BAB 2 KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Kajian Pustaka Menurut sepengetahuan peneliti bahwa kabel serat optik sangat kurang dalam pengetahuannya terhadap masyarakat . Bahkan terhadap pegawai telkom akses yang baru saja memulai pengembangan pemasangan serat optik .Serat optik itu sendiri masih belum semua ter-instalasi di Indonesia sampai sekarang. Hal tersebut perangkat transmisi ini harus di pasang ulang seutuhnya karena kabel tembaga yang menjadi transmisi sebelumnya sangat berbeda dengan serat optik , mulai dari Optical Line Terminal (OLT), Fiber Termination Management (FTM), Optical Distribution Cabinet (ODC), Optical Distribution Point (ODP), Optical Termination Point (OTP), dan Optical Network Termination (ONT). Perangkat tersebut merupakan perangkat baru yang hanya mendukung jaringan serat optik. Ada beberapa kendala dalam penelitian ini yang diataranya : minimnya informasi dalam teori serat optik , sulitnya mendapatkan informasi atau kesulitan memahami istilah dalam serat optik dikarenakan tidak jarang setiap daerah memiliki istilah yang berbeda untuk perangkat serat optik , dan kurangnya dana dalam penelitian. Diharapkan makalah ini dapat membantu penelitian-penelitian yang akan mendatang dan karena kurangnya informasi selayaknya penelitian ini dapat di kembangkan di waktu yang akan mendatang.
2.2 Landasan Teori 2.2.1 Serat Optik Serat optik (Fiber Optic/FO) merupakan media transmisi atau pandu gelombang cahaya yang berbentuk silinder, yang dikembangkan di akhir tahun 1960-an sebagai jawaban atas perkembangan sistem komunikasi yang semakin lama membutuhkan kapasitas (bandwidth) yang besar dengan laju transmisi yang tinggi. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena mempunyai spektrum yang
sangat
sempit.
Media
transmisi FO sudah
menggantikan
eranya
5
media (copper) dengan alasan bahwa FO memiliki kelebihan, yaitu : informasi ditransmisikan dengan kapasitas (bandwidth) yang tinggi karena murni terbuat dari
kaca
dan
plastik
maka sinyal tidak
terpengaruh
pada
gelombang
elektromagnetik dan frekuensi radio. Sementara itu, media tembaga dapat dipengaruhi oleh interferensi gelombang elektromagnetik dan media tanpa kabel (wireless) dipengaruhi oleh frekuensi radio. FO
terbuat dari bahan dielektrik
berbentuk seperti kaca. Di dalam fiber inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan sehingga dapat diterima di ujung unit penerima (receiver). Dengan kelebihan yang dimiliki ini maka FO sudah banyak digunakan sebagai tulang punggung (backbone) jaringan telekomunikasi. Dari segi penggunaan, FO dibagi dalam dua jenis, yaitu single mode dan multi mode. Perbedan dari jenis tersebut adalah bahwa single mode memiliki ukuran inti yang kecil, sumber sinar laser, kapasitas tidak terbatas (unlimited bandwidth), dan jarak yang jauh ( > 60 km ), sedangkan multi mode memiliki ukuran inti yang lebih besar, sumber sinar laser (Light Emitting Diodes/LED), kapasitas terbatas (limited bandwidth), jarak yang dekat (sekitar 300 – 500 m) . Struktur dasar fiber optic terdiri dari tiga bagian yaitu core (inti), cladding (kulit), dan buffer (pelindung) atau coating (mantel). Core dan cladding terbuat dari kaca sedangkan buffer atau coating terbuat dari plastik supaya fleksibel. Serat optik terdiri dari dua jenis yaitu serat optik kabel dan serat optik plastik (Fiber Optic Plastic/FOP). Serat optik kabel banyak digunakan untuk transmisi jarak jauh sementara FOP hanya digunakan untuk komunikasi jarak pendek. FO banyak dibuat dari bahan kaca atau bahan silika (SiO2) yang biasanya diberi doping untuk menaikkan indeks biasnya. FOP tidak jauh berbeda dengan serat optik kabel, hanya saja serat optik kabel dilengkapi dengan kevlar untuk penguat serat optik sedangkan FOP tidak.
6
2.2.2 Struktur Serat Optik Secara umum struktur FO dibagi atas tiga bagian. Berikut penjelasan struktur serat optik.
1. Inti (Core) Inti FO terbuat dari bahan plastik atau kaca halus yang berkualitas tinggi dan tidak mengalami perkaratan (korosi). Struktur ini merupakan bagian utama dari FO karena perambatan cahaya terjadi pada bagian inti.
