentricityi) bare fiber dengan diameter luar serat optik. Persyaratan konektor optik : a. Rugi-rugi sambungannya rendah b. Dapat dipasang dan dilepas berkali-kali dengan nilai redaman yang sama c. Mudah dipasang dan dilepas serta bentuknya kecil dan ringan
Gambar 4.9 Penampang konektor optik
4.5 Pengukuran Rugi-rugi Jaringan Transmisi Serat optik Pada Kaliasem Ubung 4.5.1 Spesifikasi Kabel Optik Single Mode
Tipe serat optik yang dipakai adalah Single mode Optical fiber, dimana spesifikasi yang dipakai pada kabel Optik Single mode yaitu : Geometrical Properti Mode field diameter at 1310 nm (Petermann II ) Cladding diameter Coating diameter Cladding non circularity Mode field concentricity error Cladding concentricity error
(μm) (μm) (μm) (%) (μm) (μm)
9.1 ± 0.5 125 ± 2 245 ± 10 <= 2 <=1 <= 15
(μm) (dB/Km) (dB/Km) (dB/Km)
1150<=λ0<=1280 0.38 0.25 <=0.1
( ps/nm.Km )
<=3.5
Optical properties Cut off wavelength Attenuation : Maximum value at 1310 nm Maximum value at 1550 nm Attenuation uniformity ( local default ) Chromatic dispertion Between 1287 and 1330 nm
44
At 1550 nm Zero dispersion wavelength Zero dispersion slope
( ps/nm.Km ) (nm) ( ps/nm.Km )
<=18 1300 <= λ0 <=1424 <= 0.093
(%)
>= 1
(dB )
<= 0.2
Mechanical Properties Proof Test ( minimum durasi 1 s ) Microbend Test Additional rugi-rugi at 1550 nm ( 100 turns on 60 mm mandrel )
Tabel 4.2 Spesifikasi kabel optik Single mode (Siemens,1996)
4.5.2 Analisa Pengukuran Jaringan Serat optik
No Core
Panjang kabel /Km
1 2 3 4 5 6 7 8
Operation Operation Operation Operation Operation Operation 3.270 km 3.270 km
Redaman total / rugi rugi jaringan
Operation Operation Operation Operation Operation Operation 2.26 dB 2.47 dB
Tabel 4.3 Hasil ukur redaman Kabel optik section kaliasem – ubung ( PT Telkom kaliasem subdinas Transmisi )
Pada Sentral Telkom Kaliasem, kabel serat optik yang dipakai yaitu jenis Single mode , yang mana dalam satu kabel terdiri dari 8 core, tetapi yang dipakai untuk transmisi 6 core, sedangkan 2 core yang lain belum diaktifkan, jadi pengukuran dilakukan pada core yang tidak aktif yaitu core 7 dan core 8. hasil pengukurannya ditunjukkan dibawah ini :
45
1. Kabel Optik Core 8
Gambar 4.10 OTDR report untuk core 8
Keterangan Gambar untuk core 8 diatas adalah : Total Loss
= 2.26 dB
Jarak Transmisi = 3.720 Km Redaman sepanjang Transmisi = 0.61 dB/Km Panjang Gelombang = 1,31 nm IOR ( Index Of Refraction ) = 1.5000 Core 8 dipakai untuk panjang gelombang 1310 nm dengan referensi indeks bias 1.5000 yang mana jarak atau panjang kabel transmisi kaliasem ubung adalah 3.720 km. Data dari PT Telkom diketahuai bahwa core 8 memiliki 3 sambungan dan 2 konektor. Dalam menganalisa gambar diatas mengacu pada tabel event ( tabel 4.2 ) yaitu : a. Garis pertama yang menjorok turun menyatakan tingkat peluncuran ( launch level ), yang mana maksudnya adalah tingkat sinyal yang diluncurkan ke dalam serat optik. b. Garis miring kebawah menyatakan tiada kesalahan pantulan (non reflective fault ), yang mana maksudnya adalah sambungan atau tekukan mikro/makro
46
c. Garis lurus vertikal selanjutnya menyatakan ujung pantulan, yang mana maksudnya adalah terputusnya indeks refraksi, disebabkan oleh interface kaca/ udara pada ujung serat optik. Dari gambar diatas didapat beberapa parameter yang akan diukur yaitu : 1.1 Rugi-rugi penyerapan Dari hasil rugi-rugi jaringan dan panjang jaringan core 8 akan diperoleh rugi-rugi penyerapan sebesar : Rugi-rugi penyerapan =
