ANALISIS DISPERSI SALURAN TRANSMISI FIBER OPTIK PADA KOMUNIKASI DATA

ANALISIS DISPERSI SALURAN TRANSMISI FIBER OPTIK PADA KOMUNIKASI DATA

Dibuat Oleh :

Nama

: Hadi Kusmana

Nim

: 4140412-068

Jurusan

: Teknik Elektro

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA 2008

ANALISIS DISPERSI SALURAN TRANSMISI FIBER OPTIK PADA KOMUNIKASI DATA

LAPORAN AKHIR Disetujui oleh Dosen Pembimbing dan Koordinator Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Universitas Mercubuana

Pembimbing

Koordinator Tugas Akhir

( Ir. A. Yanuar Syauki, MBAT.)

( Ir. Yudhi Gunardi ,MT. )

Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro

(Ir. Budi Yanto Husodo, M.Sc. )

ABSTRAK Judul : Analisis Dispersi Saluran Transmisi Fiber Optik Pada Komunikasi Data (2008, Gambar+Tabel+Lampiran)

HADI KUSMANA Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Universitas Mercubuana

Fiber optik merupakan salah satu media transmisi yang digunakan pada pada komunikasi data, yang berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi sinyal cahaya yang menstransmisikan data dari Transmitter (Tx) ke Receiver (Rx). Fiber Optik selain memiliki beberapa keunggulan juga memiliki beberapa kelemahan pada saat penstransmisian sinyal informasi, salah satu kelemahan tersebut adalah terjadinya dispersi pada saluran transmisi fiber optik, dimana dispersi ini terdiri dari dispersi intermodal dan dispersi intramodal, dispersi intermodal terjadi pada saluran fiber multimode sedangkan dispersi intramodal terjadi pada saluran fiber single mode yang terdiri dari dispersi bahan dan dispersi waveguide. Dan juga dispersi dapat dipengaruhi oleh panjang pendeknya saluran transmisi fiber optik yang digunakan pada jaringan tersebut. Akibat dari terjadinya dispersi ini dapat mempengaruhi kecepatan bit dan kesalahan data didalam saluran transmisi fiber optik. Tetapi kelemahan tersebut dapat diminimalisir dengan menghindari pembengkokan pada saat pemasangan fiber optik dari instrumen satu dengan yang lain ataupun dari pemancar (Tx) ke penerima (Rx). Dengan tujuan menghindari terjadinya peningkatan dispersi disepanjang fiber optik. Dan juga diharapkan selalu dijaga keberhasilan maupun kemurnian dari saluran fiber optik tersebut atau diadakan pemeliharaan, pemeriksaan setiap bulannya disepanjang saluran transmisi tersebut, tetap terjaga dengan baik perfomansinya dalam waktu yang panjang, dan juga diberikan suatu repeater pada setiap jarak yang dipengaruhi dispersi pada fiber optik tersebut untuk mengindari terjadinya kelemahan sinyal akibat dari dispersi yang terjadi pada saluran transmisi fiber optik pada komunikasi data tersebut.

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL…………………………………………………………………………..

i

HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………………………………

ii

SURAT PENYATAAN DIRI…………………………………………………………………

iii

MOTTO………………………………………………………………………………………..

iv

ABSTRAK……………………………………………………………………………………..

v

KATA PENGANTAR………………………………………………………………………....

vi

DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………...

viii

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………………………..

xi

DAFTAR TABEL……………………………………………………………………………...

xii

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang………………………………………………………………….

I-1

1.2 Pembatasan Masalah…………………………………………………………...

I-2

1.3 Tujuan dan Manfaat…………………………………………………………….

I-2

1.4 Metodologi Penulisan…………………………………………………………...

I-2

1.5 Sistematika Penulisan…………………………………………………………...

1-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Local Area Network………………………………………………..

II-1

2.2 Komunikasi Data………………………………………………………………...

II-2

2.2.1 Data Acquisition…………………………………………………………...

II-2

2.2.2 Distribusi Data……………………………………………………………..

II-3

2.2.3 Real Time…………………………………………………………………..

II-3

2.2.4 Simpan dan Ambil…………………………………………………………

II-4

2.3 Dasar Komunikasi Fiber Optik…………………………………………………

II-4

2.3.1 Input Masukan…………………………………………………………….

II-5

2.3.2 Modulator………………………………………………………………….

II-5

2.3.3 Media Transmisi…………………………………………………………..

II-6

2.3.4 Detektor Optik…………………………………………………………….

II-6

2.3.5 Amplifier…………………………………………………………………..

II-7

2.3.6 Dekoder……………………………………………………………………

II-7

2.4 Fiber Optik………………………………………………………………………

II-7

2.4.1 Dasar-Dasar Optik………………………………………………………..

II-9

2.4.2 Jenis Serat Optik…………………………………………………………

II-11

2.4.2.1 Serat Optik Multimode………………………………………….

II-11

2.4.2.2 Serat Optik Single Mode..……………………………………….

II-12

2.5 Rugi-Rugi Transmisi……………………………………………………………

II-12

2.5.1 Rugi Kopling (Coupling Loss)……………………………………………

II-13

2.5.2 Rugi Penyerapan (Absortion Loss)……………………………………....

II-14

2.5.2.1 Penyerapan Ultraviolet…………………………………………..

II-15

2.5.2.2 Penyerapan Inframerah………………………………………….

II-16

2.5.3 Rugi Hamburanj (Rayleigh Scatering)…………………………………..

II-17

2.5.4 Rugi Perlengkungan (Bending Loss)……………………………………..

II-18

2.5.5 Rugi Penyambungan………………………………………………………

II-18

2.5.5.1 Ketidaksesuaian Ukuran Teras………………………………….

II-19

2.5.5.2 Kesalahan Penjajaran Teras Lateral……………………………

II-19

2,5.5.3 Penyiapan Ujung serat Yang Tidak Sempurna………………..

II-20

2,5.5.4 Kesalahan Penjajaran Menyudut (Angular Misaligment)…....

II-21

2.6 Redaman (Attenuasi)……………………………………………………………

II-22

2.7 Dispersi Saluran Transmisi Fiber Optik……………………………………….

II-23

2.8 Optikal Time Domain Reflector (OTDR)………………………………………

II-23

BAB III KERANGKA PEMECAHAN MASALAH 3.1 Dispersi Yang Terjadi Pada Saluran Transmisi Fiber Optik……….

III-1

3.1.1 Dispersi Intermodal………………………………………………

III-1

3.1.2 Dispersi Intramodal (Kromatis)…………………………………

III-3

3.1.2.1 Dispersi Bahan…………………………………………...

III-4

3.1.2.2 Dispersi Waveguide………………………………………

III-6

3.2 Dispersi Total…………………………………………………………...

III-6

3.3 Polarisasi Dispersi Ragam (PMD/Polarization Mode Dispersion)…..

III-7

3.4 Pengaruh Dispersi Terhadap Laju Transmisi Maksimum…………..

III-9

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Dispersi yang terjadi pada Saluran Transmisi Fiber Optik…

IV-1

4.1.1 Analisa Perbandingan Terjadinya Dispersi Intermodal Pada Saluran Fiber Optik Step Index Terhadap Saluran Fiber Optik Graded Index Multimode………………….

IV-3

4.1.2 Analisa Perbandingan Dispersi Bahan Yang Diakibatkan Oleh Silika Murni Terhadap Silika Yang Dicampur……………

IV-5

4.1.3 Analisa Dispersi Waveguide Pada Saluran Fiber Optik…………

IV-7

4.2 Analisa Pengaruh Dispersi Total Terhadap Kecepatan Bit Maksimum..

IV-8

4.3 Analisa Penggunaan Repeater Terhadap Pengaruh Dispersi / Km……

IV-9

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan…………………………………………………………………

V-1

5.2 Saran-Saran………………………………………………………………...

V-2

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL Tabel 2-1. Perbandingan Bit Rate Pada Jarak Repeater Fiber Optik..............

II-12

DAFTAR GAMBAR 2.1 Data Acquisition……………………………………………………………………

II-2

2.2 Distribusi Data……………………………………………………………………...

II-3

2.3 Real Time……………………………………………………………………………

II-4

2.4 Simpan dan Ambil………………………………………………………………….

II-4

2.5 Blok Diagram Sistem Komunikasi Fiber Optik......................................................

II-5

2.6 Struktur Serat Optik………………………………………………..………………

II-9

2.7 Pembiasan Cahaya.....................................................................................................

II-10

2.8 Rugi-Rugi Transmisi Sepanjang Fiber Optik..........................................................

II-13

2.9 Pengaruh Rugi Penyerapan Pada Fiber-Fiber Gelas Silika Yang Dilebur (Fused)………………………………………………………… II-14 2.10 Rugi-Rugi Penyerapan Rayleigh Pada Fiber Silika................................................. II-15 2.11 Hamburan Rayleigh……………………………………………………………….

II-17

2.12 Ketidaksesuaian Ukuran Teras…………………………………………………...

II-19

2.13 Kesalahan Penjajaran Teras Lateral (Lateral Core Misalignment)………..…..

II-20

2.14 Sambungan Yang Dipotong Dengan Sempurna………………………………...

II-20

2.15 Sambungan Dengan Satu Serat Dipotong Membentuk Sebuah Sudut Dengan Sumbu……………………………..……………………..

II-21

2.16 Sambungan Dengan Salah Satu Seratnya Dipotong Tidak Rata………………

II-21

2.17 Kesalahan Penjajaran Menyudut………………………………………………...

II-22

3.1 Kecepatan-kecepatan kelompok untuk dua ragam……………………………….. III-2 3.2 Defenisi lebar spectral dari sebuah sumber cahaya……………………………….