2. Selongsong (Cladding) Selongsong merupakan lapisan yang dilapiskan pada inti sebagai selubung inti FO. Selongsong ini juga terbuat dari bahan yang sama dengan inti tetapi indeks biasnya berbeda dari indeks bias teras. Tujuan dibuat indeks bias berbeda agar cahaya selalu dipantulkan kembali ke inti oleh permukaan slongsongnya dan memungkinkan cahaya tetap berada di dalam FO.
3. Jaket Pelindung (Coating) Jaket pelindung digunakan untuk melindungi FO dari munculnya retakan-retakan awal pada permukaannya, sebuah lapisan plastik yang sangat lembut ditambahkan di bagian luar. Lapisan pembungkus tambahan ini disebut sebagai buffer primer (dapat disebut dengan coating atau buffer saja), dan penggunaannya untuk memberikan pelindungan mekanis; bagian ini tidak terlibat dalam proses transmisi cahaya di dalam FO seperti terlihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Skema Bagian Penyusun Fiber Optik Plastik (Keiser, 1991: 26)
7
2.2.3 Jenis Serat Optik Jenis FO dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu :
1. Single Mode Serat single mode mempunyai ukuran diameter inti yang sangat kecil yaitu sekitar 4-10 μm dan diameter selongsong sebesar 125 μm. Secara teori serat ini hanya dapat mentransmisikan sinyal dalam satu mode, karena hanya dapat mentransmisikan sinyal pada mode utama, maka serat single mode dapat mencegah terjadinya dispersi kromatik. Oleh karena itu FO single mode cocok untuk kapasitas besar dan komunikasi FO jarak jauh.
2. Multi Mode Pada panjang gelombang operasi tertentu, jika FO mentransmisikan sinyal dalam berbagai mode, disebut serat multi mode. Serat multi mode biasanya memiliki diameter inti sekitar 50 – 70 μm dan diameter selongsong sepanjang 100 – 200 μm. Jenis serat ini biasanya memiliki tampilan transmisi yang buruk, kapasitas yang sempit dan kapasitas transmisi yang kecil.
2.2.4 Pelemahan Lekukan Kabel Pelemahan lekukan kabel pada FO digolongkan menjadi dua jenis. Berikut penjelasan golongan lekukan kabel pada FO.
1. Macrobend (Lekukan Skala Makro/Skala Besar) Lekukan tajam pada sebuah kabel FO dapat menyebabkan timbulnya pelemahan daya yang cukup serius, dan lebih jauh lagi kemungkinan terjadinya kerusakan mekanis (pecahnya FO). Cahaya yang diperlihatkan dalam Gambar 2.2
8
memiliki sudut datang yang melebihi sudut kritis, dan karenanya dapat merambat secara aman di dalam inti FO. Garis normal selalu mengarah tegak lurus terhadap permukaan inti (bidang batas inti-mantel).
Gambar 2.2 Keadaan Normal (Sumber: Crisp dan Elliot, 2006: 63) Sekarang jika inti dilengkungkan, seperti dalam Gambar 2.3, maka garis normal akan berubah arahnya mengikuti permukaan inti. Akibatnya, cahaya yang tadinya merambat dengan sudut aman, kini tidak seperti pada posisi awal. Jika sudut datangnya menjadi kurang dari sudut kritis dan mengakibatkan cahaya dapat menembus inti dan keluar dari FO.
Gambar 2.3. Keadaan Saat Terjadi Lekukan (Sumber: Crisp dan Elliot, 2006: 63) Lekukan yang tajam oleh sebab itu harus dihindarkan. Seberapa tajam lekukan yang dikatakan tajam ini harus dilihat pada spesifikasi kabel FO yang bersangkutan, karena semua informasi mengenai batasan-batasan mekanis dan
9
pelemahan daya kabel ada di dalam spesifikasi tersebut. Akan tetapi, mengetahui batasan umum yang berlaku untuk masalah lekukan kabel ini sering kali sangat membantu. Semakin tajam (dan semakin kecil jari-jari) kelengkungan, maka semakin besar pelemahan daya yang timbul. Pelemahan daya karena lekukan FO sebenarnya dapat dimanfaatkan untuk banyak hal melalui dua cara: dengan memanfaatkan peningkatan hilang (loss) yang terjadi di dalam fiber dan memanfaatkan cahaya yang lolos dari FO.
2. Microbend (Lekukan Skala Mikro/Skala Kecil) Permasalahan lekukan skala mikro pada prinsipnya menimbulkan efek yang sama dengan macrobend, hanya saja ukuran lekukan dan penyebab terjadinya berbeda. Jari-jari lekukan yang timbul dalam kasus ini adalah sama dengan atau kurang dari garis-tengah sebuah FO (Gambar 2.4).
