BAB IV PERHITUNGAN DAN PENGUKURAN MENGGUNAKAN OTDR SERTA ANALISA HASIL PERHITUNGAN DAN PENGGUKURAN TERHADAP RUGI-RUGI TRANSMISI
4.1
Analisa Perencanaan Instalasi Penentuan metode instalasi perlu dipertimbangkan dalam perencanaan suatu jaringan
telekomunikasi. Hal ini dimaksudkan agar dana yang akan dianggarkan dapat diperkirakan dan pekerjaan instalasi lebih terukur serta tepat sasaran. Analisa di maksud meliputi beberapa aspek seperti biaya operasional, kebutuhan material, arsitektur jaringan, serta pelaksanaan pekerjaan yang di dalamnya membahas resiko dan tingkat kesulitan dari pekerjaan instalasi di maksud. Berdasarkan perhitungan dana yang ada, pada aplikasi ini akan menggunakan Instalasi Serat Optik yang menggunakan HDPE (High Density Poly Ethylene). Dalam pekerjaan instalasi serat optik ini, akan diperhadapkan dengan penyambungan serta pelengkungan (bending) pada setiap tikungan yang menghubungkan antar HUT (Hub unit Transmission) berdasarkan rute yang telah ditentukan yaitu di sepanjang Mega Kuningan dan HUT 20. Standar pekerjaan instalasi untuk kelengkungan (bending) yang ditetapkan dan disepakati pada aplikasi penggelaran backbone transmisi ini adalah maksimum 20 kali outer diameter kabel. 4.1.1. Penentuan Rute Jaringan Jaringan akses transmisi serat optik yang dibangun dalam aplikasi menjangkau 2 lokasi HUT (Hub Unit Transmission) yaitu Mega Kuningan dan HUT 20. Bagian dari penggelaran jaringan akses transmisi akses serat optik pada aplikasi ini adalah pada jaringan akses dengan mengambil masing-masing 4 core pada HUT Mega Kuningan dan HUT 20 sebagai contoh yang mewakili pekerjaan instalasi keseluruhannya. Sebagai gambaran tentang luasnya pekerjaan jaringan akses transmisi serat optik aplikasi ini maka Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 akan menjelaskan panjang rute jaringan serta jumlah titik sambungan kabel, dan jumlah konektor sebagai parameter yang berpengaruh terhadap nilai redaman.
Tabel 4.1 Panjang Rute Jaringan Primer Berdasarkan Gambar Hasil Pemetaan Panjang
Link ONU
KFD
(Dari – Ke)
(core)
1
M. Kuningan – Hut 20
4
4.216
2
M. Kuningan – Hut 20
4
4.216
3
M. Kuningan – Hut 20
4
4.216
4
M. Kuningan – Hut 20
4
4.216
Core
rute (Km)
Tabel 4.2 Parameter Untuk Perhitungan Redaman Core
4.1.2
Grha XL
Jumlah Konektor
Jumlah Sambungan
1
M. Kuningan – Hut 20
2
0
2
M. Kuningan – Hut 20
2
0
3
M. Kuningan – Hut 20
2
0
4
M. Kuningan – Hut 20
2
0
Penentuan Interface Modul untuk sistem transmisi serat optik Untuk mengetahui kualitas dari suatu pekerjaan instalasi kabel pada jaringan akses
menggunakan teknologi serat optik, maka dapat dilakukan perhitungan dengan prosedur berikut: Jenis modul yang dipakai dalam instalasi ini adalah modul SLQ4 dengan spesifikasi sebagai berikut : Transmiter Type
= Laser
Fiber Type
= Ribbon type, Single Mode
Wavelength
= 1550 nm
Typical Optical Power (Ps) = - 12 dBm Receiver Sensitivity (PR) 4.1.3
= - 28 dBm
Menentukan Loss pada jaringan yang akan dibangun Berdasarkan data di atas, maka besar Link Power budget adalah selisih antara
Launch Power dan Receiver sensitivity seperti berikut :
Link loss budget = Launch Power (PS) - Receiver Sensitivity (PR) = (- 12 dBm) – (- 28 dBm) = 16 dB ( Dynamic Range) Rx
Tx 16 dB
Maksimum serat optik yang direkomendasikan =(DynamicRange)–(Safety Margin) = 16 dB – 3 dB = 13 dB Untuk mengetahui panjang total jaringan akses fiber yang dapat dijangkau oleh sistem, dapat ditentukan dengan perhitungan tanpa sambungan (splicing) dan konektor :
dB 13 = 65 km 0,2 dB / km 1 Drum kabel serat optik (1 Haspel) = 5 km, maka jumlah sambungan pada sistem jaringan yang akan dibangun adalah 65 km / 5 km = 13 kali penyambungan. Rugi – rugi konektor