III-4

3.3 Koefisien dispersi bahan sebagai fungsi panjang gelombang Untuk fiber –fiber Silika…………………………………………………………….. III-5 3.4 Spektrum group delay (GD) menunjukkan bagaimana dispersi kromatis (CD), slope tersebut tergantung pada resolusi panjang gelombang yg dipilih…… III-9 3.5 Gambaran tentang bagaimana dispersi menyebabkan saling Bertindihnya Pulsa…………………………………………………………………… III-9

4.1 Pembiasan dan Penyerapan Sinar Cahaya Karena Ketidakmurnian………..

IV-1

4.2 Aplikasi Repeater pada jarak saluran Fiber …………………….…………….

IV-11

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan dan penerapan teknologi telekomunikasi dunia yang berkembang dengan

cepat,

secara

langsung ataupun

tidak

langsung akan

mempengaruhi

perkembangan sistem telekomunikasi Indonesia. Beroperasinya satelit telekomunikasi Palapa dan kemudian pemakaian SKSO (Sistem Komunikasi Serat Optik) di Indonesia merupakan bukti bahwa Indonesia juga mengikuti dan mempergunakan teknologi ini di bidang telekomunikasi. Fiber optik semakin luas penggunaanya dalam berbagai bidang, terutama bidang telekomunikasi, komunikasi data komputer, instrumentasi medis dan sebagainya, fiber optik berperan sebagai pemandu gelombang cahaya, fiber optik dari bahan gelas atau silica dengan ukuran kecil dan ringan, namun dapat melakukan informasi dalam jumlah yang besar dengan rugi-rugi yang relatif rendah. Fiber optik merupakan salah satu media transmisi yang digunakan pada jaringan komunikasi yang mana untuk menghubungkan Hub (concentrator) dengan Hub (Concentrator) yang lain. Untuk mengirimkan informasi dari pemancar (Tx) ke Penerima (Rx) pada frekwensi yang ditentukan oleh user ataupun operator. Tetapi dalam pentransmisian sinyal informasi pada komunikasi data dengan menggunakan fiber optik tersebut masih memiliki beberapa kelemahan yaitu adanya ganguan sinyal informasi yang berupa dispersi yang dapat menyebabkan delay terhadap kecepatan bit maksimum pada saat penstransmisian data pada saluran fiber optik tersebut. Berdasarkan permasalahan diatas, maka penulis mengangkat masalah tersebut untuk dijadikan judul laporan akhir yaitu “Analisis Dispersi Saluran Transmisi Fiber Optik Pada Komunikasi Data”., yang nantinya akan bermanfaat untuk perkembangan bidang telekomunikasi selanjutnya.

I-2 BAB I. PENDAHULUAN

1.2 Batasan Masalah Penulis membatasi masalah yang dihadapi didalam pembuatan tugas akhir pada Judul yaitu. Analisa Dispersi Saluran Transmisi Fiber Optik Pada Komunikasi Data” . Dimana, berdasarkan data yang diperoleh, penulis hanya membahas dispersi intermodal, dan dispersi intramodal dimana dispersi intramodal terdiri dari dispersi bahan dan dispersi waveguide, yang dapat mempengaruhi laju bit maksimum yang diinginkan pada Komunikasi data tersebut 1.3 Tujuan dan Manfaat Tujuan dan Manfaat penulisan Tujuan yang ingin dicapai didalam Penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut ; 1. Mengetahui tiga macam dispersi yang terjadi didalam saluran fiber optik yaitu, dispersi intermodal, dispersi intramodal (kromatik) yang terdiri dari dispersi bahan dan waveguide. 2. Mengetahui bahwa terjadinya dispersi pada saluran transmisi fiber optik mempengaruhi kecepatan bit maksimum yang diinginkan pada jaringan tersebut.

1.4 Metodologi Penulisan Metodologi yang digunakan penulis didalam pembuatan laporan akhir ini antara lain sebagai berikut : 1. Metode Literatur (perpustakaan) Metode ini digunakan penulis untuk dijadikan sebagai acuan dasar yang dapat memperkuat didalam penulisan tugas akhir tersebut, pada metode ini penulis mencari data-data pada Buku perpustakaan, Diktat, Modul dan Buku catatan yang telah diberikan dosen sebelumnya, yang semuanya bersangkutan dengan penulisan tugas akhir tersebut.


2. Metode Observasi Pada metode ini penulis melakukan pengamatan langsung terhadap keadaan, proses dan cara kerja yang dilakukan oleh fiber optik tersebut, pada saat penulis masih bekerja di PT. Soon Pooh Tekhnologi Jakarta pada saat Survey di beberapa RBS Site di Jakarta dan di Laboratorium Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya. Dan beberapa fiber optik website terutama pada www.corning.com dan www.adaptifphotonics.com 3 Metode Interview Pada metode ini penulis melakukan wawancara langsung kepada seluruh informan yang mengetahui masalah mengenai dispersi saluran transmisi fiber optik, yaitu para dosen pembimbing, instruktur, teman-teman yang bekerja di perusahaan telekomunikasi.

1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan tugas akhir ini dimaksudkan agar dapat memberikan gambaran secara garis besar dan jelas. Sehingga dapat melihat hubungan antara bab yang satu dengan bab yang lain, Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini dibagi lima bab yaitu diuraikan sebagai berikut : BAB I Pendahuluan Dalam bab ini disajikan tentang permasalahan atau latar belakang permasalahan, perumusan masalah Tujuan dan Manfaat Penulisan, Metodologi Penulisan. Serta Sistematika Penulisan BAB II Tinjauan Pustaka Dalam bab ini menjelaskan tentang teori-teori yang dapat menjadi landasan atau pedoman didalam Penulisan tugas akhir dan berguna dalam memecahkan masalah. BAB III Kerangka Pemecahan masalah Dalam bab ini penulis memberikan kerangka pemecahan masalah yang mana kerangka tersebut membantu memecahkan permasalahan didalam pembuatan tugas akhir ini yang nantinya akan dibahas pada bab selanjutnya.


BAB IV Analisa dan Pembahasan Dalam bab ini penulis menganalisa dan membahas masalah yang terjadi didalam saluran transmisi tersebut. Terutama mengenai dispersi intermodal dan dispersi intramodal (kromatis). Penganalisaan ini dilakukan dengan perbandingan perhitungan-perhitungan. Yang didapatkan penulis dari berbagai referensi yang berhubungan dengan Judul tersebut. BAB V Kesimpulan dan Saran Bab ini merupakan penutup dari tugas akhir ini, yang menyajikan suatu kesimpulan dari hasil analisa dan pembahasan dan memberikan saran-saran yang mungkin diperlukan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 1

2.1 Pengertian Local Area Network Definisi Lokal Area Network (LAN) adalah : Definisi Pertama “Local Area Network (LAN) : 11 ) adalah suatu Jaringan komunikasi yang saling menghubungkan berbagai jenis perangkat dan menyediakan pertukaran data diantara perangkat-perangkat tersebut”. Definisi Kedua “ Lokal Area Network (LAN) : 22 ) adalah system transmisi data yang mendukung interkomunikasi antara orang atau aplikasi, melalui terminal atau komputer pribadi (PC) dan peripheral mereka dalam batasan daerah geografis yang tidak terlalu luas “. Keuntungan menggunakan LAN adalah bahwa perangkat keras yang telah dihubungkan dalam suatu lingkaran LAN dapat memindahkan sekelompok data secara bersamaan, dalam waktu yang relatif cepat.

1.

1

Thamir Abdul Hafedh Al-Hamdany, B.SC.,M.Sc (William Stelling), Penerbit Salemba Teknika, 2001, hal : 12 2. Ir. Budi K. (M. Devargas), Penerbit DINASTINDO, IKAPI-JAKARTA, 1995, hal : 2

II-2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.2

Komunikasi Data Komunikasi data : 33) adalah Proses penyampain informasi yang telah diolah

komputer dari satu tempat ke tempat lain dalam jarak yang berjauhan, dimana komunikasi data merupakan gabungan 2 bidang ilmu, yaitu teknik telekomunikasi dan teknik komputer, sistem yang digunakan komunikasi data untuk mengambil dan mengirim data yaitu; 1. Data Acquisition 2. Distribusi Data 3. Real Time 4. Simpan dan Ambil 2.2.1

Data Acquisition Data acquisition mencakup system yang bertugas mengumpulkan data dari

sejumlah terminal (remote station). Dan menyimpannya dalam memori system computer pusat, data yang diperoleh itu diolah system computer pusat pada waktu tertentu, sebagai contoh penerapan paraktis atau pengumpulan data yang diperoleh dari pengukuran yang dilakukan disuatu jarak lokasi. Misalnya penerapan atau pengumpulan data meterologi, seperti terlihat pada gambar 1 :

Sistem Komputer Pusat

Data

T

Data

T

Gambar 2.1 Data Acquisition

3. Lily Wibisono. (P.C. Den Heijer dan R. Tols. MA), Komunikasi Data, PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 1987, hal : 1


2.2.2

Distribusi Data Dalam system ini yang bersifat data, data yang (secara terpusat) tersedia di

system computer pusat dapat didistribusikan ke sejumlah terminal, proses transfer data hanya dapat berlangsung di sistem computer pusat ke terminal, kebalikan dari data Acquisition. Contoh penerapan transmisi jenis-jenis barang baru atau data pertukaran stock. Dan waktu pemberangkatan pesawat terbang. Lihat gambar 2

Data Sistem Komputer Pusat

T

T

Gambar 2.2 Distribusi Data 2.2.3

Real Time Dalam ungkapan yang lebih sederhana dikatakan pemakai bertanya kepada

sistem computer (Tanya), lalu sistem computer mengolah dan menjawab (jawab) karena ada dialog antara pemakai dan sistem komputer dimana hasilnya tersedia segera. Sistem tersebut disebut interaktif sedangkan sistem data Acquisition dan distribusi data termasuk sistem non interaktif. Dalam sistem real time, pemakai tidak diperkenankan mengubah program didalam sistem komputer atau memasukkan program baru melalui terminalnya, pemakai hanya boleh mengirimkan instruksi data untuk pengolahan contoh penerangan/informasi, perbankan, manajemen gudang, perhotelan (pemesanan kamar), pemesanan tempat di penerbangan. Lihat gambar 3


Inf + Data T


Hasil T

Gambar 2.3. Real Time 2.2.4

Simpan Dan Ambil Sistem simpan dan ambil (storage and Retrieval). Dapat dipanggil berdasarkan

permintaan pemakai melalui terminal, karena informasi dapat diperoleh langsung begitu diminta. Sistem ini digolongkan dalam kategori sistem interaktif. Informasi pada sistem komputer pusat (Mis : Flash Disk, Disket Mengetik) tidak dapat diubah maupun ditambah oleh pemakai contoh : Bank data, perpustakaan, data medis, lihat gambar 4 instruksi T


Data T

Gambar 2.4. Simpan dan Ambil (Storage and Retrieval)

2.3 Dasar Komunikasi Fiber Optik Dalam komunikasi fiber optic, informasi terlebih dahulu menjadi sinyal optic berupa cahaya dengan menggunakan sumber cahaya LED atau leser. Kemudian dengan dasar hokum pemantulan sempurna cahaya, maka cahaya yang berisi informasi dipantulkan sepanjang kabel optik sampai pada sisi penerima, Selanjutnya


detector optic akan mengubah sinar optik tersebut menjadi sinyal listrik kembali. Dasar system komunikasi fiber optic dapat dilihat pada gambar 3.1 {Thomas SW, 1995:3}.

