Pendahuluan Single Mode Fiber

BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

2.1 Pendahuluan

Sekitar satu dekade yang lalu, keseluruhan dari sistem komunikasi elektronik menggunakan kabel tembaga, seperti kabel berpilin, kabel koaksial, dan penyearah gelombang yang berjenis tembaga. Komunikasi dapat terlaksana dengan mengirim sinyal elektronik yang dibawa dengan kabel tembaga atau penyearah gelombang. Saat ini, media komunikasi terbaru telah diperkenalkan, yaitu serat optik. Pada komunikasi serat optik, sinyal elektrik dirubah menjadi sinyal cahaya. Walaupun ada terdapat perbedaan antara sinyal cahaya dengan sinyal komunikasi elektrik, keduanya terletak pada karakteristik gelombang elektromagnetik[1].

2.2 Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dihasilkan dari perubahan medan magnet den medan listrik secara berurutan, dimana arah getar vektor medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus. Terjadinya gelombang elektromagnetik yaitu pertama, arus listrik dapat menghasilkan menginduksi medan magnet. Ini dikenal sebagai gejala induksi magnet. Peletak dasar konsep ini adalah Oersted yang telah menemukan gejala ini secara eksperimen dan dirumuskan secara lengkap oleh Ampere. Gejala induksi magnet dikenal sebagai Hukum Ampere[2]. Universitas Sumatera Utara Kedua, medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan menginduksi medan listrik dalam bentuk arus listrik. Gejala ini dikenal sebagai gejala induksi elektromagnet. Konsep induksi elektromagnet ditemukan secara eksperimen oleh Michael Faraday dan dirumuskan secara lengkap oleh Joseph Henry. Hukum induksi elektromagnet sendiri kemudian dikenal sebagai Hukum Faraday-Henry[2]. Dari kedua prinsip dasar listrik magnet di atas dan dengan mempertimbangkan konsep simetri yang berlaku dalam hukum alam, James Clerk Maxwell mengajukan suatu usulan. Usulan yang dikemukakan Maxwell, yaitu bahwa jika medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan listrik maka hal sebaliknya boleh jadi dapat terjadi. Dengan demikian Maxwell mengusulkan bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu dapat menghasilkan menginduksi medan magnet. Usulan Maxwell ini kemudian menjadi hukum ketiga yang menghubungkan antara kelistrikan dan kemagnetan. Jadi, prinsip ketiga adalah medan listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dapat menghasilkan medan magnet. Prinsip ketiga ini yang dikemukakan oleh Maxwell pada dasarnya merupakan pengembangan dari rumusan hukum Ampere. Oleh karena itu, prinsip ini dikenal dengan nama Hukum Ampere-Maxwell[2]. Dari ketiga prinsip dasar kelistrikan dan kemagnetan di atas, Maxwell melihat adanya suatu pola dasar. Medan magnet yang berubah terhadap waktu dapat membangkitkan medan listrik yang juga berubah-ubah terhadap waktu, dan medan listrik yang berubah terhadap waktu juga dapat menghasilkan medan magnet. Jika proses ini berlangsung secara kontinu maka akan dihasilkan medan Universitas Sumatera Utara magnet dan medan listrik secara kontinu. Jika medan magnet dan medan listrik ini secara serempak merambat menyebar di dalam ruang ke segala arah maka ini merupakan gejala gelombang. Gelombang semacam ini disebut gelombang elektromagnetik karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam ruang[2]. Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat atau panghantar seperti antena menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan kecepatan cahaya, panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing- masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan : Ep = H x f[1]…………………………………………………………….. 2.1 di mana : Ep adalah energi foton; H ialah konstanta Planck = 6.626 × 10 −34 J·s ; dan f adalah frekuensi gelombang. Propagasi gelombang elektromagnetik biasanya terdiri dari frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambat gelombang. Universitas Sumatera Utara