= 2 x 0,5 dB = 1 dB
Rugi – rugi Sambungan = 13 x 0,05 dB = 0,65 dB Dari hasil tersebut, maka nilai loss untuk serat optik adalah Loss Serat Optik
= 13 dB – 1 dB – 0,65 dB = 11,35 dB .......................................(metode 1)
Panjang Serat Optik
= 11,35 dB / (0,2 dB/km) = 56,75 km
atau,
Loss Serat Optik
= 56,75 km = 11,35 dB ....................................(metode 2)
Jadi menurut modul
SLQ4, panjang rute penarikan kabel serat optik yang
direkomendasikankan adalah sejauh 56,75 km (serat optik loss adalah 11,35 dB). Bila hasil pengujian melebihi batas total redaman yang diijinkan, maka sistem yang dibangun memberikan hasil yang tidak baik dari sisi akses. Dengan perkataan lain, semakin besar nilai redaman yang terukur pada sistem maka akan memperpendek jangkauan akses transmisi. 4.2. Pengujian Dengan Alat Ukur Pemilihan dan penentuan jenis alat ukur akan sangat berpengaruh bagi kualitas suatu pekerjaan. Dalam pekerjaan instalasi kabel serat optik, peralatan instrumentasi yang digunakan untuk mengukur dan menguji kondisi kabel adalah OTDR (Optical Time Division Reflectometer) dan Power Meter. Pada penggelaran jaringan transmisi kabel serat optik di SKSO Mega Kuningan dan Hut 20 ini , akan di lakukan pengukuran end to end test dengan menggunakan alat ukur jenis OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) karena alat ini dapat mengukur nilai redaman kabel untuk setiap sambungan sekaligus dapat mengetahui lokasi kabel yang rusak (terputus) dengan mencantumkan jarak atau panjang kabel serta nilai redaman di titik putus tersebut
(data hasil
pengukuran pada Tabel 4.3) 4.2.1
Prinsip Kerja dan Metode Pangukuran Setiap alat ukur memiliki keunggulan yang berbeda-beda. Penentuan kapan
penggunaan jenis alat ukur harus disesuaikan dengan parameter dari alat ukur itu sendiri. Untuk memperoleh kinerja yang baik, maka pemahaman tentang alat ukur menjadi dasar sebelum melaksanakan pengukuran. A.
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) OTDR bekerja dengan memancarkan pulsa cahaya ke dalam kabel serat optik dan
kemudian mengukur level cahaya yang terpantul kembali ke OTDR. Ada dua jenis cahaya pantul (returned light) yang digunakan oleh OTDR untuk melakukan pengukuran, yaitu: 1. Fresnel Reflection Cahaya yang merambat pada dua material yang memiliki indeks bias berbeda akan mengalami pemantulan pada batas kedua material tersebut. Perubahan indeks bias (udara – gelas) yang besar terjadi pada :
• Kedua ujung serat optik. • Pada patahan serat optik. • Pada titik sambung (kadang-kadang). 2. Backscatter Pada saat cahaya merambat dalam serat optik, sebagian cahaya tersebut akan menumbuk partikel mikroskopis (disebut dopants) yang ada dalam bahan gelas mengakibatkan cahaya terhambur ke segala arah (Gambar 4.1). Fenomena ini disebut Rayleigh Scattering. Sebagian dari hamburan cahaya tersebut dihamburkan kembali ke sumber cahaya (disebut “Backscatter). Dopants tersebar secara merata di seluruh serat optik sebagai akibat proses pabrikasinya, dan efeknya dapat terjadi diseluruh bagian serat optik.
Gambar 4.1 Fenomena Backscatter Pengukuran dengan OTDR dilakukan dengan tiga cara, yakni : 1) Pengukuran kabel serat optik sebelum diinstalasi
Gambar 4.2 Teknik Pengukuran Kabel Sebelum Instalasi
2) Pengukuran kabel serat optik setelah diinstalasi
Gambar 4.3 Teknik Pengukuran Kabel Setelah Instalasi 3) Pengukuran redaman sambungan dengan OTDR Redaman sambungan rata-rata = ( nilai cara 1 + nilai cara 2 = ..........dB)
Gambar 4.4 Teknik Pengukuran Redaman Sambungan Dengan OTDR
Gambar 4.5 Contoh lembar kerja pada OTDR
B.