Gambar 2.5, Blok Diagram Sistem Komunikasi Fiber Optik. 2.3.1

Input Masukan Input pesan, pesan asli atau informasi yang akan dikirim oleh pemancar terdiri

atas berbagai bentuk sinyal seperti suara untuk komunikasi telepon, gambar untuk komunikasi televisi, data untuk komunikasi data dan lainnya. Dalam pengiriman ini pesan asli diubah terlebih dahulu kedalam bentuk sinyal oleh tranduser seperti microphone untuk sinyal asli suara senelum ditransmisikan. Transduser seperti ini juga sering disebut encoder. 2.3.2. Modulator Modulator mempunyai dua fungsi utama, yaitu mengubah pesan dalam isyarat listrik menjadi sinyal optic dalam format yang sesuai, dan menyatakan sinyal tersebut dalam gelombang yang dibangkitkan oleh sumber pembawa berupa sumber optic yang biasanya dihasilkan oleh osilator optik. Dalam komunikasi optik sebagai osilator


dipakai LED atau Laser. Sumber optik untuk fiber optic bekerja pemancar cahaya yang membawa informasi. Sumber optik yang biasa digunakan pada system komunikasi optic ada dua yaitu, LED [ light emiting dioda] dan ILD [ injection laser dioda]. Intensitas cahaya yang dihasilkan LED adalah rendah, sehingga biasanya digunakan untuk system komunikasi fiber optik jarak dekat, misalnya kabel pada pesawat terbang, gedung-gedung, Laser dapat menghasilkan cahaya yang memiliki intensitas tinggi dan koheran sehingga sesuai untuk digunakan pada komunikasi jarak jauh. Teknologi laser dapat berupa injection laser diode, laser injeksi double heterostructure, laser InGaAsP, Laser distributed feedback, Laser distributed bragg reflector. 2.3.3. Media Transmisi Media transmisi, cahaya yang berasal dari sumber optik tadi disalurkan lewat media transmisi fiber optik, sehingga cahaya tersebut merambat didalam fiber dari sisi pemancar sampai kepenerima. 2.3.4. Detektor Optik Detektor optik berpungsi mengubah sinyal yang termodulasi dalam bentuk gelombang cahaya menjadi sinyal elektrik oleh suatu alat yang dinamakan foto detektor, prinsip kerja foto detektor optik adalah mendeteksi gelombang cahaya yang datang dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang berisi sinyal informasi yang dikirim. Sinyal listrik tersebut diperkuat untuk selanjutnya diolah sehingga diperoleh sinyal informasi yang dikirimkan. Ada dua mekanisme pendeteksi cahaya yaitu External photo elektrik Effect dan Internal photo elektrik luar, elektron dibebaskan dari permukaan suatu logam pada saat menyerap energi dari aliran foton yang datang seperti fotodiode hampa dan tabung foto multiflier. Pada foto elektrik dalam,


pembawa muatan bebas, baik elektron maupun lubang diperoleh pada saat penyerapan foton yang datang. Piranti yang menggunakan sistem ini adalah foto diode P-N, foto diode PIN (Positif Instrinsic Negatif) dan APD (Avalanche Photo Diode). 2.3.5 Amplifier Amplifier, berfungsi memperkuat sinyal elektrik yang diubah oleh detektor optik, sinyal elektrik tersebut diterima kecil karena proses perambatan yang sangat jauh sekali, oleh karena itu harus diperkuat oleh amplifier. 2.3.6. Dekoder Dekoder, berfungsi mengubah besaran listrik menjadi besaran yang sesuai dengan pesan asli disisi pemancar berupa suara, maka diubah kebentuk sinyal suara atau gambar maupun data. Jika pada sisi pemancar pesan aslinya adalah suara maka diubah oleh dekoder kebentuk pesan asli suara dengan menggunakan decoder speaker, dengan demikian si pengirim pesan disisi pemancar dapat berkomunikasi dengan sipenerima pada stasiun penerima.

2.4 Fiber Optik Fiber optik merupakan suatu media transmisi yang dapat mengkonversikan besaran-besaran listrik menjadi besaran-besaran cahaya yang akan ditransmisikan dari transmitter (Tx) ke Receiver (Rx) pada jarak yang berjauhan. Serat optik sangat tipis sekali, ukuran kecil, diameter luar fiber optik berkisar antara 100-250 µ m. Diameter setelah dilapisi dengan plastik sebagai jacket menjadi 1mm. ukuran ini sangat kecil dibandingkan dengan konduktor kabel coaxial yang berdiameter 1-mm. Ringan dibandingkan dengan media transmisi biasa yang mempunyai berat spesifik berbanding dengan berat akibat gravitasi 8,9 makan bahan silika sebagai fiber optik sangat kecil 2.2 sehingga ukurannya kecil mengakibatkan beratnya menjadi ½ - 1/3


dari berat kabel biasa. Lentur , pada umumnya serat optik tidak akan patah bila dilengkungkan dengan radius 5 mm. oleh karenanya kebel fiber optik mempunyai kelenturan yang sama dengan kabel transmisi biasa, sehingga teknik teknik pemasangannya tidak jauh berbeda dengan teknik pemasangan kabel biasa, tidak berkarat, bahan silica atau gelas sebagai bahan dasar fiber optic mempunyai sifat kimia yang stabil, oleh karena itu tidak mungkin kabel optik berkarat. Memiliki rugirugi yang rendah, besarnya berkisar antara 2-8 db/km pada panjang gelombang 830 nm dibandingkan dengan kabel coaxial yang mempunyai rugi transmisi 19 db/KM pada frekuensi 60 MHz. Kapasitas tinggi, bebas induksi, cross talk yang rendah. Tahan temperatur tinggi, tidak menimbulkan bunga api, serta isolasi listrik yang diperlukan dalam banyak instrumentasi, baik untuk keamanan pemakai atau untuk kesehatan rangkaian electronic yang dihubungkan ke system tersebut, sebagai contoh dalam proses industri digunakan tegangan tinggi, tetapi instrumentasi listrik yang digunakan untuk memonitor proses tersebut memakai tegangan yang rendah. Hasil tegangan tinggi dapat merusak instrumentasi tersebut, dalam fiber optic hal ini dapat diatasi dengan penggunaan sensor yang mengambang secara listrik. Jarak repeater yang lebih besar, lebih sedikit repeater, berarti biaya yang lebih murah dan lebih sedikit sumber kesalahan. Kinerja system serat optic dari sudut pandang ini biasa dan ini mulai ditampilkan jarak repeater sampai ratusan kilometer. System coaxial cable dan twisted pair biasanya menggunakan repeater untuk setiap beberapa kilometer. Untuk lebih jelasnya dapat diperhatikan pada gambar dibawah ini;


Gambar 2.6. Struktur serat optik Secondary Coating, buffer coating dan primary coating adalah lapisan yang terdiri dari bahan yang tahan terhadap perlakuan panas dan perlakuan mekanis, misalnya plastik dan karet, serat optic sendiri terbuat dari bahan yang dapat merefleksikan dan merefraksikan cahaya, misalkan gelas dan plastik, jadi serat optik yang digunakan dalam komunikasi tersebut dari bahan-bahan yang memenuhi persyaratan sebagai berikut, {Ir. Wahyu Chandra, 1995 : 80} ; 1. Indek bias dielektrik untuk inti harus lebih besar dari indeks bias lapisan agar terjadi pemanduan. 2. materi dielektrik untuk inti harus mempunyai rugi-tugi yang rendah (dibawah 10 db/km), untuk daerah infra merah dan daerah tampak, hal ini dimaksudkan untuk mengurangi dispersi. 3. Inti dan lapisan serat optik harus tahan terhadap perlakuan panas dan perlakuan mekanis. 2.4.1 Dasar-Dasar Optik Indeks bias bahan merupakan perbandingan antara kecepatan gelombnag cahya pada ruang hampa dengan kecepatan cahaya pada bahan. Untuk keperluan praktis, kecepatan cahaya diudara dianggap sama dengan kecepatan pada ruang hampa. Secara matematis indek bias besarnya {Mahlke, Gossing, 1993 : 19}


n = c/vm …………………………………………………………. (2-1) n = Indeks bias bahan c = Kecepatan Cahaya diruang hampa 300 juta m/det. vm = Kecepatan cahaya pada bahan. Pembiasan adalah gejala dimana berkas cahaya berubah arah ketika ia melewati batas permukaan antara dua buah bahan yang memiliki indeks bias berbeda seperti pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7, Pembiasan Cahaya Pada gambar 2.7 memperlihatkan dua buah bahan indeks bias n1 dan n2, apabila cahaya bergerak dari bahan yang kurang rapat kebahan yang rapat, ia akan dibebaskan mendekati garis normal dan sebaliknya bila cahaya bergerak dari bahan yang rapat menuju ke bahan yang kurang rapat maka cahaya tersebut akan dibiaskan menjauhin garis normal/garis tegak, sehingga perbandingan indeks bias akibat dua bahan tersebut adalah :

n1 Sinϕ1 = n 2 Sinϕ 2 .......................................................................... (2-2)

ϕ1 = Sudut cahaya datang ϕ 2 = Sudut cahaya keluar


2.4.2 Jenis Serat Optik Berdasarkan sifat karakteristiknya maka jenis serat optik secara garis besar dapat dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Serat Optik Multi mode 2. Serat Optik Single mode 2.4.2.1 Serat Optik Multimode Pada jenis serat optik ini penjalaran cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya terjadi dengan melalui beberapa lintasan cahaya, karena itu disebut multimode. Diameter inti (core) sesuai dengan rekomendasi dari CCITT G.651 sebesar 50 mm dan dilapisi oleh jaket selubung (cladding) dengan diameter 125 mm. Sedangkan berdasarkan susunan index biasnya serat optik multimode memiliki dua profil yaitu graded index dan step index. Pada serat graded index, serat optik mempunyai index bias cahaya yang merupakan fungsi dari jarak terhadap sumbu/poros serat optik. Dengan demikian cahaya yang menjalar melalui beberapa lintasan pada akhirnya akan sampai pada ujung lainnya pada waktu yang bersamaan. Berlainan dengan graded index, maka pada serat optik step index (mempunyai index bias cahaya sama) sinar yang menjalar pada sumbu akan sampai pada ujung lainnya dahulu (dispersi) Hal ini dapat terjadi karena lintasan yang melalui poros lebih pendek dibandingkan sinar yang mengalami pemantulan pada dinding serat optik. Sebagai hasilnya terjadi pelebaran pulsa atau dengan kata lain mengurangi lebar bidang frekuensi. Oleh karena itu secara praktis hanya serat optik graded index sajalah yang dipergunakan sebagai saluran transmisi serat optik multimode.