2.2.1 Prinsip Gelombang Elektromagnetik

Hertz mencoba membuat rangkaian pemancar sederhana dengan bantuan trafo untuk memperkuat tegangan dan kapasitor sebagai penampung muatannya. Karena ada arus pergeseran pada gap pemancar, diharapkan ada radiasi gelombang elektromagnetik yang akan dipancarkan. Karena secara teori, dari percikan yang muncul akan dihasilkan gelombang elektromagnetik. Alhasil, pada rangkaian loop penerima yang hanya berupa kawat berbentuk lingkaran yang tanpa diberikan sumber tegangan apapun, ternyata muncul percikan listrik pada gap-nya. Ini membuktikan ada listrik yang mengalir melalui radiasi suatu benda.yang akhirnya terhantarkan ke loop. Karena merasa belum puas, Hertz mencoba untuk menghitung frekuensi pada loop[3]. Ternyata frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan ini terbuktilah adanya radiasi gelombang elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV[3].

2.2.2 Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar 2.1 spektrum elektromagnetik disusun berdasarkan panjang gelombang diukur dalam satuan meter mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai Universitas Sumatera Utara ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray[4]. Gambar 2.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik Contoh spektrum gelombang elektromagnetik adalah [2] : 1.Gelombang Radio Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan- muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi. 2.Gelombang mikro Gelombang mikro microwaves adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis. Gelombang mikro Universitas Sumatera Utara juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR Radio Detection and Ranging RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat gelombang elektromagnetik c = 3 x 10 8 ms, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan. 3.Sinar Inframerah Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10 -4 sampai 10 -1 m. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum amperemeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah. Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul- molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. 4.Cahaya tampak Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4x10 -7 m untuk cahaya violet ungu sampai 7x10 -7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adalah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran. Universitas Sumatera Utara 5.Sinar ultraviolet Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombang 10 -8 m-10 -7 m gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi. 6.Sinar X Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz, panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm. 7.Sinar Gamma Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh.

2.2.3 Spektrum Elektromagnetik

Spektrum optik cahaya atau spektrum terlihat atau spektrum tampak adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 Universitas Sumatera Utara sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm atau dalam frekuensi 790-400 terahertz. Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik. Warna pencampuran seperti pink atau ungu seperti pada Gambar 2.2 tidak terdapat dalam spektrum ini karena warna-warna tersebut hanya akan didapatkan dengan mencampurkan beberapa panjang gelombang[4]. Gambar 2.2 Spektrum Elektromagnetik Meskipun spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya, Tabel 2.1 memberikan batas kira-kira untuk warna-warna spektrum. Universitas Sumatera Utara Tabel 2.1 Spektrum dan Panjang Gelombang No. Warna Panjang Gelombang 1. ungu 380-450 nm 2. biru 450-495 nm 3. hijau 495-570 nm 4. kuning 570-590 nm 5. jingga 590-620 nm 6. merah 620-750 nm

2.2.4 Panjang Gelombang

Panjang gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola gelombang. Biasanya memiliki denotasi huruf Yunani lambda λ. Dalam sebuah gelombang sinus, panjang gelombang adalah jarak antara puncak ke puncak seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3[5]. Gambar 2.3 Panjang Gelombang Axis x mewakilkan panjang, dan I mewakilkan kuantitas yang bervariasi misalnya tekanan udara untuk sebuah gelombang suara atau kekuatan listrik atau medan magnet untuk cahaya, pada suatu titik dalam fungsi waktu x. panjang gelombang λ memiliki hubungan inverse terhadap frekuensi f, jumlah puncak untuk melewati sebuah titik dalam sebuah waktu yang diberikan[5]. Universitas Sumatera Utara Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. Ketika berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa, kecepatan ini adalah kecepatan cahaya c, untuk sinyal gelombang di udara, ini merupakan kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah: [5]........................................................................................................2.2 dimana : λ = panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang elektromagnetik. c = kecepatan cahaya dalam vakum = 299,792.458 kms ~ 300,000 kms = 300,000,000 ms f = frekuensi gelombang