Gambar 2.4 Perbedaan Laju Penyusutan Dapat Menimbulkan Lekukan Mikro Permasalahan microbend (lekukan mikro) pada umumnya muncul di dalam proses manufaktur. Penyebab yang biasa dijumpai adalah perbedaan laju pemuaian (dan penyusutan) antara FO dan lapisan-lapisan pelindung luarnya (jaket). Ketika kabel FO terlalu dingin, lapisan jaket maupun bagian inti/selongsong akan mengalami penyusutan dan memendek. Jika bagian inti/selongsong menyusut lebih lambat dari lapisan jaketnya, maka bagian inti/selongsong akan bergeser dari posisi relatifnya semula dan hal ini dapat menimbulkan lekukan-lekukan padanya. Fenomena inilah yang dikenal sebagai permasalahan microbend. Dengan bersikap sangat selektif dalam memilih kabel
10
FO yang akan digunakan, masalah microbend lebih mudah dihindarkan daripada masalah macrobend, karena banyak FO di pasaran dewasa ini dapat mengakomodir kisaran suhu kerja yang sangat lebar, yaitu -55oC hingga +85oC.
2.2.5 Perangkat Serat Optik Dari segi bentuk dan fungsinya, perangkat serat optik terdiri dari dua belas perangkat. Berikut ini deskripsi dua belas perangkat tersebut.
1. Patch Cord Fiber Optic Patch cord adalah kabel FO dengan panjang tertentu yang sudah terpasang konektor di ujungnya. digunakan untuk menghubungkan antar perangkat atau ke koneksi telekomunikasi. Patch cord adalah kabel serat indoor yang dipakai hanya untuk di dalam ruangan saja. Ada yang simplex (satu inti) dan ada pula yang duplex (dua inti), single mode dan multi mode. Patch cord mempunyai banyak sekali jenis konektor, karena masing-masing perangkat / alat yang digunakan mempunyai tipe yang berbeda pula disesuaikan dengan kebutuhan sehari-hari.
Gambar 2.5 Patch Cord Fiber Optic
11
2. Fiber Optic Adapter
Gambar 2.6 Fiber Optic Adapter Fiber Optik Adapter digunakan untuk penyambung/menghubungkan kabel FO satu dengan yang lain. jika penyambungan dilakukan terhadap kabel FO yang memiliki konektor berbeda maka disebut fiber optic adapter.
3. FC Fiber Optic Adapter Tersedia dalam jenis single mode dan multimode, Ada tiga jenis bentuk serat optik FC (Fiber Connector/perangkai serat) adapter, yaitu tipe persegi, tunggal dan ganda tipe D. Semua serat optik FC adapter dengan rumah (housing) logam dan lengan (sleeves) terbuat dari keramik.
4. SC Adapter Fiber Optik Tersedia dalam jenis single mode dan multi mode, simplex, dan duplex. SC (Subscriber Connector/perangkai layanan) adapter FO dengan perumahan (housing) plastik, ada berbagai jenis warna: 1) biru untuk PC single mode, 2) hijau untuk APC single mode, dan 3) multi mode beige untuk PC. Semua FO SC adapter adalah jenis flange. Single mode adapter adalah dengan lengan zirkonia, sementara serat multi mode adaptor dengan lengan perunggu.
12
5. LC Fiber Optik Adapter Adapter FO LC (Lucent Connector/perangkai cahaya) semua rumah (housing) terbuat dari dua jenis plastik : ada simpleks LC adapter dan adapter LC duplex. FO adapter LC warna sama dengan FO SC adapter, namun perbedaannya dari fungsi pemancaran kabel cahaya yang dibiaskan.
6. ST Fiber Optik Adapter Adapter FO ST (Straight Tip/ujung lurus) memiliki semua jenis ulir, dengan perumahan (housing) terbuat dari dua jenis logam : single mode dengan lengan zirkonia
dan
yang
multi
mode
adalah
dengan
lengan
perunggu.
7. Joint Closure
Gambar 2.6 Joint Closure Joint Closure adalah box tempat untuk menaruh hasil sambungan dari FO. Sebagai contoh : Jika ada kabel FO putus karena terpotong atau terbakar maka kabel tersebut disambung (splicing) dan hasil sambungan ditaruh di closure. Untuk kapasitas closure bervariasi mulai dari: (1) closure 6 core, (2) closure 12 core, (3) closure 24 core, (4) closure 48 core, hingga (5) closure 256 core.