2.4.2.2 Serat Optik Single Mode Serat optik single mode/monomode mempunyai diameter inti (core) yang sangat kecil 3 – 10 mm, sehingga hanya satu berkas cahaya saja yang dapat melaluinya. Oleh karena hanya satu berkas cahaya maka tidak ada pengaruh index bias terhadap perjalanan cahaya atau pengaruh perbedaan waktu sampainya cahaya dari ujung satu sampai ke ujung yang lainnya. Dengan demikian serat optik singlemode sering dipergunakan pada sistem transmisi serat optik jarak jauh atau luar kota (long haul transmission system). Sedangkan graded index dipergunakan untuk jaringan telekomunikasi lokal (local network). rate Jarak

Bit

repeater Jarak

( Mbit/dt )

multimode

singlemode

140

30

50

280

20

35

420

15

33

565

10

31

Tabel 2-1. Perbandingan Bit Rate Pada Jarak Repeater Fiber Optik 2.5 Rugi – rugi Transmisi Rugi-rugi transmisi : 4)4 adalah rugi-rugi yang terjadi sejak cahaya di kopel dari sumber masuk ke serat untuk masuk ke foto detektor.

4. Ir. Wahyu Catur S, Opto Electronika, Bandung, 1995, hal : 95

repeater


Rugi-rugi transmisi merupakan salah satu karakteristik fiber optik untuk menentukan jenis serat yang akan dipakai pada komunikasi optik., seperti gambar dibawah ini (Ir. Wahyu Catur S, 1995 , hal : 95);

Gambar 2.8, Rugi-rugi Transmisi sepanjang fiber optik Rugi-rugi transmisi yang terjadi disepanjang transmisi fiber optik adalah : 1. Rugi Kopling (Coupling Loss) 2. Rugi Absorsi (Absortion Loss) 3. Rugi Hamburan (Scattering Loss) 4. Rugi Pelengkungan (Bending Loss) 5. Rugi Penyambungan (Splicing Loss) 2.5.1 Rugi Kopling (Coupling Loss) Daya yang sudah dilepas dengan baik kedalam satu ragam yang merambat mungkin kemudian digandengkan suatu ragam yang bocor atau ragam radiasi pada sebuah titik yang agak jauh dari fiber. Efek penggandengan ini dapat terjadi karena beberapa alasan. Catat-cacat kecil pada gelas inti atau pada interface inti-pelapis, seperti misalnya, variasi kecil pada diameter inti, bentuk penampang, atau gelombung-gelembung dalam gelas, dapat menyebabkan digandengankannya energi


kedalam salah satu dari ragam-ragam bocor. Rugi-rugi dari sumber ini akan terbagi rata disepanjang fiber. Sumber lain dari penggandengan ragam adalah sambungan-sambungan yang dibentuk dengan kurang sempurna atau konektor-konektor yang penyetelannya (alignment) juga ditekan hingga kira-kira 0.5 dB pergandengan, atau kira-kira 0.2 persambungan. Ini adalah rugi-rugi yang farik (discrete). Dan dapat dibuat minimum dengan mengurangi banyaknya sambungan atau konektor-konektor yang diperlukan dalam suatu rute fiber optik tertentu. 2.5.2

Rugi Penyerapan (Absortion Loss) Tiga mekanisme yang berbeda memberikan sumbangannya pada rugi-rugi

penyerapan dalam fiber gelas. Ini adalah berturut-turut penyerapan ultraviolet, penyerapan infra merah, dan penyerapan resonansi ion, seperti gambar 2.9 dibawah ini {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 750}:

Gambar 2.9. Pengaruh rugi penyerapan pada fiber-fiber gelas silika yang dilebur (fused)

2.5.2.1 Penyerapan Ultraviolet


Penyerapan ultraviolet terjadi karena untuk silica lebur murni (pure Fused silica), elektron-elektron valensi dapat diionisasikan menjadi elektron-elektron konduksi oleh cahaya dengan panjang gelombang tengah sebesar kira-kira 0.14 φm , yang setara dengan tingkat energi sebesar kira-kira 8.9 eV. Ionisasi ini berkembang menjadi suatu rugi energi pada medan-medan cahaya dan memberikan sumbangannya pada rugi transmisi. Penyerapan bukan hanya terjadi pada frekuensi tetap ini, tetapi pada suatu jalur lebar yang membentang keatas hingga bagian spectrum yang dapat dilihat dengan rugi-rugi yang mengecil pada panjang gelombang yang lebih tinggi. “Ekor” penyerapan ultraviolet (UV) ini mengecil dan memberikan rugi-rugi yang besarnya dapat diabaikan pada jalur 1.2 – 1.3 φm . Seperti gambar 2.10 dibawah ini {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 749}:

Gambar 2.10. Rugi-rugi penyerapan rayleigh pada Fiber Silika Pemberian campuran pada gelas (doping) dengan ketidakmurnian (impurities) yang sengaja dimasukkan, seperti misalnya dioksida germanium untuk mengubah indeks bias menyebabkan sedikit peningkatan pada ekor penyerapan UV, karena suatu pergeseran keatas dalam panjang gelombang dari puncak penyerapan UV, tetapi rugirugi pada 1.2 µm untuk kebanyakan fiber tetap kurang dari 0.1 dB/km. Ekor-ekor


penyerapan UV untuk gelas silika murni untuk silika doping germanium yng khas diperlihatkan dalam gambar 2.9. 2.5.2.2 Penyerapan Inframerah Penyerapan inframerah terjadi karena foton-foton dari energi cahaya diserap oleh aton-atom didalam molekul gelas dan diubah menjadi vibrasi (getaran) mekanis yang acak yang khas dari pemanasan. Penyerapan IR (infrared) ini juga memperlihatkan seminor (kecil) pada 3.2, 3.8, dan 4.4 µm , sekali lagi puncak-puncak ini adalah lebar, dan mengekor sampai kebagian spektrum yang dapat dilihat, hingga rugi-rugi khusus yang kurang dari 0.5 dB/km pada 1.5 µm . Ekor inframerah yang khas untuk silika ditunjukkan pula pada gambar 2.9. 2.5.2.3 Penyerapan Resonansi Ion Kuantitas-kuantitas yang sangat kecil dari molekul-molekul air yang terjebak dalam gelas memberikan ion-ion OH- ke bahan, yangmenunjukan puncak-puncak penyerapan pada 0.95, 1.25, dan 1.39 µm . kandungan air yang khas dari gelas harus dijaga dibawah 0.01 bagian perjuta, agar puncak-puncak ini tidak melebar dan menyatu untuk menjadi tidak terlalu besar dalam spektrum rugi dari fiber yang dihasilkan. Gambar 2.9, memperlihatkan tiga puncak dengan nilai-nilai yang khas untuk fiber dengan rugi-rugi yang rendah. Kehadiran beberapa logam atau ketidak murnian lain dapat juga menimbulkan rugi-rugi yang tidak menerima didalam bagian spektrum yang berguna. Beberapa dari padanya yang perlu dihindarkan adalah besi, tembaga Chrom. Teknik rafinasi yang baik untuk memurnikan ini akan dikurangi hingga tingkat yang dapat diterima. Rafinasi zone (zone refining) dari jenis yang digunakan untuk mempersiapkan silikon untuk IC (Integrated Circuit/ Rangkaian Terpadu) adalah sering digunakan. 2.5.3

Rugi-rugi Hamburan (Rayleigh Scatering)


Rayleigh scaterring sering disebut dengan penghamburan yang terjadi sebagai akibat tidak homogennya indek bias pada core fiber optic. Bilamana pada core fiber optik terjadi perubahan indeks bias yang lebih pendek dari panjang gelombang cahaya yang dirambatkan, maka akan terjadi hamburan, molekul-molekul bergerak secara acak didalam kaca yang cair selama manufacturing fiber. Panas yang diberikan akan menambah tenaga untuk getaran ini, kemudian pada saat cairan tersebut mendingin, maka gerakan tersebut berhenti setelah sampai keadaan ini mengakibatkan bervariasinya indeks bias yang dimodelkan sebagai objek penghamburan yabg kecil. Suatu berkas cahaya yang melewati struktur ini akan menyebabkan hamburan seperti terlihat pada gambar.

Gambar 2.11, Hamburan Rayleigh Dalam kenyataannya bentuk fiber optik baik core maupun cladding, tidaklah benarbenar slinder, adakalanya terdapat permukaan yang sedikit cekung atau cembung, keadaan ini dapat menyebabkan penghamburan terhadap sinar yang dilewatkan dalam fiber optik, karena cahaya tersebut, tidak dipantulkan sempurna dan sebagian ada yang dibiaskan keluar. 2.5.4

Rugi Pelengkungan (Bending Loss) Rugi-rugi ini terjadi pada saat cahaya melalui fiber optik yang dilengkungkan.

Pada saat titik pelengkungan ini, sudut datang cahaya menjadi lebih kecil dari pada


sudut kritis, sehingga cahaya tidak dipantulakn sempurna melainkan dibiaskan keluar, jenis bending/pelengkungan dibedakan menjadi dua yaitu microbending dan macrobending. Microbending adalah pelengkungan dalam skala makro yang diakibatkan oleh tekanan yang tidak merata pada serat optic selama proses pabrikasi atau kegiatan instalasi. Microbending akan menyebabkan ketidaksempurnaan permukaan pantul fiber optik sehingga cahaya akan dibiaskan keluar. Macrobending adalah pelengkungan fiber optik sebagai akibat kegiatan instalasi atau pemasangan fiber optic. Radius bending minimum fiber optik distandardkan sebesar 20 kali diameter luar fiber optik. 2.5.5

Rugi Penyambungan Pada saluran-saluran transmisi serat optic pada salah satu ujungnya harus

berakhir pada pemancar sedangkan satu ujung yang lainnya ke penerima, untuk memenuhi kebutuhan tersebut maka setiap peralatan pamancar atau penerima dapat dielngkapi dengan serat ekor babi (pig tail) yang terpasang secara permanent dengan rugi-rugi yang timbul dibuat seminimal mungkin, atau diakhiri dengan konektorkonektor yang dapat dibongkar pasang sehingga pemancar dan penerima dapat dilepas dengan mudah untuk keperluan perawatan. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya rugi-rugi yang ditimbulkan oleh sebuah konektor atau sambungan pada suatu serat.