2.3 Cahaya Optik

Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang elektromagnetik. Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 x 10 8 ms. Sifat-sifat cahaya adalah sebagai berikut[1]: a Dapat mengalami pemantulan refleksi b Dapat mengalami pembiasan refraksi c Dapat mengalami pelenturan difraksi d Dapat dijumlahkan interferensi e Dapat diuraikan dispersi Universitas Sumatera Utara f Dapat diserap arah getarnya polarisasi g Bersifat sebagai gelombang dan partikel

2.3.1 Refraksi pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu[6]: a. Mendekati garis normal Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air. b. Menjauhi garis normal Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara. Syarat-syarat terjadinya pembiasan adalah sebagai berikut : 1 cahaya harus melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya; 2 cahaya datang tidak tegak lurus terhadap bidang batas sudut datang lebih kecil dari 90 o . Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens 1629-1695 : “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.” Universitas Sumatera Utara Secara matematis dapat dirumuskan : n = c v [1]……….………………………………………………………… 2.3 dimana : n = indeks bias c = laju cahaya dalam ruang hampa 3 x 10 8 ms v = laju cahaya dalam zat Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 dan nilainya untuk beberapa zat ditampilkan pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Indeks Bias Beberapa Medium yang berbeda Medium n = c v Udara Hampa 1,0000 Udara pada STP 1,0003 Air 1,333 Es 1,31 Alkohol Etil 1,36 Gliserol 1,48 Benzena 1,50 Kaca Kuarsa Lebur 1.46 Kaca Korona 1,52 Api cahayakaca flinta 1,58 Lucite atau plexiglass 1,51 Garam dapur Natrium Klorida 1,53 Berlian 2,42 Sebuah benda yang berada dalam air terlihat dari udara sepertinya berada pada kedalaman yang lebih dangkal dari kedalaman benda yang sebenarnya. Radiasi sinar tampak, atau cahaya, dari matahari sangat penting terhadap sistem kehidupan di lautan. Cahaya ini menyediakan energi yang dibutuhkan oleh arus laut dan angin untuk bersirkulasi. Konversi energi cahaya tersebut menjadi energi panas membantu pembentukan lapisan tipis air hangat di dekat permukaan laut Universitas Sumatera Utara global, yang mendukung sebagian besar kehidupan laut. Lebih signifikan lagi, transmisi cahaya di air laut sangatlah penting untuk produktivitas di lautan[6]. Sejumlah cahaya yang masuk ke atmosfer, akan direfleksikan ketika menyentuh permukaan laut. Hal ini tergantung dari kondisi air itu sendiri. Jika air laut tenang dan tidak banyak gelombang atau riak, maka akan lebih sedikit cahaya yang direfleksikan. Jika kondisi air bergolak dengan banyak gelombang, maka akan lebih banyak cahaya yang direfleksikan[6]. Cahaya yang berpenetrasi di permukaan akan direfraksikan karena perbedaan kecepatan akibat perbedaan kerapatan media antara udara dengan air. Cahaya merambat lebih cepat di media air dibandingkan dengan media udara. Refraksi ini dijelaskan oleh Hukum Snellius yang menyebutkan bahwa hubungan antara sudut datang θ1 dan θ2 dijelaskan oleh persamaan 2.4[6]. [6]……………………………………………………2.4 Dimana v1 dan v2 adalah kecepatan gelombang pada media tertentu, sedangkan n1 dan n2 merupakan indeks refraksi. Refraksi muncul ketika gelombang cahaya melewati media yang memberikan indeks refraksi yang berbeda-beda. Pada batas di antara media, fase kecepatan gelombang cahaya berubah, sehingga menyebabkan perubahan arah. Panjang gelombangnya dapat meningkat maupun berkurang, tetapi frekuensinya cenderung tetap. Sebagai contoh, sebuah berkas cahaya akan direfraksi ketika memasuki dan meninggalkan gelas, dan ini merupakan indikator adanya Universitas Sumatera Utara perubahan dalam indeks refraksi. Indeks refraksi udara adalah 1,003, sedangkan indeks refraksi air adalah 1,33[6]. Ketika sebuah objek diletakkan dalam gelas dengan posisi setengah terendam, maka objek tersebut akan terlihat membengkok di permukaan air. Ini disebabkan oleh pembengkokan cahaya ketika berkas cahaya tersebut meninggalkan air ke udara dan ditangkap oleh mata kita sebagai garis pandang yang lurus. Garis pandang mata yang posisinya lebih tinggi memperlihatkan posisi objek yang lebih tinggi daripada posisi yang sebenarnya. Ini memperlihatkan objek berada pada kedalaman yang lebih dangkal dibandingkan yang sebenarnya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4[6]. Gambar 2.4 Refraksi Cahaya Secara skematik, refraksi cahaya biasanya diwakili oleh gambar arah cahaya yang mendekati ataupun menjauhi normal. Cahaya akan dibelokkan mendekati normal ketika cahaya memasuki medium yang lebih rapat dibandingkan medium datangnya Gambar 2.5[6]. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.5 Refraksi Mendekati dan Menjauhi Garis Normal Sementara cahaya akan dibelokkan menjauhi garis normal, ketika cahaya tersebut memasuki medium yang lebih renggang dibandingkan medium datangnya[6]..