ΣLoss _ jaringan ΣPanjang _ jaringan
Sehingga diperoleh : =
2,26dB 3.720 Km
= 0,608 dB/km 1.2
Koefisien Pelemahan Nilai koefisien pelemahan seperi di bawah ini ( merujuk rumus pada bab II attenuasi ( 2.5) : A ( dB ) = ( L x aF ) + ( Ns x aS ) + ( Nc x aC ) Maka : A ( dB ) = ( 3,720 x 2,26 ) + ( 3 x 0,2 ) + ( 2 x 0,5 ) = 10,0072 dB
2. Kabel Optik core 7
Gambar 4.11 OTDR report untuk core 7
47
Keterangan Gambar untuk core 7 diatas adalah : Total Loss
= 2.47 dB
Jarak Transmisi = 3.720 Km Redaman sepanjang Transmisi = 0.66 dB/Km Panjang Gelombang = 1,31 nm IOR ( Index Of Refraction ) = 1.5000 Core 7 dipakai untuk panjang gelombang 1310 nm dengan referensi indeks bias 1.5000 yang mana jarak atau panjang kabel transmisi kaliasem tabanan adalah 3.720 km. Data dari PT Telkom diketahui bahwa core 7 memiliki 3 sambungan dan dua konektor Dalam menganalisa gambar diatas mengacu pada tabel Event yaitu : a. Garis vertikal pertama menyatakan tingkat peluncuran ( launch level ), yang mana maksudnya adalah tingkat sinyal diluncurkan ke dalam serat optik. b. Garis miring kebawah menyatakan tiada kesalahan pantulan (non reflective fault ), yang mana maksudnya adalah sambungan atau tekukan mikro/makro c. Garis lurus vertikal selanjutnya menyatakan ujung pantulan, yang mana maksudnya adalah terputusnya indeks refraksi, disebabkan oleh interface kaca/ udara pada ujung serat optik. Dari gambar tersebut didapat beberapa parameter yang 2.1 Rugi-rugi penyerapan Dari hasil rugi-rugi jaringan dan panjang jaringan core 7 akan diperoleh rugirugi penyerapan sebesar : Rugi-rugi penyerapan =
ΣLoss _ jaringan ΣPanjang _ jaringan
Sehingga diperoleh : =
2,26dB 3.720 Km
= 0,608 dB/km 2.2
Koefisien Pelemahan Nilai koefisien pelemahan seperi di bawah ini ( merujuk rumus pada bab II attenuasi ( 2.5) : 48
A ( dB ) = ( L x aF ) + ( Ns x aS ) + ( Nc x aC ) Maka : A ( dB ) = ( 3,720 x 2,26 ) + ( 3 x 0,2 ) + ( 2 x 0,5 ) = 10,0072 dB
4.5.3 Perbandingan Pengukuran OTDR dengan Perhitungan a. Perhitungan Rugi-rugi tiap events Untuk mengukur rugi-rugi tiap event menggunakan rumus dibawah ini : Mencari coupling efficiency (efisiensi sambungan )
1/ 2 ⎧ ⎛ ⎛ Y ⎞2 ⎞ Y Y ⎪ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ −1 ⎜ ⎟ ηlat = ⎨2 cos ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟⎜1 − ⎜ ⎟ ⎟ 4 a a a 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎝ ⎠ ⎠ π (1 + (n1 / n)) ⎪ ⎩ 16(n1 / n) 2
⎫ ⎪ ⎬ ⎪ ⎭
( 4.12)
Dimana : n1 = Index core a
= Jari-jari fiber Optik
n
= Refractive index medium diantara sambungan fiber
Y = lateral offset fiber core axis ( kesejajaran sumbu sambungan ) mencari rugi-rugi fiber optik dengan rumus : loss = -10 log ηlat
( dalam dB )
(4.13)
b. Perhitungan loss sambungan Untuk mengukur rugi-rugi tiap sambungan menggunakan rumus : Mencari besarnya pantulan fresnel ⎛ n1 − n ⎞ r =⎜ ⎟ ⎝ n1 + n ⎠
2 (4.14)
dimana : r = Besarnya pantulan fresnel n1 = reflective index fiber optik n = reflective index medium di antara fiber optik mencari rugi-rugi sambungan : lossfres
= -10 log (1-r)
(4.15)
49
c. Perhitungan jarak maksimum tiap event Untuk menghitung jarak maksimum tiap event atau jarak maksimum tiap sambungan menggunakan rumus :