Power Meter Pengukuran redaman dengan menggunakan power meter membutuhkan ketelitian
serta pemahaman dalam hal mengkalibrasi. Berikut adalah metode kalibrasi pada saat memulai dan melakukan pengukuran : 1. Membersihkan kepala konektor (Patch Cord) dan sambungkan pada kedua alat ukur. 2. Menyalakan “Light Source” dan “Power Meter”, maka akan muncul angka-angka pada layar. Pilih parameter sesuai dengan spesifikasi kabel serat optik, kemudian tekan tombol “opt-out” sehingga nilai “input” akan muncul pada layar “Power Meter” 3. Mencatat nilai “input” tersebut pada lembar laporan. 4. Mengulangi langkah 1, 2 & 3 untuk sisi pengukuran yang lainnya. Setelah mengkalibrasi power meter, maka tahap selanjutnya adalah melakukan pengukuran redaman dari ujung ke ujung kabel serat optik (End-to-End Attenuation). Gambar 4.6 akan menjelaskan teknik pengukuran redaman dengan menggunakan power meter.
Gambar 4.6 Teknik Pengukuran Redaman Dengan Power Meter Pada aplikasi ini di lakukan pengukuran end to end test SKSO Mega Kuningan dan Hut 20 dengan menggunakan alat ukur OTDR (Optical Time Divison reflectometer) dan di ambil masing – masing 4 core untuk mewakili pekerjaan instalasi keseluruhannya.
4.3
Data Hasil Perhitungan dan Pengukuran 4.3.1
Draft Hitung Rute Pada Jaringan Primer Mega Kuningan – HUT 20 Metode perhitungan yang dipergunakan untuk menentukan nilai rugi-rugi pada
jaringan berdasarkan standar XL adalah sebagai berikut : Rugi-rugi Fiber optik
: 0,2 (dB/km) x .........(km)
Rugi-rugi konektor
: 0,5 (dB)
Rugi-rugi penyambungan : 0,05 (dB) Margin
= .......(dB)
x ...(Jumlah konektor) . =.........(dB) x ...(Jumlah sambungan) = ........(dB)
: 3 dB
(dB)
Redaman peralatan pasif : 2 dB
(dB)
+
Total rugi-rugi pada sistem adalah ...................................................(dB) A. (Berdasarkan Gambar Rute Jaringan) Hasil Perhitungan pada Mega Kuningan dan HUT 20
-
Rugi-rugi Fiber optik
: 0,2 (dB/km) x 4.216 (km)
= 0.843(dB)
Rugi-rugi konektor
: 0,5 (dB)
x2
= 1
(dB)
x0
= 0
(dB)
: 3 dB
= 3
(dB)
Redaman peralatan pasif : 2 dB
= 2
(dB)
Rugi-rugi penyambungan : 0,05 (dB) Margin
Total rugi-rugi pada sistem adalah
+
= 6.843(dB)
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan berdasarkan Rute Jaringan POR T
HITUNGAN END
PENGUKURAN OTDR
LENGTH
TOTAL LOSS
LENGTH
TOTALLOSS
(km)
(dB)
(km)
(dB)
4.215
6.843
4.215
HUT 1
20
4.889
Sebagai bahan penunjang dalam menganalisa serta menentukan kualitas serat optik untuk digunakan sebagai media transmisi, maka pada bahasan ini dilampirkan data pengukuran dan pengujian kabel serat optik dengan metode pengukuran end to end test yang menggunakan alat ukur jenis OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).