2.5.5.1 Ketidaksesuaian Ukuran Teras Pengendalian diameter teras yang tidak teliti dalam pembuatan serat dapat mengakibatkan sebagian cahaya didalam teras akan hilang, hal ini disebabkan oleh


teras keluaran yang lebih kecil daripada teras masukan sehaingga akan memperbesar rugi-rugi total dari serat. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.12 terlihat suatu kerucut cahaya yang terlepas dari keliling keras keluaran yang lebih kecil {Thomas Sri Widodo, 1995 :92} ;

Gambar 2.12 Ketidaksesuaian Ukuran Teras

2.5.5.2 Kesalahan Penjajaran Teras Lateral Jika pemilihan ukuran teras serat sudah tepat tetapi letaknya tidak tepat pada suatu sumbu yang sama, terjadi anjakan menyisi (lateral displacement) maka sinar akan keluar dari bagian yang terbuka pada permukaan teras, kesalahan penjajaran (missaligment) disebabkan oleh, pertama, konektor yang dipergunakan tidak bisa menempati dengan tepat pada kedua diameter serat yang disambungkan, kedua, Diameter-diameter pelapis luar tidak tepat sama, ketiga yaitu Teras salah satu/kedua serat tidak tepat berada di tengah-tengah pelapis itu sendiri (teras-teras tidak konsntris). Seperti yang terlihat pada gambar berikut ini 2.13 {Thomas Sri Widodo, 1995 :92} ;


Gambar 2.13 Kesalahan Penjajaran teras lateral (lateral Core misalignment) 2.5.5.3 Penyiapan Ujung Serat Yang Tidak Sempurna Ada beberapa macam bentuk potongan serat untuk penyambungan, yaitu: Pertama, memperlihat sepasang serat yang dipersiapkan dengan sempurna dan disesuaikan untuk penyambungan. Kedua serat dipotong dengan rapi dan tegak lurus pada sumbu teras dan mempunyai permukaan pasangan yang rata dan halus.seperti pada gambar 2.14 ;

Gambar 2.14 Sambungan yang dipotong dengan sempurna Kedua, memperlihatkan sebuah serat yang dipotong membentuk suatu sudut dengan sumbu sedemikian rupa sehingga bila cahaya dari serat pasangannya tiba pada permukaan yang miring tersebut, sebagian cahaya itu akan hilang karena pantulan. Seperti pada gambar 2.15 ;


Gambar 2.15, Sambungan dengan satu serat dipotong membentuk sebuah sudut dengan sumbu Ketiga, memperlihatkan sebuah serat yang tidak rata pemotongannya, karena penggunaan tekanan pemotongan yang tidak semestinya. Ujung serat mempunyai permukaan terpotong yang tidak teratur yang akan menyebarkan cahaya yang jatuh padanya, seperti pada gambar 2.16

Gambar 2.16, Sambungan dengan salah satu seratnya dipotong tidak rata 2.5.5.4 Kesalahan Penjajaran Menyudut (Angular Misaligment) Bila kedua teras salah menjajarjan sedemikian rupa sehingga keduanya bertemu dengan suatu sudut kecil y, maka sebagian cahaya akan keluar melalui celah yang terbuka pada satu sisi dari sambungan itu, cahaya yang meninggalkan satu mungkin juga dikopel ke dalam mode merugi dalam serat kedua karena salah penjajaran tersebut, dan selanjutnya akan hilang disepanjang serat karena ada kebocoran. Konektor yang dirancang dan dipasang dengan teliti dapat membuat rugirugi kesalahan penjajaran menyudut ini menjadi minimum, untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2.17 {Thomas Sri Widodo, 1995 :92} ;


Gambar 2.17. Kesalahan penjajaran menyudut. 2.6

Redaman (Attenuasi) Sama seperti pada transmisi lain maka dalam perambatan sinyal-sinyal optic

dalam serat optic akan mengalami rugi-rugi daya transmisi yang sebanding dengan jarak tempuh dari system transmisi tersebut. Rugi-rugi daya cahaya dalam serat optic ini pada dasarnya dapat timbul karena berbagai hal mendasar sebagai berikut : penyerapan, hamburan, pembengkokan. Rugi-rugi karena penghamburan maupun yang disebabkan absorsi pada dasarnya berkaitan dengan cacat-cacat yang disebabkan impurity maupun bintikbintik hitam gelap yang terbawa pada inti serat optik sewaktu proses pabrikasi, pada waktu sinar cahaya membentuk satu bintik kecil dalam inti serat optic maka sebagian cahaya tersebut akan dibiaskan atau bahkan dipantulkan dengan sudut yang dapat mengeluarkan cahaya tersebut dari inti fiber optic. Adapun suatu redaman dinyatakan dalam decibel per-kilometer (dB/km) yang dapat ditulis sebagai berikut; A=

10 Pout Log ………………................(2-3) l Pin

Dimana; Pout : Daya keluar dari sumber optic (mW)

2.7

Pin

: Daya yang diterima pada detector (mW)

L

: Panjang serat (km)

Dispersi Saluran Transmisi Fiber Optik Distorsi : 55 ) adalah peristiwa terjadinya perubahan bentuk gelombang informasi pada saluran transmisi fiber optic dalam perjalanannya sebelum


mencapai kepenerima, atau terjadinya perubahan bentuk gelombang informasi yang dikirim. Distorsi yang terjadi didalam saluran transmisi fiber optik, merupakan suatu dispersi yang diakibatkan olek faktor eksternal dan faktor internal, dimana disperse tersebut dapat mempengaruhi transmisi pulsa didalam saluran transmisi fiber optic tersebut, Dispersi adalah pelebaran pulsa yang terjadi disepanjang saluran transmisi fiber optik, distorsi ini merupakan sebuah konsekuensi dari dispersi intermodal dan dispersi intramodal didalam sebuah mode. Dimana dispersi intramodal merupakan pelebaran pulsa yang terjadi didalam single-mode, dan dispersi intermodal merupakan pelebaran pulsa yang terjadi didalam sebuah multimode.

2.8

Optical Time Domain Reflector (OTDR) Optical Time Domain Reflector (OTDR) merupakan peralatan penting untuk

mendukung kegiatan instalasi dan pemeliharaan jaringan fiber optik , karena dengan OTDR (Optical time Domain Reflector) dapat diketahui karakteristik utama dari jaringan fiber optik berupa redaman dan dispersi yang sangat menentukan perfomansi dari jaringan tersebut, OTDR memungkinkan pengukuran suatu link optik dilakukan dari salah satu ujung jaringan untuk mendapatkan karakteristik distribusi optik secara keseluruhan (dari ujung ke ujung).

5. Drs. Gouzali Saydam, Bc. Sistem Telekomunikasi, Djambatan : Anggota IKAPI, Jakarta, 1993, hal : 115

BAB III KERANGKA PEMECAHAN MASALAH

3.1 Dispersi yang terjadi pada Saluran Transmisi Fiber Optik Sinyal optik yang merambat dalam fiber optik oleh beberapa sebab akan mengalami ganguan. Proses ini menyebabkan terjadinya pelebaran pulsa cahaya yang ditransmisikan, pelebaran pulsa cahaya ini disebut dispersi {Bonar Panjaitan, 1999 : 251}. Dispersi-dispersi pada saluran transmisi fiber optik tersebut adalah dispersi intermodal dan dispersi intramodal, dimana dispersi intramodal (kromatis) terdiri dari dispersi bahan dan dispersi waveguide 3.1.1 Dispersi Intermodal Dispersi intermodal merupakan penyebaran pulsa yang terjadi pada saluran multi mode fiber. Ini adalah hasil dari kecepatan kelompok (group velocity), dimana kecepatan kelompok merupakan kecepatan daya pada mode khusus (particular mode) yang merambat disepanjang fiber optik. Setiap ragam yang didukung oleh setiap waveguided mempunyai kecepatan kelompok yang berbeda-beda, meskipun kecepatan fasa pada masing-masing sinar ragam yang berbeda mingkin identik, hal ini timbul karena alur total yang ditempuh oleh setiap ragam adalah bersifat zigzag, dan memiliki panjang total yang berbeda dari setiap sinar-sinar ragam yang lain. Jadi, sebuah pulsa yang dipancarkan kedalam suatu fiber akan merambat melalui beberapa alur yang berbeda (sesuai dengan ragam-ragam yang dirangsang), dan tiba pada ujung yang jauh pada waktu-waktu yang sedikit berbeda-beda.

III-2 BAB III. KERANGKA PEMECAHAN MASALAH

Gambar 3.1. Kecepatan-kecepatan kelompok untuk dua ragam Gambar 3.1 yang menunjukkan dua sinar meridian dengan ragam yang berbeda dan mengikuti alur zig-zag disepanjang fiber, panjang alur zigzag total dengan moda didapatkan sebagai berikut {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 757}; Ζt =

Ζ ……………………………………….(3-1) Sinϕ

Dimana :

ϕ

= sudut masuk ragam yang bersangkutan dengan garis tegak lurus pada Dinding fiber.

