2.7
Bandwidth yang dinyatakan dalam persen seperti ini biasanya digunakan
untuk menyatakan bandwidth antena yang memiliki band sempit narrow band. Sedangkan untuk band yang lebar broad band biasanya digunakan definisi rasio
antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah.
2.4 Antena Isotropis
Antena isotropis merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Karena itu
dikatakan pola radiasi antena isotropis berbentuk bola. Antena ini tidak ada dalam dunia nyata dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan
menganalisa stuktur antena yang lebih kompleks. Gambar menunjukkan Gambar 2.7 antena isotropis.
Gambar 2.7 Antena Isotropis[1]
2.5 Antena Directional
Berdasarkan direktivitasnya, antena unidirectional dibagi menjadi antena unidirectional
dan antena omnidirectional. Antena unidirectional adalah antena
x z
y
Universitas Sumatera Utara
yang memancarkan dan menerima sinyal hanya dari satu arah. Sedangkan antena omnidirectional
adalah antena yang memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah.
2.5.1 Antena Unidirectional
Antena unidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari satu arah. Hal ini ditunjukkan dengan bentuk pola radisinya yang terarah. Antena
unidirectional mempunyai kemampuan direktivitasnya yang lebih dibandingkan
jenis – jenis antena lainnya. Kemampuan direktivitas ini membuat antena ini lebih banyak digunakan untuk koneksi jarak jauh. Dengan kemampuan direktivitas ini
membuat antena mampu mendapatan sinyal yang relatif kecil dan mengirimkan sinyal lebih jauh. Umumnya antena unidirectional mempunyai spesifikasi gain
tinggi tetapi beamwidth kecil. Hal ini menguntungkan karena kecilnya beamwidth menyebabkan berkurangnya derau yang masuk ke dalam antena. Semakin kecil
bidang tangkapan aperture, semakin naik selektivitas antena terhadap sinyal wireless
yang berarti semakin sedikit derau yang ditangkap oleh antena tersebut. Beberapa macam antena unidirectional antara lain antena Yagi-Uda, antena
parabola, antena helix, antena log-periodic, dan lain – lain. Gambar 2.8 memperlihatkan beberapa contoh antena unidirectional.
Gambar 2.8 Contoh Antena Unidirectional[6]
Universitas Sumatera Utara
2.5.2 Antena Omnidirectional
Antena omnidirectional memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah dengan daya pancar yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas,
gain antena omnidirectional harus memfokuskan dayanya secara horizontal, dengan mengabaikan pola pancaran ke atas dan ke bawah. Dengan demikian,
keuntungan dari antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak dan biasanya digunakan untuk posisi pengguna yang melebar.
Kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi interferensi. Antena jenis ini biasanya digunakan untuk posisi penglanggan
yang melebar. Direktivitas antena omnidirectional berada dalam arah vertikal. Bentuk pola radiasi antena omnidirectional digambarkan seperti bentuk kue donal
dengan pusat berimpit. Kebanyakan antena ini mempunyai polarisasi vertikal, meskipun tersedia juga polarisasi horizontal. Antena omnidirectional dalam
pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks.
2.6 Prinsip Dasar Komunikasi Serat Optik
Serat optik bekerja berdasarkan hukum snellius tentang pemantulan sempurna. Pemantulan cahaya atau pembiasaan cahaya yang terjadi sangat
bergantung pada saat cahaya menyentuh permukaan atau masuk ke inti serat fiber optic
. Salah satu contoh tentang adanya pembiasaan cahaya ini, misalnya pada saat kita sedang berada di tepi kolam renang dan melihat ke dalam dasar kolam
renang tersebut. Sekilas akan terlihat bahwa kolam renang tersebut sepertinya dangkal dan air tenang, namun apa yang kita lihat tentang kedalaman air danau
Universitas Sumatera Utara
tersebut berbeda dengan keadaan yang sebenarnya. Begitu juga tentang keberadaan tangga pada saat kita melihat, belum tentu tangga tersebut berada pada
posisi sebenarnya. Hal ini terjadi karena adanya pembiasaan cahaya, dimana menurut ilmu fisika tentang cahaya, jika cahaya jatuh pada medium yang berbeda
indeks biasnya, cahaya tersebut akan dibiaskan dan sudut datang dari sinar laser yang dikirimkan pada serat optik dapat memungkinkan untuk mengatur seberapa