13
8. Splitter Optic
Gambar 2.6 Splitter Optic Splitter merupakan komponen pasif yang dapat memisahkan daya optik dari satu input serat ke dua atau beberapa output serat. Splitter pada PON (Passive Optical Network) dikatakan pasif sebab optimasi tidak dilakukan terhadap daya yang digunakan terhadap pelanggan yang jaraknya berbeda dari mode splitter, sehingga sifatnya diam (idle) dan cara kerjanya membagi daya optik sama rata dan biasanya splitter mempengaruhi kualitas sambungan. Jenis-jenis splitter pembagiannya atau distribusinya dalam sambungan antara lain : 1)
1 : 2 (tanpa back up) ;
2)
1 : 4 (tanpa back up) ;
3)
1 : 8 (tanpa back up) ;
4)
1 : 16 (tanpa back up) ;
5)
1 : 32 (tanpa back up) ;
6)
2 : 2 (dengan back up) ;
7)
2 : 4 (dengan back up) ;
8)
2 : 8 (dengan back up) ;
9)
2 : 16 (dengan back up) ; dan
10) 2 : 32 (dengan back up).
14
9. Optical Termination Box (OTB)
Gambar 2.7 Optical Termination Box (OTB) Optical Termination Box (OTB), berfungsi sebagai pendistribusian serat seperti FDF yang menampung maksimum 72 core. OTB juga digunakan untuk menghubungkan kabel serat optik indoor maupun outdoor dan patch cord.
10. Pigtail
Gambar 2.8 Pigtail Pigtail adalah sepotong kabel yang hanya memiliki satu buah konektor diujungnya, pigtail akan disambungkan dengan kabel serat yang belum memiliki konektor. Biasanya kabel pigtail di-install di OTB (Optical Distribution Box) dan
15
disambung (splicing) dengan tarikan kabel optik yang gelondongan (Loose tube cable / Tight buffered cable) dan pigtail merupakan salah satu cabel dengan warna.
11. Fiber Node Fiber node merupakan titik terminasi antara jaringan optik dengan jaringan koaksial. Fiber node berupa perangkat opto elektronik yang berfungsi untuk mengubah sinyal optik yang berasal dari distribution hub menjadi sinyal elektrik untuk diteruskan ke rumah rumah pelanggan melalui kabel koaksial dan sebaliknya. Fiber node sendiri adalah salah satu device yang berhubungan dengan teknologi HFC (Hibrid Fiber Coaxial) dan dan diaplikasikan sebagai TV Kabel.
Gambar 2.9 Pigtail
16
12. Splicer
Gambar 2.10 Splicer Penyambungan kabel optik dikenal dengan istilah splicing. Dalam penyambungan FO diperlukan alat khusus, yaitu splicer. Terdapat dua metode dalam penyambungan optik yaitu : fusion splicing dan mechanical splicing. Fusion splicing memiliki redaman lebih kecil yaitu sekitar 0.1 dBm dibanding Mechanical splicing yang mencapai 0.5 sampai 0.75 dbm di setiap sambungannya. Fusion splicing melakukan penyambungan dengan cara menyelaraskan / meluruskan kedua ujung serat optik yang ingin disambung, memanaskan dan melebur nya hingga menjadi 1 bagian yang tersambung. Fusion splicer menggunakan nichrome wire (teknik lama), atau CO2 laser atau pun gas api untuk meleleh kan serat optik yang ingin disambung. Seiring canggihnya teknologi terdapat fusion splicer yang mampu melakukan splicing sampai 24 core bersamaan. Umumnya biaya yang harus ditanggung adalah harga per core (satu sisi) rate nya sekitar Rp50.000,00 itu diluar jasa penarikan kabel dan aksesoris pendukung seperti pigtail, Box ODF dan lainnya.