Ζt Z

= panjang alur zigzag total (km) = panjang saluran fiber optik (km)

Dalam orde-tertinggi yang didukung ϕ = ϕ (min) = ϕc = Sin −1 (n2 / n1 ) , orde-terendah, , pada θ (maks ) , alur ragam terpendek didapat sebagai;

ϕ = ϕ (max) = 90o Ζ t (min) =

Z Ζ = = Z ………(3-2) Sinϕ (maks ) Sin90 o

Dan pada θ (min) , alur ragam terpanjang didapatkan sebagai;

Ζ t (maks ) =

n Z Ζ = = Z 1 ……………….…(3-3) Sinϕ (maks ) Sinϕc n2

Selisih maksimum ∆z dalam panjang alur yang berbeda disebabkan oleh pemisahan ragam (modal separation) didapatkan sebagai {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 757};


n   ∆  ∆z = Ζt (maks ) − Zt (min) = Z  1 − 1 = Ζ  ………..(3-4) 1− ∆   n2  Akhirnya, selisih maksimum dalam keterlambat waktu antara ragam-ragam orde terendah dan orde-tertinggi diperoleh dengan membagi selisih dalam panjang alur dengan membagi dengan membagi selisih dalam panjang alur dengan dengan kecepatan fasa, yaitu :

∆t =

nZ ∆ ∆z = 1 ………………………………(3-5) Vp ( gelas ) c 1− ∆

Dimana rumus kecepatan pasa tersebut adalah; Vp ( gelas ) =

c …………………….…………………….(3-6) n1

Perlu dicatat bahwa dispersi jenis ini tidak terjadi dan tidak dipengaruhi oleh panjang gelombang cahaya. Lagi pula, hal ini tidak terjadi dalam fiber-fiber ragam tunggal. Dan dispersi total yang terjadi untuk fiber index campuran multimode (multimode graded-index) dapat ditentukan berdasarkan rumus dibawah ini {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 759} : ∆t =

n1 Ζ∆2 …………………………………….…….(3-7) 8c1

3.1.2 Dispersi Intramodal (Kromatis) Dispersi intramodal merupakan penyebaran pulsa yang terjadi didalam singlemode fiber, dimana yang menjadi penyebab utama terjadinya dispersi intramodal adalah dispersi bahan dan waveguide.


3.1.2.1 Dispersi Bahan Dispersi bahan adalah disebabkan oleh molekular dan interaksi energi cahaya yang terjadi di dalam tiap-tiap medium kecuali suatu ruang hampa sempurna. Jumlah dispersi bahan bervariasi dengan komposisi dari gelas/kaca dan adalah suatu fungsi panjang gelombang dari sumber cahaya. Dispersi bahan terjadi sebab kelajuan cahaya di suatu medium adalah suatu fungsi panjang gelombang. Tidak ada pemancar menghasilkan sumber cahaya murni satu panjang gelombang. Sebagai ganti(nya), sumber menghasilkan bidang panjang gelombang di sekitar suatu panjang gelombang pusat. pencahayaan pada panjang gelombang ini mengalir pada kecepatan yang sedikit berbeda, menghasilkan peningkatan pelebaran pulsa dengan jarak. Indeks bias dari gelas inti adalah sama untuk sinar-sinar dengan panjang gelombang yang berbeda-beda, tetapi berubah disepanjang spectrum. Sebagai akibatnya, bila pulsa cahaya yang dipancarkan mengandung komponen-komponen dengan beberapa panjang yang berbeda terpusat pada suatu panjang gelombang tengah λo , seperti ditunjukkan pada gambar 3.2 (Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990: 760) dan gambar 3.3 (Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990: 761) dibawah ini;

Gambar 3.2. Defenisi lebar spectral dari sebuah sumber cahaya


Gambar 3.3. Koefisien dispersi bahan sebagai fungsi panjang gelombang Untuk fiber –fiber Silika. Maka komponen-komponen pulsa yang mengandung panjang gelombang yang lebih pendek akan mengalami keterlambatan yang lebih besar dari pada komponenkomponen dengan panjang gelombang yang lebih besar. Hasilnya adalah suatu dispersi bahan. Yang mana dispersi bahan { Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 760} adalah :

 z d 2n  ∆ t =  − λo 2 λ3dB ………………………………… (3-8)  c dλ  z d 2n Dm = − λo 2 ………………………………………..(3-9) c dλ

Dengan mensubsitusikan persamaan (3-8) dan (3-9), maka didapatkan persamaan dispersi bahan (3-10). ∆ t = Dmλ3dB ………………………………………….(3-10)

Untuk persamaan (3-10) dispersi bahan yang dipengaruhi oleh panjang saluran fiber optik, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut { Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 761}, ∆ t = Dm Zλ3dB …………………………………………(3-11)


Dimana

∆t

= dispersi bahan, ns

Dm

= koefisien dispersi, ns/nm.km

Z

= panjang saluran fiber optik, km

λ3dB

= lebar spektral (panjang gelombang), nm

3.1.2.2 Dispersi Waveguide Dispersi waveguide adalah suatu fungsi struktur dari indeks-refraksi profil fiber dan bervariasi sebagai persentasi cahaya didalam ukuran cladding dan core. Persentase ini adalah suatu fungsi dari operasi panjang gelombang. Pada frekwensi-frekuensi yang lebih tinggi dari kira 2400 atau 3000 MHz, transmisi gelombang-gelombang elektromagnetis maupun cahaya melalui saluransaluran dan kabel terutama fiber optik menjadi sulit, terutama karena dispersi yang terjadi pada sebuah tabung logam ataupun buffer coating pada fiber optik, ini disebut waveguide atau dapat diterjemahkan sebagai “penyalur gelombang”. Peristiwa ini disebut dispersi waveguide. Dispersi waveguide ini dapat dihitung sebagai berikut. ∆t w = Dw Zλ3dB ………………………………………..(3-12)

Dimana; Dw = koefisien dispersi waveguided ,ns/nm.km ∆t w = dispersi waveguided, ns

Z = panjang saluran fiber optik, km

λ3dB = lebar spektral (panjang gelombang), nm 3.2 Dispersi Total Pada setiap panjang gelombang, dispersi total kombinasi rms (root mean square) dari ketiga pengaruh tersebut, yaitu dispersi bahan, dispersi waveguided dan


dispersi intramodal. Dimana dispersi total dapat dicari dengan persamaan berikut {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 762 } :

∆ t (tot ) = ∆2t (imd ) + ∆2t (md ) + ∆2t ( wgd ) ………………………….(3-13) Dimana; ∆ t (tot ) = Dispersi total, ns ∆ t (imd ) = Dispersi intermodal (hanya terjadi pada fiber multi mode), ns ∆ t (md ) = Dispersi material, ns ∆ t ( wgd ) = Dispersi waveguided, ns

3.3 Polarisasi Dispersi Ragam (PMD/Polarization Mode Dispersion) Polarisasi keterlambatan kelompok (Group Delay) dapat digunakan untuk menghasilkan perbedaan group delay (Differential Group Delay/DGD), nilai DGD memberikan perbedaan keterlambatan waktu antara tingkatan polarisasi yang cepat dan yang lambat didalam fiber dalam satuan Ps, DGD fiber biasanya berubah-ubah bersama panjang gelombang ( λ ), DGD pada panjang gelombang dari sebuah sinyal menentukan jumlah sinyal yang keluar, bagaimanapun, fiber ini juga penting untuk menentukan rata-rata DGD melebihi ukuran lebar panjang gelombang, rata-rata ini disebut Polarisasi Dispersi Ragam (Polarization Mode Dispersion/PMD). Persamaan untuk menganalisa indikasi sebuat kontribusi yang tidak pasti untuk pengukuran PMD, ∆PMD dengan batasan ukuran panjang gelombang sebagai berikut.

∆PMD α =± PMD PMD * 2π * ∆f Dimana; ∆PMD = perubahan PMD, ps

……………………………. (3-14)


PMD = Polarisasi dispersi ragam, ps

∆f = Frekuensi, Hz

α = memiliki nilai konstan 0.9 dan 1.12 Ketergantungan panjang gelomabang ( λ ), terjadi karena perubahan polarisasi sinyal sepanjang fiber tergantung pada panjang gelombang, jadi cepat lambatnya axes dari bagian fiber adalah berlainan untuk panjang gelombang yang berbeda, ketika penjajaran yang lebih tinggi bagian tersebut cenderung untuk bertambah bersama ketika anti penjajaran batal bersama dgn pengurangan DGD total. Dispersi kromatis yang tidak menentu tergantung pada peningkatan panjang gelombang yang berubah-ubah. yang mana lereng Group delay (GD) yang ditentukan, dispersi kromatis yang tidak pasti bias dikurangi dengan menggunakan resolusi panjang gelombang, seperti rumus berikut. D=

∆τ …………………………………….(3-15) ∆λ

εD =

ε 1 ε ∆τ + D ∆λ ………………………(3-16) ∆λ ∆λ

Dimana; D = Dispersi, ps ∆τ = Perubahan Group Delay, ps ∆λ = Perubahan Panjang Gelombang, nm

ε = symbol yang diberikan pada setiap parameter yang menentu. Dispersi kromatis yang tidak pasti juga mempunyai sebuah konstribusi lebih terhadap group delay dan panjang gelombang yang tidak menentu. Seperti ilustrasi pada gambar 3.4


Gambar 3.4, Spektrum group delay (GD) menunjukkan bagaimana dispersi kromatis (CD), slope tersebut tergantung pada resolusi panjang gelombang yg dipilih

3.4 Pengaruh Dispersi Terhadap Laju Transmisi Maksimum Untuk melihat bagaimana dispersi mempengaruhi laju bit maksimum atau laju informasi, dapat ditinjau pada gambar dibawah ini {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 763}:

Gambar 3.5. Gambaran tentang bagaimana dispersi menyebabkan saling Bertindihnya Pulsa.


Gambar diatas menunjukkan bagaimana pulsa-pulsa yang tiba dengan keterlambatan-keterlambatan yang berbeda pada penerima ditambahkan untuk membentuk suatu pulsa yang didispersikan atau diperlebar pulsa A mempresentasikan sebuah pulsa yang mengalami keterlambatan rata-rata, pulsa B yang mengalami keterlambatan minimum, dan pulsa C yang mengalami keterlambatan maksimum. Pulsa keseluruhan yang diterima, D adalah hasil penjumlahan dari semua komponenkomponen pulsa diantara limit B, C dan Tw mempresentasikan lebar pulsa yang dipancarkan sedangkan Tr mempresentasikan lebar pulsa yang diterima dan diperlebar, yang adalah lebih besar sebanyak waktu total, atau : tr = t w + ∆ t (tot ) ……………………….(3-17) Dimana : ∆ t (tot ) = Dispersi total (ns)

tr

= lebar pulsa yang diterima dan diperlebar (ns)

tw

= lebar pulsa yang dipancarkan (ns)

Bila pulsa berikutnya akan dideteksi tanpa mendua arti (ambiguity), maka pulsa ini harus dipancarkan setelah perioda tr dari permulaan pulsa yang sedang dipancarkan, untuk memberikan waktu bagi pelebaran untuk mengecil. Laju bit. Laju bit yang sesuai dengan keadaan ideal ini adalah : Β=

1 1 = ………………………(3-18) tr t w + ∆ t

Karena dalam praktek faktor-faktor dispersi cenderung untuk menjadi lebih besar dari pada keadaan ideal, dan karena ekor pulsa cenderung untuk memanjang melampaui limit pulsa rata-rata, didapatkan bahwa perlu untuk memberikan suatu faktor


keamanan (safety faktor) sebesar kira-kira lima kali pada lebar pulsa yang diterima tr , jadi bila t w < ∆ t , persamaan menjadi : Β≅

1 ................................................(3-19) 5∆ t

Sebaliknya, bila panjang pulsa dibuat lebih besar dari pada dispersi, maka efek dispersi dapat diabaikan jika t w < 4∆ t , atau Β < 1 / 4∆ t . Untuk menjaga kecepatan bit maksimum yang diinginkan, dapat dilakukan pemasangan repeater dengan persamaan {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 785 }sebagai berikut.

