2.4 Transmisi Serat Optik
Pada bagian pemancar, sinyal elektrik diubah menjadi sinyal optik oleh optoelektronik berupa Laser Diode LD dan Ligth Emiting Diode LED. Setelah
melalui serat optik cahaya tersebut akan mengalami redaman dan rugi-rugi akibat penyambungan baik penyambungan secara mekanik maupun dengan teknik
splicing, kemudian sinyal yang berupa cahaya tersebut akan melaui receiver dan diubah kembali menjadi sinyal elektrik oleh detektor yang terdiri dari
optoelektronik tranducer yaitu photo diode. Secara sederhana transmisi gelombang cahaya dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 2.4[2].
Loss Splicing
Fiber Loss
Photodetector Power Receiver
at Detector Power Coupled
into Fiber LED or LD
Gambar 2.4. Diagram Sistem Transmisi Serat Optik Dimana light-emiting atau laser diode berfungsi sebagai pengubah menjadi sinyal
optik dan photo diode sebagai kebalikannya.
2.5 Karakteristik Transmisi Optik
Media transmisi serat optik memiliki karakteristik untuk membedakan jenis serat otik yang akan digunakan pada transmisi optik[3]. Beberapa
karakteristik transmisi optik diuraikan sebagai berikut.
Universitas Sumatera Utara
2.5.1 Panjang Gelombang
Salah satu karakteristik dasar dari serat optik adalah nilai redaman sebagai fungsi dari panjang gelombang seperti pada Gambar 2.5[3]. Pada awal
penggunaan serat optik digunakan pada daerah panjang gelombang 800-900 nm. Sejak karakteristik jenis serat optik ditemukan panjang gelombang operasi
dioperasikan pada daerah ini dan menunjukkan redaman minimum pada kurva redaman, dan sumber optik dan photodetector telah dapat beroperasi pada daerah
ini. Daerah ini sering disebut window I. dengan mengurangi konsentrasi impuritas ion hidroksil dan ion metalik pada material serat, serat kemudian dibuat pada
daerah redaman yang sangat rendah yaitu pada panjang gelombang 1100-1600 nm. Spektral bandwidth ini menunjukkan daerah long-wavelength. Dua window
didefinisikan disini, window II pada daerah sekitar 1300 nm, dan window III pada daerah 1550 nm.
Gambar 2.5 Window Siskom Serat Optik
Pada daerah 1550 nm memiliki dispersi yang lebih tinggi daripada 1300 nm. Faktor dispersi ini akan membatasi pengembangan sistem transmisi optik ini
secara berarti. Dispersi pada daerah 1300 memiliki dispersi nol dengan redaman
Universitas Sumatera Utara
serat tinggi pada daerah ini. Sementara itu, pada daerah 1550 nm memiliki dispersi yang besar dengan redaman yang kecil.
Dengan ditemukannya serat jenis dispersi tergeser yang dikenal dengan Dispersion Shifted Fiber DSF,maka dispersi tinggi yang terjadi pada daerah
1550 nm tersebut bisa digeser sehingga dispersi nol-nya zero dispersion berada panjang gelombang 1550 nm dan redaman yang lebih kecil daripada 1300 nm
tersebut.
2.5.2 Daya Output
Daya output adalah besarnya daya yang dihasilkan dari sumber cahaya dalam satuan mW. Daya output ini bisa dihasilkan dari LED dan laser.
Penggunaan kedua sumber ini dapat dipilih berdasarkan pada panjang gelombang operasi yang digunakan serta bit rate yang digunakan. Daya output digunakan
untuk mengirimkan informasi sehingga dapat diterima dengan baik di penerima, sehingga Pout = Pt.
2.5.3 Attenuasi Redaman Attenuasi Redaman sebagai perbandingan antara daya input Pin optik
terhadap daya output Pout sepanjang serat L. redaman dalam serat optik untuk berbagai panjang gelombang tidak selalu sama karena redaman ini merupakan
fungsi panjang gelombang[3]. Dalam perhitungan sinyal redaman optik sederhana, prosedur umum untuk
menyatakan koefisien redaman dalam satuan decibel per kilometre. Gambaran parameter ini dengan
α, dinyatakan dalam Persamaan 2.1[3].
Universitas Sumatera Utara
km db
P P
L
out in
log 10
=
α 2.1
dimana : α
= redaman dbkm Pin
= daya terima mW Pout
= daya kirim mW L
= panjang serat km Satuan daya dBm adalah level daya dihubungankan dengan 1 mW dan dinyatakan
dengan Persamaan 2.2[3] sebagai berikut : dBm =
mW mW
P 1
log 10
2.2 Penyebab attenuasi yaitu karena absorbsi serat yang terdiri dari dua
penyebab[4] : 1. Redaman instrinsik yaitu redaman oleh material serat silica. Material
serat akan meredam pada frekuensi tertentu berdasarkan sifat resonansi elektronik dan resonansi vibrasi.