efisiensi sinar laser tersebut sampai pada tujuan. Gelombang cahaya di arahkan melalui inti dari fiber optic tersebut, sama seperti gelombang radio yang diarahkan
melalui kabel koaksial. Sinar laser pada serat optik di arahkan hingga ke ujung dari fiber optic tersebut dengan memanfaatkan prinsip dari pemantulan cahaya di
dalam inti serat optik. Perkembangan teknologi telekomunikasi memungkinkan penyediaan
sarana telekomunikasi dalam biaya relatif rendah, mutu pelayanan tinggi, cepat, aman, dan juga kapasitas besar dalam menyalurkan informasi. Seiring dengan
perkembangan telekomunikasi yang cepat maka kemampuan sistem transmisi dengan menggunakan teknologi serat optik semakin dikembangkan, sehingga
dapat menggeser penggunaan sistem transmisi konvensional dimasa mendatang, terutama untuk transmisi jarak jauh. Dampak dari perkembangan teknologi ini
adalah perubahan jaringan analog menjadi jaringan digital baik dalam sistem switching
maupun dalam sistem transmisinya. Hal ini akan meningkatkan kualitas dan kuantitas informasi yang dikirim, serta biaya operasi dan pemeliharaan lebih
ekonomis. Sebagai sarana transmisi dalam jaringan digital, serat optik berperan sebagai pemandu gelombang cahaya. Serat optik dari bahan gelas atau silika
dengan ukuran kecil dan sangat ringan dapat mengirimkan informasi dalam jumlah besar dengan rugi-rugi relatif rendah. Dalam sistem komunikasi serat
optik, informasi diubah menjadi sinyal optik cahaya dengan menggunakan
Universitas Sumatera Utara
sumber cahaya LED atau Diode Laser. Kemudian
dengan dasar hukum pemantulan sempurna, sinyal optik yang berisi informasi dilewatkan sepanjang serat sampai pada
penerima, selanjutnya detektor optik akan mengubah sinyal optik tersebut menjadi sinyal listrik kembali.
2.6.1 Pemantulan Sempurna
Pematulan dalam sistem komunikasi serat optik yang digunakan adalah pemantulan sempurna. Perambatan cahaya dalam serat optik dapat merambat
dalam medium dengan tiga cara yaitu : a. Merambat Lurus
b. Dibiaskan c. Pemantulan
Pemantulan cahaya dalam serat optik ditunjukkan pada Gambar 2.9, yaitu pada saat refraksi, sudut kritis dan pemantulan sempurna [7].
Gambar 2.9 Pemantulan dan Pembiasan Cahaya[7]
Universitas Sumatera Utara
Pemantulan refraksi secara umumnya dapat ditunjukkan pada Gambar 2.10. Pada refraksi ini medium yang digunakan adalah cermin. Cahaya yang
dipantulkan melalui cermin dapat dilihat pada sudut datang dan sudut refraksi.
Gambar 2.10 Pemantulan Refleksi Pada Cermin[7]
Cahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih besar padat ke materi dengan indeks bias lebih kecil tipis maka akan bergerak menjauhi
sumbu tegak lurus garis normal. Sudut datang lebih kecil daripada sudut bias. Cahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih kecil tipis ke materi
dengan indeks bias lebih besar padat maka akan bergerak mendekati sumbu tegak lurus garis normal. Sudut datang lebih besar daripada sudut bias.
Pembiasan pada cahaya ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11
Pembiasan Refraksi [7]
Refractive Index Indeks bias Bila gelombang cahaya merambat melalui
material, tidak dalam vacum, maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacum [8].
2.8 atau
2.9 Dimana:
c = kecepatan cahaya dalam vacum 3 x 10
8
ms. n = refractive index index of refraction atau indeks bias.
V = kecepatan rambat cahaya dalam material.
2.6.2 Hukum Snellius
Hukum Snelius digunakan sebagai hukum dasar dari prinsip pembiasaan cahaya atau optik. Hal ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.12. Pada gambar ini
tampak bahwa nilai-nilai dari indeks. Pada hukun Snellius ini dapat disampaikan tiga bagian penting dari pengertian hukum Snellius yaitu [8]:
a. Cahaya merambat lurus dalam suatu medium.
b. Cahaya dapat dirubah arahnya dengan menggunakan kaca atau permukaan
licin. c.
Cahaya yang dipantulkan ke cermin membentuk sudut datang yang sama dengan sudut pantul.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12 Hukum Snellius[9]
n1 Sin = n2 Sin r 2.10
n1n2 I1r1
I2r2 I3r3 = 90° = sudut kritis
I4=r4 Dimana :
n : Indeks bias v : Kecepatan perambatan cahaya di medium
c : Kecepatan perambatan cahaya diruang hampa
Ada dua kondisi dalam pembiasan yaitu : 1.