Z=

1 5 x∆ t / kmxB(maks ) .............................(3-20)

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Dispersi yang terjadi pada Saluran Transmisi Fiber Optik Sinyal optik yang merambat dalam fiber optik oleh beberapa sebab akan mengalami ganguan. Proses ini menyebabkan terjadinya pelebaran pulsa cahaya yang ditransmisikan, pelebaran pulsa cahaya ini disebut dispersi {Bonar Panjaitan, 1999 : 251}. Dan juga ada beberapa faktor eksternal yang dapat menyebabkan terjadinya dispersi pada saluran transmisi fiber optik tersebut yaitu masuknya noktah hitam, debu ataupun air pada saluran transmisi tersebut pada penyambungan yang tidak sempurna maupun fiber optik yang bocor, untuk lebih jelasnya dapat dilihat Pada gambar 4.1 {Bonar Pandjaitan, 1991 : 250} dan 2.9 {Dennis Roody (Ir. Kamal Idris), 1990 : 750} ,dibawah ini;

Gambar 4.1. Pembiasan dan Penyerapan Sinar Cahaya Karena Ketidakmurnian

Gambar 2.9 Pengaruh rugi penyerapan pada fiber-fiber gelas silica yang dilebur (fused).

IV-2 BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN

dapat dianalisa pada Gambar 4.1 bahwa noktah hitam yang masuk kedalam fiber optik, dapat menyerap energi cahaya yang melaluinya atau bahkan dapat menghisap cahaya tersebut sampai hilang. Penyerapan (absorsi) sumber cahaya dalam serat optik pada dasarnya dapat disebabkan atas beberapa ketidaksempurnaan dalam proses pabrikasi seperti antara lain oleh : ketidaksempurnaan struktur atom dan material serat yang disebabkan oleh kepadatan yang tinggi dari sekelompok formasi atom atau kelainan formasi oksigen pada struktur gelas, penyerapan ekstrinsik oleh atom-atom yang terdapat dalam material gelas yang dapat menyebabkan terjadinya dispersi. Pada gambar 2.9 dapat dianalisa bahwa kuantitas-kuantitas yang sangat kecil dari molekul-molekul air yang masuk kedalam saluran transmisi fiber optik yang bocor maupun yang masuk pada ujung penyambungan fiber, sehingga terjebak dalam gelas memberikan ion-ion OH- ke bahan, yang menunjukkan puncak-puncak penyerapan pada 0.95, 1.25, dan 1.39 µm didalam spectrum yang dapat dilihat, dengan puncak utama terjadi pada 1.39 µm , kandungan air yang khas dijaga dibawah 0.01 bagian perjuta, agar puncak-puncak ini tidak melebar dan menyatu untuk menjadi terlalu besar dalam spectrum rugi dari fiber yang dihasilkan, sehingga dapat menyebabkan terjadinya dispersi. Dispersi-dispersi pada saluran transmisi fiber optik tersebut adalah dispersi intermodal dan dispersi intramodal, dimana dispersi intramodal (kromatis) terdiri dari dispersi bahan dan dispersi waveguide


4.1.1 Analisa Perbandingan Terjadinya Dispersi Intermodal Pada Saluran Fiber Optik Step Index Terhadap Saluran Fiber Optik Graded Index Multimode 1.

Jika saluran fiber optik step index memiliki index bias inti n1 = 1.55 dan selisih index bias pada fiber ∆ = 0.0258 , tentukanlah dispersi per kilometer panjang dan total dispersi dalam suatu fiber sepanjang 12.5 km. Penyelesaian : Dik :

n1 = 1,55

∆ = 0,0258 Dit : Dispersi maksimum untuk 1 km dan Dispersi total sepanjang 12,5 km..? Jawab : Untuk suatu fiber sepanjang 1 km, dari persamaan (3-5), maka dispersi maksimumnya adalah :

∆t =

n1Z ∆ 1,55 x1000 x0,0258 = = 136,9 x10 − 9 = 136,9ns / km c ∆ − 1 3x108 x(1 − 0,0258)

Untuk panjang fiber 12,5 km, dispersi total adalah :

∆ t = ∆ t ( perkm) xZ = 136,9ns / kmx12,5km = 1711,25ns ≈ 1,71µs 2.

Jika saluran fiber optik graded index multimode memiliki index bias inti n1=1,55 pada tengah-tengah inti, dan selisih index bias pada fiber tersebut ∆ = 0,0258 tentukanlah dispersi maksimumnya perkilometer panjang, dan

dispersi totalnya pada saluran panjang fiber 12,5 km. Penyelesaian Untuk suatu fiber sepanjang 1 km, dari persamaan (3-7), maka dispersi maksimumnya adalah :


n1 Z∆2 1,55 x1000 x(0,0258) 2 ∆t = = = 0,43ns / km 8c1 8 x3 x10 8 Untuk fiber sepanjang 12,5 km, maka dispersi total adalah : ∆ t = ∆ t ( perkm) xZ = 0,43ns / kmx12,5km = 5,38ns Berdasarkan dua perhitungan diatas, maka dapat dianalisa bahwa dispersi yang terjadi pada saluran step index fiber jauh lebih besar, dibandingkan dengan dispersi yang terjadi pada saluran graded index yang setara, ini terutama disebabkan karena ketika sinar bergerak dari inti tengah ke tepi luar menurut alur zigzag, sinar akan lewat melalui suatu daerah dengan index bias yang mengecil, yang berakibat bahwa kecepatan fasanya membesar dengan bertambahnya jarak dari inti, sehingga kecepatan kelompok pada tepi luar adalah juga lebih cepat, ini kemudian mengecil ketika sinar dipantulkan kembali kearah sumbu inti, dan kemudian meningkat kearah luar pada sisi yang lain, ini memberikan kecepatan kelompok yang membesar dan mengecil secara bergantihan dan nilai rata-rata yang lebih tinggi daripada ragamragam dari orde yang lebih rendah yang merambat disepanjang fiber, hasilnya adalah suatu kecendrungan untuk rata-rata kecepatan-kecepatan kelompok dari ragam-ragam yang berbeda yang menghasilkan suatu angka disperse total yang jauh lebih rendah bagi fiber index-campuran.


4.1.2 Analisa Perbandingan Dispersi Bahan Yang Diakibatkan Oleh Silika Murni Terhadap Silika Yang Dicampur Jika fiber optik yang digunakan menggunakan sebuah sumber cahaya 0,8µm dengan lebar spektral 1,5 nm, berapakah besar dispersi bahan yang diakibatkan oleh silica murni dengan silica yang dicampur, yang terjadi pada saluran tersebut. Penyelesaian : 1.

Dari grafik dalam gambar 3.3 pada λo = 0,8µm , koefisien dispersi Dm didapat sebesar -0,15 ns/nm.km untuk suatu fiber yang dicampur, dengan Z saluran fiber yang digunakan pada LAN tersebut sepanjang 1km, maka dispersi bahan yang terjadi adalah ; ∆ t = Dm Zλ3dB = -0,15 ns/nm.km X 1km x 1,5 nm = -0,225 ns Untuk panjang fiber 12,5 km : ∆ t = Dm Zλ3dB = -0,15 ns/nm.km x 12,5 km x 1,5 nm = -2,8125 ns

2.

Dari grafik dalam gambar 3.3 pada λo = 0,8µm , koefisien dispersi Dm didapat sebesar -0,13 ns/nm.km untuk suatu fiber silika murni, dengan Z saluran fiber yang digunakan pada LAN tersebut sepanjang 1km, maka dispersi bahan yang terjadi adalah ; ∆ t = Dm Zλ3dB = -0,13 ns/nm.km X 1km x 1,5 nm = -0,195 ns


Untuk panjang fiber 12,5 km : ∆ t = Dm Zλ3dB = -0,13 ns/km.nm x 12,5 km x 1,5 nm = -2,4375 ns Berdasarkan 2 perhitungan dari perbandingan bahan fiber silica murni terhadap silica yang dicampur dan gambar 3.3 diatas, maka dapat dianalisa bahwa bahan fiber silika murni menghasilkan dispersi bahan yang lebih besar dibandingkan dengan bahan fiber silika yang dicampur, hal ini diakibatkan oleh koefisien dispersi Dm silika murni lebih besar dibandingkan dengan koefisien dispersi Dm silika campuran. Pada saluran transmisi fiber optik juga, perubahan dispersi sangat tergantung pada panjang saluran transmisi fiber optik itu sendiri. Semakin panjang saluran fiber optik maka semakin besar dispersi bahan yang terjadi pada saluran transmisi fiber optik tersebut dan begitupun sebaliknya, hal ini terjadi karena dispersi bahan berbanding lurus dengan panjang saluran transmisi fiber tersebut, sehingga menyebabkan terjadinya keterlambatan waktu pada saat pengiriman sinyal informasi. Pada gambar 3.3 dapat diperhatikan bahwa lengkung dispersi bahan ini menyilang nol dekat panjang gelombang sebesar 1,3 µm , oleh karena itu jika fiber optik yang digunakan dalam ragam tunggal (single-mode) pada panjang gelombang dekat 1,3 µm dispersi ini hampir-hampir dihilangkan (diabaikan).


4.1.3 Analisa Dispersi Waveguide Pada Saluran Fiber Optik 1.

Hitunglah dispersi waveguide total yang mempunyai panjang saluran fiber single-mode 12,5 km digunakan dengan sumber cahaya 1,3

yang mempunyai

lebar spectrum 6 nm. Penyelesaian Dik : Z

= 12,5 km

λ3dB = 6 nm Dit : Dispersi waveguided total….? Dimana Dw = 6,6 ps/nm.km ∆ t w = Dw Zλ3dB = 6,6 ps / nm.kmx12,5kmx6nm = 495 ps (atau 0,495 ns) Berdasarkan perhitungan diatas bahwa dispersi waveguide sangat tergantung pada panjang saluran fiber optik tersebut, semakin panjang saluran fiber optik, maka semakin besar dispersi waveguided yang terjadi pada saluran fiber optik tersebut, begitupun sebaliknya. Dan juga terjadinya dispersi waveguide sangat tergantung pada lebar spectral fiber optik tersebut, semakin lebar spectral pada saluran tersebut, maka semakin besar pula dispersi waveguided yang terjadi pada saluran fiber optik tersebut, begitupun sebaliknya.