2.3.2 Difraksi Cahaya

Jika muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang, maka gelombang ini akan mengalami lenturan sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di belakang celah tersebut. Peristiwa ini dikenal dengan difraksi. Pada Gambar 2.6 terlihat bahwa difraksi merupakan pembelokan cahaya di sekitar suatu penghalang suatu celah[8]. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.6 Difraksi Cahaya pada Celah Tunggal

2.3.3 Dispersi Cahaya

Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromarik putih menjadi cahaya-cahaya monokromatik me, ji, ku, hi, bi, ni, u pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan. Hal ini membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari harmonisasi berbagai cahaya warna dengan berbeda-beda panjang gelombang[9]. Gambar 2.7 Dispersi Cahaya Deretan warna yang tampak pada layar disebut spektrum warna. Dispersi cahaya terjadi karena setiap warna cahaya mempunyai indeks bias yang berbeda- beda. Cahaya merah mempunyai indeks bias terkecil sedangkan cahaya ungu mempunyai indeks bias terbesar sehingga cahaya merah mengalami deviasi penyimpangan terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar[9]. Universitas Sumatera Utara

2.4 Multiplexing

Multiplexing adalah teknik menggabungkan beberapa sinyal secara bersamaan pada suatu saluran transmisi. Di sisi penerima, pemisahan gabungan sinyal tersebut sesuai dengan tujuan masing-masing disebut Demultiplexing. Dalam multiplexing, perangkat yang digunakan disebut Multiplexer atau disebut juga dengan istilah TransceiverMux. Receiver atau perangkat yang melakukan Demultiplexing disebut dengan Demultiplexer atau disebut juga dengan istilah Demux seperti terlihat pada Gambar 2.8[10]. Gambar 2.8 Multiplexing Gambar 2.8 menyatakan fungsi multiplexing secara umum. Multiplexer mengkombinasikan me-multiplex data dari n input dan mentransmisi melalui kapasitas data link yang tinggi. Demultiplexer menerima aliran data yang di- multiplex pemisahan demultiplex dari data tersebut tergantung pada saluran dan mengirimnya ke line output yang diminta. Multiplexing terdiri dari beberapa jenis, antara lain sebagai berikut[10]: 1. Time Division Multiplexing TDM 2. Frequency Division Multiplexing FDM 3. Wavelength Division Multiplexing WDM