Adapun pengambilan data tersebut dilakukan dengan mengambil sampel pada SKSO HUT Mega Kuningan dan Hut 20 (Pancoran) seperti terlampir pada Tabel 4.4 SKSO Mega Kuningan dan HUT 20 (PANCORAN) Pengukuran dengan OTDR pada core 1
Pengukuran dengan OTDR pada core 2
Pengukuran dengan OTDR pada core 3
Pengukuran dengan OTDR pada core 4
Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Kabel Serat di Mega Kuningan dan Hut 20 PORT
S-R-C
1
OTDR RESULT
CONNECT TO:
LENGTH
TOTAL LOSS
NE MODULE
SLOT
TX/RX
8-1-1
4,216
1,434
X
X
X
X
2
8-1-2
4,216
0,875
X
X
X
X
3
8-1-3
4,216
1,316
X
X
X
X
4
8-1-4
4,216
4,889
X
X
X
X
4.4. ANALISA KUALITAS TRANSMISI SERAT OPTIK BERDASARKAN HASIL PEMBACAAN OTDR -
Rute Jaringan SKSO HUT Mega Kuningan dan HUT 20 (PANCORAN)
Berdasarkan hasil pembacaan OTDR – FO core 1 Diketahui
:
Total Loss
= 1,434 dB
Total Span
= 4,216 Km
maka, T. Loss / T. Span (dB/Km) % Transmisi = log-x = log-1
= 1,434 /4,216 = 0,3401 dB/Km
(dB/Km) 10 0,3401x10 3 / 10
= 0,99992169 atau % transmisi adalah 99,992169 % % loss sistem = 100 % - 99,992169 % = 0,007831 % Berdasarkan hasil pembacaan OTDR – FO core 2 Diketahui
:
Total Loss
= 0,875 dB
Total Span
= 4,216 Km
maka, T. Loss / T. Span (dB/Km) % Transmisi = log-x = log-1
= 0,875/4,216 = 0,2075 dB/Km
(dB/Km) 10 0,2075x10 3 / 10
= 0,99995222
atau % transmisi adalah 99,995222 % % loss sistem = 100 % - 99,995222 % = 0,004778 % Berdasarkan hasil pembacaan OTDR – FO core 3 Diketahui
:
Total Loss
= 1,316 dB
Total Span
= 4,216 Km
maka, T. Loss / T. Span (dB/Km) % Transmisi = log-x = log-1
= 1,316/4,216 = 0,3121 dB/Km
(dB/Km) 10 0,3121x10 3 / 10
= 0,99992813 atau % transmisi adalah 99,992813 % % loss sistem = 100 % - 99,992813 % = 0,00 7187% Berdasarkan hasil pembacaan OTDR – FO core 4 Diketahui
:
Total Loss
= 4,889 dB
Total Span
= 4,216 Km
maka, T. Loss / T. Span (dB/Km) % Transmisi = log-x = log-1
= 4,889/4,216 = 1,1596 dB/Km
(dB/Km) 10 1,1596x10 3 / 10
= 0,99973302 atau % transmisi adalah 99,973302 % % loss sistem = 100 % - 99,973302 % = 0,026698 % Tabel 4.5. menggambarkan rugi-rugi transmisi pada setiap link berdasarkan hasil pengukuran OTDR yang menggunakan persamaan : % Transmisi = log-x
(dB/Km) 10
Tabel 4.5 % Rugi-Rugi Pada Sistem Berdasarkan hasil pengukuran OTDR (Mega Kuningan dan Hut 20) PORT 1 2 3 4
S-R-C 8-1-1 8-1-2 8-1-3 8-1-4
OTDR RESULT % LOSS TRANSMISI SYSTEM 99,992169 0,007831 99,995222 0,004778 99,992813 0,00 7187 99,973302 0,026698
CONNECT TO: NE X X X X
MODULE SLOT TX/RX X X X X X X X X X X X X
Nilai redaman pada suatu jaringan transmisi menggunakan akses serat optik bergantung pada panjang rute (panjang kabel serat optik), rugi-rugi penyambungan, rugi-rugi konektor, bending dan rugi-rugi akibat bahan dari serat optik itu sendiri. Hasil pengujian dan pengukuran dengan OTDR menjelaskan bahwa khusus untuk Rute SKSO HUT Mega Kuningan dan HUT 20 core 2, memberikan hasil yang paling baik dari sisi akses (kualitas transmisi) dibandingkan dengan lokasi jaringan akses serat optik lainnya, dimana nilai redaman yang tercatat antara link SKSO HUT Mega Kuningan dan HUT Hut 20 core 2 lebih kecil bila dibandingkan dengan jaringan akses lainnya yaitu sebesar 0,875 dB. Hasil perencanaan Link Loss Budged, diperoleh nilai toleransi redaman pada sistem transmisi untuk lokasi SKSO Mega Kuningan dan Hut 20 = 6,843 dB. Sementara hasil pengujian dan pengukuran dengan OTDR menunjukkan hasil yang relatif lebih kecil dari toleransi atau batas redaman yang diijinkan (dapat di lihat dari tabel 4.3). Selisih nilai memang terjadi karena berdasarkan perhitungan standar XL, rugi-rugi akibat bending tidak dapat dinyatakan sebagai standarisasi. Kita hanya dapat menganalisa bahwa instalasi kabel dengan minimum jari-jari kelengkungan yang nilainya adalah 10 kali outer diameter kabel memberikan tambahan nilai redaman maksimum 0,1 dB/km (Sumber PT.XL). Hal ini dapat di lihat dari Grafik Loss terhadap jari-jari kelengkungan (bending) yang diperoleh dari [2]