4.2 Analisa Pengaruh Dispersi Total Terhadap Kecepatan Bit Maksimum Sebuah fiber optik ragam tunggal yang bekerja pada 1,3 µm mempunyai dispersi bahan total sebesar 2,81 ns dan dispersi waveguided total sebesar 0,495 ns, Tentukanlah lebar pulsa yang diterima dan laju bit maksimum kira-kira untuk fiber bila pulsa yang dipancarkan mempunyai lebar 0,5 ns. Dispersi intermodal tidak terjadi pada fiber single mode. Dik : ∆2t (imd ) = 0 (karena tidak terjadi pada fiber single mode)

∆2t (md ) = 2,81 ns ∆2t ( wgd ) = 0,495 ns t w = 0,5 ns Dit : Laju bit maksimum (B)…….?

∆ t (tot ) = ∆2t (imd ) + ∆2t (md ) + ∆2t ( wgd ) = 02 + 2,812 + 0,4952 = 2,85ns Lebar pulsa yang diterima dapat didekati dengan persamaan (3-14) : tr = t w + ∆ t (tot ) = 0,5 + 2,85 = 3,35ns = 0,00335µs Dan laju bit maksimum didapat dari persamaan (3-16) : Β≅

1 1 1 = = = 59,6 Mbit / s 5∆t 5tr 5 x0,00335

Berdasarkan perhitungan diatas dapat dianalisa bahwa dispersi total tidak dipengaruhi oleh dispersi intermodal, karena saluran yang digunakan adalah saluran fiber optik singlemode, dispersi total ini sangat dipengaruhi oleh dispersi bahan dan dispersi waveguide, semakin besar dispersi bahan dan dispersi waveguide yang dihasilkan maka semakin besar pula dispersi total yang dihasilkan, begitupun sebaliknya. Dispersi total ini sangat mempengaruhi kecepatan bit maksimum pada saluran


transmisi fiber optik komunikasi data tersebut, karena terlihat antara kecepatan bit maksimum berbanding terbalik terhadap dispersi, jadi semakin besar dispersi semakin kecil kecepatan bit maksimum pada saluran fiber optik. Begitupun sebaliknya. Dan juga dispersi yang mengakibatkan menyebarnya (spread) pulsa dalam daerah waktu, yang dengan demikian mengubah bentuknya sehingga pulsa menyatu dengan pulsa terdahulu dan yang betikutnya. Pulsa – pulsa ini dapat dipisahkan dengan menjauhkannya satu dari yang lain pada pemancar, tetapi ini berarti mengurangi laju bit maksimum. Pada beberapa laju bit yang tinggi, yang semua itu dibatasi oleh pengaruh-pengaruh dispersi.

4.3 Analisa Penggunaan Repeater Terhadap Pengaruh Dispersi / Km Pada Laju Bit maksimum Penulis mengambil data dari salah satu perusahaan Corning pada website

www.corning.com/cablesystems,

dimana

Corning

incorporated

telah

merancang suatu fiber inti terbagi-pagi, yang mempunyai dispersi waveguide lebih besar dibanding fiber single-mode yang standar. Pergeseran ini adalah

dispersi

waveguide zero dibawah 1550 nm yang beroperasi pada window/sistem. fiber ini, dikenal sebagai fiber dispersion-shifted non zero, mempunyai jumlah dispersi yang kecil di dalam 1550 nm yang beroperasi pada window/sistem. Jenis fiber ini secara luas digunakan untuk memancarkan berbagai channel data dengan kecepatan tinggi melalui fiber single mode didalam batas 1550 nm , Untuk lebih menganalisa dispersi waveguide dapat dilihat pada contoh perhitungan dibawah ini, Sebuah fiber optik memiliki ukuran sumber panjang gelombang pusat 1285nm-1330 nm, lebar spektral 4 nm, koefisien dispersi fiber maximum 3.3 ps/(nm.km), laju kecepatan data maksimum pada sistem 565 Mbit/s yang diinginkan, pelebaran pulsa fiber optik yang diijinkan 550 ps pada peralatan manufaktur, panjang fiber optik 40


km. berapa besar dispersi dan pengaruh dispersi terhadap kecepatan bit maksimum yang terjadi pada saluran tersebut serta penggunaan Jarak repeater pada saluran transmisi tersebut. Penyelesaian Dik : Z

= 40 km

λ3dB = 4 nm B (maks) yang diinginkan = 565 Mbit/s Dit : Dispersi total….? Dimana Dw = 3,3 ps/nm.km ∆ t = Dw Zλ3dB = 3,3 ps / nm.kmx40kmx4nm = 528 ps (0,528 ns) Ini adalah lebih kecil dari pada pelebaran pulsa maksimum oleh bagian perlengkapan manufakturing (550 ps). Dimana panjang fiber optik yang digunakan sebesar sebagai berikut.

Z = ∆ t / DW λ3dB = 550 ps /{(3,3 ps / nm.km) x(4nm)} = 41,7 km Bit (maks) yang dipengaruhi dispersi disepanjang fiber 41.7km adalah sebagai berikut. B(maks ) = 1 / 5∆ t = 1 / 5 x0,00055µs = 363,636 Mbit / s ≅ 364 Mbit / s

Jadi Kecepatan Bit maksimum berkurang dari yang dikehendaki, sehingga untuk memaksimumkan kecepatan bit tersebut, harus menggunakan Repeater pada jarak berdasarkan pengaruh dispersi ( ∆ t / km ), yang dapat menggunakan persamaan 3-20


∆ t (/ km) = 550 ps / 41,7 km = 13,189 ps / km(0,000013189 µs / km) Z= =

1 5 x∆ t xB (maks) / km

1 = 26,839km ≅ 27 km 5 x0,000013189 µs / kmx565

Jadi jarak repeater pada saluran transmisi ini tidak boleh lebih dari 27 Km. Untuk libeh jelasnya bisa dilihat pada gambar dibawah ini. Pemancar (Tx)

Z = 27km

Repeater (Tx/Rx) Z=

14.7km

Receiver (Rx)

Gambar 4.2. Aplikasi Repeater pada jarak saluran Fiber Sehingga dapat dianalisa dari perhitungan diatas bahwa penggunaan repeater pada dispersi maksimum yang diijinkan oleh manufaktur sebesar 550ps dengan panjang saluran 41,7 km tidak boleh lebih dari 27km sehingga kecepatan bit maksimumnya masih bisa terpelihara sekitar 565 Mbit/s pada komunikasi data tersebut.


BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan 1. Dispersi yang terjadi pada saluran fiber multimode step index

lebih besar

dibandingkan dengan dispersi yang terjadi pada saluran fiber optik multimode grade index, dimana berdasarkan perhitungan sebelumnya, dispersi multimode graded index didapatkan sebesar ( ∆ t = 0,43ns / km ) dan dispersi multimode step index didapatkan sebesar ( ∆ t = 136,9ns / km ). 2. Dispersi yang terjadi pada saluran fiber single mode yang terbuat dari bahan silika murni lebih besar dibandingkan dengan dispersi yang terjadi pada bahan yang terbuat dari silika yang dicampur, dimana berdasarkan perhitungan sebelumnya, dispersi bahan yang terbuat dari silika yang dicampur didapatkan sebesar ∆ t = −0,225ns dan dispersi bahan yang terbuat dari silika murni didapatkan sebesar ∆ t = −0,195ns . 3. Laju bit maksimum (Bmax) sangat dipengaruhi oleh dispersi, dimana pada perhitungan sebelumnya, kecepatan bit maksimum yang diinginkan sebesar 565 Mbit/s setelah mengalami dispersi sebesar 550 ps pada panjang fiber Z = 41.7 km, kecepatan bit maksimum tersebut menjadi 363 Mbit/s, sehingga untuk memaksimumkan kecepatan bit yang diinginkan sebesar 565 Mbit/s pada komunikasi data tersebut, harus dipasang sebuah repeater pada jarak tidak boleh lebih dari 27 km pada panjang saluran sebesar 41.7 km

V-2 BAB V. PENUTUP

5.2 Saran-saran 1. Pada penistalasian fiber optik diharapkan menghindari pembengkokkan pada saat pemasangan fiber optik dari instrument satu dengan yang lain ataupun dari pemancar (Tx) ke Penerima (Rx). Dengan tujuan menghindari terjadinya peningkatan dispersi pada saluran fiber optik tersebut. 2. Saluran transmisi fiber optik diharapkan selalu dijaga kebersihan maupun kemurnian dari saluran fiber optik tersebut atau diadakan pemeliharaan, pemeriksaan disepanjang saluran transmisi fiber optik tersebut. Dengan tujuan agar fiber optik tetap terjaga dengan baik dan terhindar dari gangguan dalam maupun

gangguan

luar

yang

semua

itu

dapat

pentransmisian data dari pemancar (Tx) ke penerima (Rx).

memperlambat

proses

DAFTAR PUSTAKA

Catur S, Wahyu, 1995, Optoelektronika, Bandung, Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik : Bandung Idris, Kamal, Ir. 1990. Komunikasi Elektronika (Dennis Roddy, John Coolen). Erlangga Jakarta Senior, John M. 1985, 1992. Optical Fiber Communications : Principles and Practice, Prentice Hall International (UK) Ltd, Widodo, Thomas Sri, 1995. Optoelektronika, Komunikasi Serat Optik, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.

LAMPIRAN II

LAMPIRAN III

LAMPIRAN IV

Typical Optical Fibre Cable Characteristics base on www.corning.com/cablesystems

No. 1 2 3 4

Characteristic Source Center Wavelength Range Source Spectral Width (SSW) Maximum Fiber Dispersion System Data Rate Allowable System Pulse Broadening at 5 Manufacturing 6 System Length

Value 1285 nm - 1330 nm 4 nm (FWHM) 3.3 ps/(nm•km) 565 MBit/sec 550 ps 40 km

ANALISIS DISPERSI SALURAN TRANSMISI FIBER OPTIK PADA KOMUNIKASI DATA

Recommend Documents