2.4.1 Time Division Multiplexing TDM

Universitas Sumatera Utara Time Division Multiplexing seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9 merupakan sebuah proses pentransmisian beberapa sinyal informasi yang hanya melalui satu kanal transmisi dengan masing-masing sinyal di transmisikan pada periode waktu tertentu[11]. Akan ada beberapa sinyal informasi yang akan masuk ke dalam Multiplexer dari TDM, sinyal-sinyal tersebut memiliki bit rate yang rendah dengan sumber sinyal yang berbeda-beda. Ketika sinyal tersebut memasuki Multiplexer, maka sinyal akan melalui sebuah switch rotary yang menyebabkan sinyal informasi yang sebelumnya telah disampling itu akan dibuat berubah-ubah tiap detiknya. Hasil Output dari switch ini adalah merupakan gelombang PAM Pulse Amplitude Modulation yang mengandung sample-sample dari sinyal informasi yang periodik terhadap waktu[11]. Setelah melalui multiplex, sinyal kemudian ditransmisi dengan membagi- bagi sample infomasi berdasar Hold TimeJumlah Kanal. Kanal transmisi ini merupakan sebuah kanal dengan rangkaian yang disinkronisasikan. Kanal sinkron ini dibutuhkan untuk membangun tiap kelompok dari sample dan membagi sample-samle tepat ke dalam frame nya. Ketika sinyal transmisi memasuki demultiplexer, gabungan sinyal yang ber-bit-rate tinggi sinyal transmisi dibagi- bagi kembali menjadi sinyal informasi seperti sinyal informasi awal yang ber-bit- rate rendah. Kemudian akan ada rotary switch pula disana yang akan mengarahkan sinyal-sinyal ke tujuan masing-masing dari sinyal itu. Pada multiplexer terdapat filter yang berfungsi melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah, dan pada demultiplexer akan terdapat filter yang bertujuan untuk Universitas Sumatera Utara mendapatkan sinyal keluaran yang akan sama dengan sinyal informasi inputnya[11]. Gambar 2.9 Time Division Multiplexing TDM Contoh sistem untuk wireline telephone network dijelaskan pada bagian berikut. Di Amerika bagian utara terdapat suatu sistem wireline untuk telephone system yang menggunakan proses TDM, yakni T1. Gelombang suara dari percakapan telepon di-sample sekali setiap 125 msec, dan tiap sample di-convert menjadi 8 bit data digital. Dengan menggunakan teknik ini, kecepatan transmisi Universitas Sumatera Utara 64000 bitssec dibutuhkan untuk mentransmisikan suara tersebut. T1 line sebenarnya merupakan sebuah channel yang mampu mentransmisikan pada kecepatan 1,544 Mbitsec. Kecepatan transmisi ini lebih besar dibanding kabel telepon pada umumnya, sehingga TDM digunakan untuk mengijinkan sebuah T1 line untuk membawa 24 sinyal suara yang berbeda. Dengan satu frame terdiri dari 193 bit, maka kecepatan tiap framenya[11]: s Mbit me bitsperfra µ 125 sec 544 , 1 193 = [11] Tiap frame tersebut kemudian dibagi menjadi 24 slot sinyal suara dengan 8 bit digital code. TDM digunakan karena alasan biaya; semakin sedikit kabel yang digunakan dan semakin simple receiver yang dapat dipakai untuk mentransmisikan data dari banyak sumber utnuk banyak tujuan membuat TDM lebih murah dibanding yang lain. TDM juga menggunakan bandwith yang lebih sedikit daripada Frequency Division Multiplexing FDM. Dengan lebar bandwith yang kecil, membuat bitrate semakin cepat, namun daya yang digunakan semakin besar[11].