Δ C (1 − Δ ) z= 1 n1Δ
(4.16)
Dimana : Z = jarak maksimum Δ1 = dispersi maks/zero dispersion wavelength Δ = penyebaran karena lekukan ( zero dispersion slope ) n1 = reflective index fiber optik 1. Perhitungan Kabel Optik core 7
a. Perhitungan rugi-rugi tiap event Dari tabel 4.3 dan gambar 4.23 diperoleh beberapa parameter : a = 4,5 μm ; n1 =1.5000 ; misal Y =3.7 μm dan n = 1 (udara) maka diperoleh : ⎧ 2 1/ 2 ⎪ ⎛ Y ⎞ ⎛ Y ⎞⎛⎜ ⎛ Y ⎞ ⎞⎟ − 1 ηlat = ⎨2 cos ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟⎜1 − ⎜ ⎟ ⎟ ⎝ 2a ⎠ ⎝ a ⎠⎝ ⎝ 2a ⎠ ⎠ π (1 + (n1 / n)) 4 ⎪ ⎩ 16(n1 / n) 2
⎫ ⎪ ⎬ ⎪ ⎭
1/ 2 ⎛ ⎛ 3,7 ⎞ 2 ⎞ ⎧ 3 , 7 3 , 7 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ −1 ηlat = ⎟⎜1 − ⎜ ⎟−⎜ ⎟ ⎟⎟ ⎨2 cos ⎜ ⎜ 4 9 4 , 5 9 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎠ ⎠⎝ ⎝ 3,14(1 + (1,5000 / 1)) ⎩ 16(1,5000 / 1)2
ηlat =
{
}
36 2 cos −1 (0,41) − (0,82 )(0,9 ) 122,65625
{
}
ηlat = 0,294 2 cos −1 (− 0,328)
ηlat = 0,294{2(109,147 )} (sudut dirubah dalam radian ) ηlat = 0,294{218,29(3,14 / 180 )}
ηlat = 1,12 Sehingga akan didapat rugi-rugi tiap event sebesar : loss = -10 log ηlat loss = -10 log (1,12) loss = 0,492 dB
50
}
b. Perhitungan rugi-rugi sambungan Dari data didapat bahwa index core = 1,5000 maka : Besarnya pantulan fresnel
⎛ n1 − n ⎞ r =⎜ ⎟ ⎝ n1 + n ⎠
2
⎛ 1,5000 − 1 ⎞ r =⎜ ⎟ ⎝ 1,5000 + 1 ⎠ r = 0,04 Maka rugi-rugi yang diperoleh sebesar : lossfres
= -10 log (1-r)
lossfres
= - 10 log (1-0,04)
lossfres
= 0,18 dB
c. Perhitungan jarak maksimum tiap event Dari data didapat beberapa parameter sebagai berikut : Dari data tabel 4.3 diperoleh beberapa parameter seperti berikut : ∆t = 1300 nm ; ∆ = 0,093 ps/km ; n1 = 1,5000 maka akan diperoleh jarak maksimum sebesar : z=
Δ t C (1 − Δ ) n1Δ
⎛⎜1300 x10 − 9 ⎞⎟3 x108 (1 − 0,093) ⎠ z=⎝ 1,5000(0,093) z = 2535,69m Z = 2,54 km 2. Perhitungan Kabel Optik untuk core 8
Karena data setiap core sama yaitu menggunakan tipe kabel optik single mode maka data perhitungan yang didapat untuk core 8 adalah hampir sama seperti data hasil perhitungan pada core 7 hanya berbeda pembulatan angka dibelakang koma. Berikut dibawah ini adalah tabel perbandingan losses antara hasil pengukuran dan perhitungan :
51
Core
Loss Tiap
Loss
Jarak
Event
Sambungan
maksimum tiap Event
Pengukuran
Core
Perhitungan
Pengukuran
Perhitungan
Pengukuran
Perhitungan
0.51 dB
0.492 dB
0.22 dB
0.181 dB
3.20 km
2.54 km
0.53 dB
0.495 dB
0.24 dB
0.183 dB
3.21 km
2.52 km
7 Core 8 Tabel 4.4 Perbandingan losses hasil pengukuran dan perhitungan
Dari data yang didapat dari hasil pengukuran dari OTDR terdapat sedikit perbedaan dengan hasil perhitungan, hal tersebut disebabkan oleh presisi alat Sehingga dari perbedaan itu dapat diukur presentase kesalahan antara hasil perhitungan dengan hasil pengkuran dengan menggunakan OTDR Presentase kesalahan antara hasil perhitungan dan hasil pengukuran dengan OTDR : % Kesalahan =
hasil _ Perhitungan − hasil _ pengukuran x100% hasil _ perhitungan
Untuk core 7, persentase kesalahan loss tiap event % Kesalahan =
0.492 − 0.51 x100% = 3.2 % 0.492
Persentase kesalahan loss sambungan : % kesalahan =
0.181 − 0.22 x100% = 2.1 % 0.181
Persentase kesalahan jarak maksimum tiap event % kesalahan =
2.54 − 3.20 x100% = 3.1 % 2.54