17
2.2.6 Keuntungan Serat Optik Penggunaan serat optik memiliki berbagai keuntungan, terutama di bidang telekomunikasi sudah berevolusi. Mengapa? Karena dibandingkan dengan sistem konvensional menggunakan kabel logam (tembaga) biasa, serat optik memiliki : 1. Less expensive – Beberapa mil kabel optik dapat dibuat lebih murah dari kabel tembaga dengan panjang yang sama. 2. Thinner – Serat optik dapat dibuat dengan diameter lebih kecil (ukuran diameter kulit dari serat sekitar 100 μm dan total diameter ditambah dengan jaket pelindung sekitar 1 – 2 mm) daripada kabel tembaga, dan juga karena serat optik membawa light (cahaya) maka tentunya memiliki light weight (berat yang ringan). Maka kabel serat optik mengambil tempat yang lebih kecil di dalam tanah. 3. Higher carrying capacity – Karena serat optik lebih tipis dari kabel tembaga maka kebanyakan serat optik dapat dibundel ke dalam sebuah kabel dengan diameter tertentu maka beberapa jalur telepon dapat berada pada kabel yang sama atau lebih banyak saluran televisi pada televisi kabel dapat melalui kabel. Serat optik juga memiliki bandwidth yang besar ( 1 dan 100 GHz, untuk multimode dan single-mode sepanjang 1 Km). 4. Less signal degradation – Sinyal yang loss pada serat optik lebih kecil (kurang dari 1 dB/km pada rentang panjang gelombang yang lebar) dibandingkan dengan kabel tembaga. 5. Light signals – Tidak seperti sinyal listrik pada kabel tembaga, sinyal cahaya dari satu serat optik tidak berinterferensi dengan sinyal cahaya pada serat optik yang lainnya di dalam kabel yang sama, juga tidak ada interferensi elektromagnetik. Ini berarti meningkatkan kualitas percakapan telepon atau penerimaan televisi juga tidak ada 6. Low Power – Karena sinyal pada serat optik mengalami loss yang rendah, transmitter dengan daya yang rendah dapat digunakan dibandingkan dengan
18
sistem kabel tembaga yang membutuhkan tegangan listrik yang tinggi, hal ini jelas dapat mengurangi biaya yang dibutuhkan. 7. Digital signals – Serat optik secara ideal cocok untuk membawa informasi digital dimana berguna secara khsusus pada jaringan komputer. 8. Non-flammable – Karena tidak ada arus listrik yang melalui serat optik, maka tidak ada resiko bahaya api. 9. Flexibile – Karena serat optik sangat fleksibel dan dapat mengirim dan menerima cahaya, maka digunakan pada kebanyakan kamera digital fleksibel untuk tujuan : 1. Medical imaging, pada bronchoscopes, endoscopes, laparoscope, colonofiberscope (dapat dimasukkan ke dalam tubuh manusia sehingga citranya dapat dilihat langsung dari luar tubuh). 2. Mechanical imaging, memeriksa pengelasan didalam pipa dan mesin 3. Plumbing, memeriksa sewer lines.
2.2.7 Penggunaan Serat Optik dalam Kehidupan Sehari-hari Penerapan serat optik memiliki berbagai manfaat dan kegunaan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut uraian manfaat dan kegunaan serat optik. 1. Digunakan dalam dunia penyiaran televisi dimana sinyal siaran diubah dalam bentuk digital dan dikirimkan melalui kabel FO yang dipasang pada studio TV. Dengan demikian penggunaan FO sangat efektif karena menghemat tempat penyimpanan kabel dalam gedung studio TV, tahan terhadap gelombang elektromagnetik sehingga informasi aman dan yang terpenting mampu menyimpan sejumlah besar informasi siaran. 2. Sebagai aplikasi LAN (Local Area Network) yang lebih efektif dan mempunyai kapasitas yang besar terutama untuk sekolah, rumah sakit, dan kantor. 3. Dipakai dalam teknologi telepon kabel karena FO memungkinkan terbentuknya jaringan yang sangat luas dalam dunia komunikasi dan sistem
19
informasi sehingga peralihan dari kabel tembaga ke FO akan membawa perubahan pada masyarakat dalam mengakses informasi dengan cepat. 4. Mengembangkan saluran FO bawah air. Upaya ini merupakan terobosan baru bagi dunia komunikasi karena memberikan peluang bagi benua lain untuk mendapatkan akses data yang cepat dari suatu tempat yang terpisah oleh samudera. 5. Memperlancar transmisi satelit yang seringkali mengalami gangguan dalam penerimaan informasi di permukaan bumi. FO dipakai sebagai relay pada alat-alat komunikasi di bumi yang dapat mengirimkan data dalam jumlah besar dengan cepat. 6. Dalam dunia kedokteran, kabel FO dipakai untuk operasi dengan menggunakan laser dan juga dipakai sebagai bahan fiberscope, yaitu alat untuk
melihat
organ-organ pada
tubuh
manusia
tanpa
melakukan
pembedahan. 7. Dalam dunia industri, FO dipakai sebagai sensor yang memonitor struktur fisik material yang berbeda-beda. Dalam hal ini, FO dipasang pada material misalnya pada bahan pesawat terbang bahkan pada bahan pesawat luar angkasa, sehingga sekecil apapun kerusakan material pada perangkat tersebut dapat dideteksi oleh para ilmuwan.