2.4.2 Frequency Division Multiplexing FDM

Frequency Division Multiplexing FDM adalah teknik menggabungkan banyak saluran input menjadi sebuah saluran output berdasarkan frekuensi. Jadi total bandwith dari keseluruhan saluran dibagi menjadi sub-sub saluran oleh frekuensi. Tiap sinyal modulasi memerlukan bandwidth center tertentu disekitar Universitas Sumatera Utara frekuensi carriernya, dinyatakan sebagai suatu saluran channel. Sinyal input baik analog maupun digital akan ditransmisikan melalui medium dengan sinyal analog[10]. Pada sistem FDM, umumnya terdiri dari 2 peralatan terminal dan penguat ulang saluran transmisi repeater transmission line[10]: 1. Peralatan Terminal Terminal Equipment. Peralatan terminal terdiri dari bagian yang mengirimkan sinyal frekuensi ke repeater dan bagian penerima yang menerima sinyal tersebut dan mengubahnya kembali menjadi frekuensi semula. 2. Peralatan Penguat Ulang Repeater Equipment. Repeater equipment terdiri dari penguat amplifier dan equalizer yang fungsinya masing-masing untuk mengkompensir redaman dan kecacatan redaman attenuation distortion, sewaktu transmisi melewati saluran melewati saluran antara kedua repeater masing-masing. Contoh Penggunaan FDM adalah pada penyiaran radio yang menggunakan gelombang FM, frekuensi mulai dari 88 MHz sd 108 MHz digunakan untuk penyiaran radio FM komersil. Frekuensi 88-108 MHz dibagi ke sub-band 200 KHz. Bandwidth dengan frekuensi 200 KHz sudah mencukupi untuk penyiaran radio FM dengan kualitas yang tinggi. Stasiun radio dapat dikenali dengan frekuensi pusat dari saluran masing-masing ex: 91.5 MHz, 103.7 MHz. Sistem ini dapat memungkinkan pendengar radio mendengar sekitar Universitas Sumatera Utara 100 stasiun radio yang berlainan. Contoh lain dari penggunaan FDM: pada jaringan telepon analog dan jaringan satelit analog. Selain itu ide dasar FDM digunakan dalam teknologi saluran pelanggan digital yang dikenal dengan modem ADSL Asymetric Digital Subcriber Loop [10].

2.4.3 Wavelength Division Multiplexing WDM

Dalam komunikasi serat optik, Wavelength Division Multiplexing WDM adalah teknologi yang multiplexing multiple carrier optik sinyal pada satu serat optik dengan menggunakan berbagai panjang gelombang warna dari sinar laser untuk membawa sinyal yang berbeda. Hal ini memungkinkan untuk memultiplexing, di samping memungkinkan komunikasi directional lebih dari satu saluran. Ini biasanya disebut Wavelength Division Multiplexing WDM [12]. Wavelength division multiplexing adalah istilah umum yang diterapkan pada sebuah carrier optik yaitu panjang gelombang, sedangkan frekuensi division multiplexing biasanya diterapkan ke operator radio. Dalam hal ini panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik, serta radio dan cahaya adalah kedua bentuk radiasi elektromagnetik[12].