Untuk core 8 dengan menggunakan cara yang sama maka didapat persentase kesalahan yaitu : Persentase kesalahan loss tiap event = 3.3 % Persentase kesalahan loss sambungan = 2.4 % Persentase kesalahan jarak maksimum tiap event = 3.6 % 52
Sedangkan dibawah ini adalah tabel mengenai standar losses yang harus digunakan sebagai acuan
Tabel 4.5 Tabel Standar Loss (Scientific Atlanta,2003)
Jika data hasil pengukuran dan perhitungan dibandingkan dengan table standar loss diatas maka loss hasil pengukuran dan perhitungan tidak berbeda jauh terhadap standar loss tersebut. Jadi dapat dikatakan bahwa hasil pengukuran dan perhitungan sudah cukup benar dan diharapkan sistem komunikasi dapat berjalan dengan lancar. Berikut adalah table perbandingan antara hasil pengukuran dan hasil perhitungan terhadap standar loss Core
Loss ( Redaman ) ( dB ) Hasil
Hasil Perhitungan
Standard loss
Pengukuran Core 7
0.22
0.181
0.2
Core 8
0.24
0.183
0.2
Table 4.6 Perbandingan hasil pengukuran dan perhitungan terhadap standar loss
Pada tabel diatas dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dan hasil perhitungan hampir mendekati standar loss yang telah ditentukan dan hanya ada perbedaan pada pembulatan angka dibelakang koma. Ini bisa diakibatkan oleh adanya faktor
53
– faktor luar yang mempengaruhi pengukuran OTDR seperti keadaan tanah ( kelembaban ), geseran permukaan tanah dan bisa juga oleh presisi alat yang kurang tepat. Tetapi hasil pengukuran dan perhitungan tersebut sudah dapat dikatakan bagus untuk melakukan proses komunikasi sehingga nantinya suara yang diterima dapat didengar dengan baik.
54
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Hasil yang bisa disimpulkan dari pembahasan mengenai Analisa pengukuran rugi-rugi jaringan Optik untuk transmisi Kaliasem Ubung dengan menggunakan OTDR pada PT Telkom Kaliasem : 1. Pengukuran loss ( redaman ) dengan menggunakan OTDR hampir sesuai dengan loss yang dicari melalui dengan perhitungan , yang berbeda hanya pembulatan angka dibelakang koma saja. Selain itu juga, pengukuran loss dengan menggunakan OTDR hasilnya hampir mendekati standar loss yang telah ditetapkan. Ini membuktikan bahwa perangkat OTDR sangat baik digunakan dalam mengukur loss dalam jaringan transmisi . 2. OTDR dapat menampilkan jarak fiber yang digunakan, gambar grafik dari redaman fiber optic, dan loss per kilometer, sehingga kita tidak perlu melakukan perhitungan, walaupun perhitungan tersebut diperlukan untuk menentukan ketepatan nilai yang dihasilkan oleh OTDR tersebut
5.2 Saran-saran
1. Usahakan
dalam
penyambungan
serat
optik
terdapat
sedikit
penyambungan agar diperoleh loss yang lebih kecil 2. Dalam melakukan pengukuran dengan OTDR harus dilakukan pada core yang tidak beroperasi Sedangkan pada core yang dipakai atau beroperasi tidak bisa dilakukan pengukuran sebab pada pengukuran proses komunikasi harus dihentikan dan itu akan merugikan pelanggan maupun PT Telkom.
55
DAFTAR PUSTAKA
1. Divlat PT. Telkom, Teknik Pemeliharaan Jaringan Kabel Optik,Bandung 2. Alcatel Contracting,SKSO Northern Route Project Link Kaliasem Ubung. Jakarta, 1995. 3. Data jaringan SKSO PT Telkom, Pemeliharaan SKSO Northern Route UNW Bali & Nusra. Denpasar,2003. 4. Roddy D.CoolenJ, Komunikasi Elektronika. Penerbit Erlangga,1994 5. Divlat PT Telkom,Pengantar Teknik Transmisi. PT Telkom,1994 6. Siemens,FTB EXFO Optical Time Domain Reflectometer User’s guide, Jerman,1996.
56