Bila sinar datang dari medium tipis kemedium lebih padat, maka sinar akan di biaskan mendekati garis normal. Dalam hal ini sudut bias lebih
kecil dari sudut datang. 2.
Bila sinar datang dari medium padat kemedium lebih tipis, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Dalam hal ini sudut bias lebih besar
dari sudut datang. Sudut kritis dalam pembiasaan adalah sudut datang cahaya dengan kondisi dimana harga diperbesar samapai suatu nilai
tertentu sehingga seluruh cahaya datang dipantulkan secara total, hal
Universitas Sumatera Utara
demikian merupakan kondisi ideal untuk mentransmisikan cahaya dalam serat optik [9].
2.6.3. Perambatan Cahaya
Perambatan cahaya terdiri dari beberapa mode dalam medium yang sama yaitu [8] ;
a. Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejumlah lintasan yang
berbeda. b.
Lintasan cahaya yang berbeda-beda ini disebut mode dari suatu serat optik. c.
Ukuran diameter core menentukan jumlah mode yang ada dalam suatu serat optik.
d. Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode disebut serat optik
multimode e.
Serat optik yang mempunyai hanya satu mode saja diesbut serat optik single mode. Serat optik single mode memiliki ukuran core lebih kecil.
Gambar 2.13
Propagasi Cahaya Pada Serat Optik[9] Gambar diatas dapat dirumuskan dengan persamaan [9].
Universitas Sumatera Utara
2.11
Dimana NA=
Numerical Aperture n1=
Indeks bias core n2=
Indeks bias cladding n0=
Indeks bias pelepasan
Perambatan cahaya pada komunikasi serat optik ditunjukkan pada Gambar 2.13. Perambatan cahaya atau propagasi cahaya dapat dilakukan dalam
beberapa bentuk bagian, dapat dilihat bahwa propagasi cahaya dibiasakan dan dipantulkan pada sebuah bentuk kerucut.
2.7 Struktur dan Jenis Serat Optik
Struktur dasar serat optik terdiri dari beberapa bagian yaitu, core, cladding
dan coating atau buffer. Setiap bagian memiliki fungsinya masing- masing.
1. Core
Core merupakan inti dari serat optik yang terbuat dari bahan kuarsa
dengan kualitas sangat tinggi. Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini. Memiliki
diameter 10 mm-50 mm, dan ukuran core sangat mempengaruhi karateristik serat optik [10].
2. Cladding
Cladding ini terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil dari
core dan merupakan selubung dari core. Hubungan indeks bias cladding
Universitas Sumatera Utara
dan core akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core mempengaruhi besarnya sudut kritis[10].
3. Coating
Coating terbuat dari bahan plastik dan berfungsi untuk melindungi serat
optik dari kerusakan. Struktur dasar serat optic dapat ditunjukkan pada Gambar 2.14 [10].
Gambar 2.14 Struktur Dasar Serat Optik[10]
Jenis-jenis serat optik dapat dapat dibedakan menjadi beberapa bagian, diantaranya adalah [10]:
a. Step Index Multimode
1. Index core konstan.
2. Ukuran core besar dan dilapisi cladding yang sangat tipis.
3. Penyabungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar.
4. Terjadi disperse.
5. Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah.
Pada gambar di bawah ini dapat dilihat bahwa index core yang digunakan adalah tetap atau konstan dengan ukuran core besar, kemudian
penyambungan untuk jenis optik ini terbilang mudah. Jenis Serat optik step index
dapat ditunjukkan pada Gambar 2.14 [10].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Serat Optik Step Indeks[11]
b. Graded Indxs Multimode
Cahaya merambat karena difraksi yang terajdi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat optik. Jenis serat optik
graded index multimode dapat ditunjukkan pada Gambar 2.15 [10].
Gambar 2.16 Jenis Serat Optik Graded Index Multimode[11]
Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias
yang berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan berangsur-angsur turun sampai kebatas core cladding dan dispersi dalam
jenis serat optik ini minimum. c.
Step Indeks Multimode Serat optik SI Singlemode memiliki diameter core yang sangat
kecil dibandingkan ukuran claddingnya. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik. Digunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
transmisi data dengan bit rate tinggi. Jenis serat optik Step Indeks Multimode
ditunjukkan pada Gambar 2.16 [10].
Gambar 2.17 Jenis Serat Optik Step Indeks Multimode[11]
Universitas Sumatera Utara
BAB III PERENCANAAN
MACRO OUTDOOR BASE TRANSCEIVER STATION DI BATAM
3.1 Perencanaan BTS Fiber Optik