2.4.4 Sistem Simplex dan Duplex

Simplex adalah salah satu bentuk komunikasi antara dua belah pihak, di mana sinyal-sinyal dikirim secara satu arah. Metode transmisi ini berbeda dengan metode full-duplex yang mampu mengirim sinyal dan menerima secara sekaligus dalam satu waktu, atau half-duplex yang mampu mengirim sinyal dan menerima Universitas Sumatera Utara sinyal meski tidak dalam satu waktu. Transmisi secara simplex terjadi di dalam beberapa teknologi komunikasi, seperti siaran televisi atau siaran radio[13]. Transmisi simplex tidak digunakan dalam komunikasi jaringan karena node to node dalam jaringan umumnya membutuhkan komunikasi secara dua arah. Memang, beberapa komunikasi dalam jaringan, seperti video streaming, terlihat seperti simplex, tapi sebenarnya lalu lintas komunikasi terjadi secara dua arah, apalagi jika protokol TCP yang digunakan sebagai protokol lapisan transportnya[13]. Duplex adalah sebuah istilah dalam bidang telekomunikasi yang merujuk kepada komunikasi dua arah. Komunikasi Simplex, half duplex, dan Full Duplex dapat dilihat pada Gambar 2.10[13]. Gambar 2.10 Cara kerja transmisi Simplex, half duplex, dan full duplex Pada Gambar 2.10 terdapat dua metode duplexing, yakni[13]: • Half—duplex Half-duplex merupakan sebuah mode komunikasi di mana data dapat ditransmisikan atau diterima secara dua arah tapi tidak dapat secara bersama- sama. Contoh paling sederhana adalah walkie-talkie, di mana dua penggunanya Universitas Sumatera Utara harus menekan sebuah tombol untuk berbicara dan melepaskan tombol tersebut untuk mendengar. Ketika dua orang menggunakan walkie-talkie untuk berkomunikasi pada satu waktu tertentu, hanya salah satu di antara mereka yang dapat berbicara sementara pihak lainnya mendengar. Jika kedua-duanya mencoba untuk berbicara secara serentak, kondisi collision tabrakan pun terjadi dan kedua pengguna walkie-talkie tersebut tidak dapat saling mendengarkan apa yang keduanya kirimkan. • Full-duplex Dalam komunikasi full-duplex, dua pihak yang saling berkomunikasi akan mengirimkan informasi dan menerima informasi dalam waktu yang sama, dan umumnya membutuhkan dua jalur komunikasi. Komunikasi full-duplex juga dapat diraih dengan menggunakan teknik multiplexing, di mana sinyal yang berjalan dengan arah yang berbeda akan diletakkan pada slot waktu time slot yang berbeda. Kelemahan teknik ini adalah bahwa teknik ini memotong kecepatan transmisi yang mungkin menjadi setengahnya[13].

2.5 Single Mode Fiber

Single Mode Fiber adalah fiber yang berdiri tunggal yang kebanyakan aplikasi menggunakan 2 serat terdiri dari serat kaca dengan diameter 8,3-10 m µ yang memiliki satu cara transmisi melalui fiber. Single Mode dengan diameter yang relatif sempit dan sangat kecil, yang hanya melalui pada satu modus akan menyebarkan biasanya 1310 atau 1550nm panjang gelombang dapat membawa Universitas Sumatera Utara bandwidth yang lebih tinggi dibandingkan dengan serat multimode, tetapi membutuhkan sumber cahaya dengan lebar spektrum sempit. Sinonim-mode serat optik mono, single-mode fiber, single-mode optical waveguide, uni-mode fiber[14]. Single mode fiber digunakan dalam berbagai aplikasi dimana data dikirim pada multi frekuensi seperti pada WDM Wave Division Multiplexing, jadi hanya satu kabel diperlukan yaitu single mode dalam satu serat tunggal[14]. Single mode fiber dapat memberikan tingkat transmisi yang lebih tinggi dan hingga 50 kali lebih jauh dari multimode, tetapi juga biaya yang lebih mahal. Single mode fiber memiliki inti yang jauh lebih kecil dari multimode. Inti kecil dan cahaya gelombang tunggal hampir menghilangkan distorsi yang dapat dihasilkan dari tumpang tindih pulsa cahaya, memberikan sedikit redaman sinyal dan kecepatan transmisi tertinggi dari semua jenis kabel serat[14]. Single mode optical fiber merupakan suatu serat optik yang hanya di urutan terendah modus terikat bisa menyebar pada panjang gelombang bunga biasanya 1300 hingga 1320nm seperti terlihat pada Gambar 2.11[14]. Gambar 2.11 Single Mode Fiber Universitas Sumatera Utara

2.6 Arrayed Waveguide Gartings AWG