Farrel Gerald, Dr. Optical
Communications Systems, Dublin Institute Of Technology. 2002 sebagai berikut :
Gambar 4.7 Grafik Macrobending Loss terhadap jari-jari kelengkungan Pada penerapan aplikasi ini serat optik yang di gunakan adalah jenis Fujikura single Mode 72 core, dimana diameter kabelnya sebesar 13 mm. Jika diambil minimum jari-jari kelengkungan 10 kali diameter Outer kabel = 10 x 13 mm = 130 mm, maka sesuai tabel di atas akan memberikan nilai redaman (Loss) < 0,001 dB karena untuk jari-jari kelengkungan = 80 mm akan memberikan Loss sebesar 0,001 dB. Sementara untuk kasus bending pada instalasi yang diterapkan pada aplikasi ini adalah lebih besar dari nilai yang ditetapkan yakni 20 kali outer diameter kabel = 20 x 13 mm = 260 mm, sehingga kemungkinan nilai rugi-rugi yang ditimbulkan akibat bending sangat kecil pengaruhnya. Nilai rugi-rugi ini, dapat juga dilihat dari perhitungan di bawah ini : Dengan mengambil nilai jari-jari kelengkungan 50 mm yaitu dengan Mac# number sebesar 0,001 dB/m, maka dengan rumus : Loss = exp [ 8,5 – 519 x Dmm
1 xMac#
3
] dB/m 3
1 = exp [8,5 – 519 x 260 ] dB/m 1550x0,001 = exp [8,5 – 519 x 260 x 0,268] dB/m = exp [8,5 – 36163,92] dB/m = exp [-36155,42] dB/m = 10
36155, 42
dB/m
0 dB/m
Terlihat bahwa dari perhitungan dengan jari-jari kelengkungan 50 mm menunjukkan nilai redaman yang sangat kecil yaitu sebesar 10
36155, 42
dB/m
0 dB/m , sehingga dengan jari-jari
kelengkungan sebesar 20 kali outer diameter kabel = 20 x 13 mm = 260 mm pada aplikasi penggelaran jaringan SKSO ini akan menunjukkan nilai redaman yang sangat kecil. Dengan demikian untuk lokasi SKSO HUT Mega Kuningan dan Hut 20, memberikan hasil yang baik dan tidak menunjukkkan adanya kesalahan pelengkungan (bending) pada saat proses instalasi. Jika pada saat pengukuran dengan menggunakan OTDR masih di temukan redaman total (Total Loss) yang sangat besar maka kemungkinan terjadi adanya kesalahan penyambungan ataupun kesalahan pelengkungan pada saat instalasi, sehingga harus di lakukan penyambungan ulang ataupun pelengkungan kembali untuk perbaikan kualitas jaringan yang dibangun. Seperti penjelasan sebelumnya, maka dapat disimpulkan bahwa selisih nilai redaman pada sistem terjadi bukan karena salah penyambungan, melainkan faktor lain yang dapat terjadi dan mempengaruhi seperti redaman akibat bahan dari serat optik (proses pabrikasi dalam pembuatan serat optik), konektor, sisipan redaman akibat modul pasif, kotoran (debu pada saat penyambungan) dan kemungkinan bending meskipun pengaruhnya kecil sekali karena dalam aplikasi ini batasan minimum yang dipakai lebih besar dari standar Electronic Industries Association (EIA) / Telecommunication Industries Association (TIA) yakni 20 kali Outer diameter kabel. Penjelasan lain yang dapat diuraikan dalam pembahasan berikut dan sangat mempengaruhi proses perambatan cahaya dalam inti serat optik adalah penentuan sudut masuk sinar yang dinyatakan dalam Numerical Aperture. Bila batasan ini dilanggar maka sebagian dari sinar (cahaya) akan dipantulkan keluar inti, akibatnya informasi yang dibawa oleh gelombang cahaya akan mengalami pelemahan dalam inti disepanjang saluran sehingga nilai redamannya dapat bertambah dan berpengaruh bagi kualitas transmisi pada jaringan telekomunikasi yang dibangun.