2. Redaman ekstrinsik yang terjadi oleh karena adanya ketidakmurnian oleh karena adanya atom-atom yang tercampur seperti Fe; Cu; Co; Ni; Mn;
dan Cr yang mengakibatkan redaman kuat pada daerah panjang gelombang disekitar 0,6 sampai dengan 1,6
μm. Penyebab redaman yang lain adalah efek hamburan scattering.
Hamburan ini bisa diperinci lebih jauh dengan hamburan linier dan hamburan non linier. Selain itu penyebab attenuasi yang lain yaitu radiasi sinyal yang
disebabkan oleh karena kegagalan pantulan total oleh lekukanbengkokan bending.
Universitas Sumatera Utara
2.5.4 Redaman Saluran
Dalam suatu transmisi optik terdapat redaman total saluran yang dinyatakan dengan persamaan berikut:
αtot = nc. αc + αs. ns + αf.L 2.3
dimana : α
tot
= besarnya redaman total dB nc
= jumlah konektor yang digunakan αc
= redaman konektor dB ns
= jumlah sambungan αs
= redaman splicesambungan dB αf
= redaman serat optik dBKm L
= panjang kabel optik Km
2.5.5 Link Power Budget
Pertimbangan lain yang paling penting untuk sistem transmisi optik adalah power budget. Dengan mengurangkan seluruh redaman optik sistem daya yang
dikirimkan oleh transmitter, perencanaan sistem serat optik memastikan bahwa sistem mempunyai daya yang cukup untuk mengemudikan receiver pada level
yang diinginkan. Parameter – parameter link budget antara lain daya transmitter, redaman konektor, redaman splice sambungan, redaman serat optik dan daya
receiver seperti pada Gambar 2.6[4].
Gambar 2.6 Link Point To Point dan Parameter – parameternya
Universitas Sumatera Utara
Daya input yang diizinkan untuk receiver disebut dengan sensitivitas
receiver dan akan tergantung pada BER Bit Error Ratio tertentu. Perbedaan antara daya output transmitter dan sensitivitas receiver disebut dengan gain.
Disain suatu serat optik juga harus menyisakan beberapa margin tambahan di atas daya input minimum receiver untuk mengkompensasi degradasi dan fluktuasi
sistem atau penggabungan komponen-komponen tambahan ke dalam suatu rentang fiber guna penyediaan layanan dan kapabilitas jaringan baru. Persyaratan
performansi BER dan cost tergantung dari aplikasi, dimana harga margin daya 3 sampai 10 dB[4]. Persamaan umum untuk perencanaan power budget adalah:
P
out
= P
in
+ α
tot
+ Ms 2.4 dimna :
P
out
= Daya ouput dBm P
in
= Daya Terima dBm α
tot
= Loss channel total dB Ms
= Sistem margincadangan daya dB
2.5.6 Daya Terima
Sensitivitas penerima didefinisikan sebagai level sinyal terima yang diterima di receiver. Untuk mencari besar sensitivitas penerima dapat digunakan
persamaan berikut yang diturunkan dari persamaan link power budget, yaitu : Pin = Pout –
α
tot
- Ms 2.5
dimana : Pin
= daya terima dBm Pout
= daya kirim dBm α
tot
= besarnya redaman dB Ms
= Margincadangan daya 3-10dB
Universitas Sumatera Utara
2.5.7 Amplifier Penguat Amplifier atau penguat berfungsi sebagai penguat sinyal transmisi. Pada
tranmisi fiber optik, amplifier lebih dikenal dengan nama optical amplifier. Optical amplifier dapat diletakkan pada jaringan kabel serat optik dan pada
perangkat transmisi seperti DWDM. Umumnya optical amplifier yang sering digunakan pada transmisi optik
sekarang ini adalah EDFA Earth Doped Fiber Amplifier dan Raman Amplifier. Besar nilai optical amplifier disesuaikan dengan nilai redaman yang terjadi pada
transmisi dalam satuan dB. Selisih besar nilai penguat dengan redaman sama dengan nol.
2.5.8 Dispersi
Dispersi merupakan peristiwa melebarnya pulsa optik yang merambat sepanjang serat optik seperti pada Gambar 2.7[2]. Pulsa output mempunyai lebar
pulasa lebih besar dari lebar pulsa input. Dispersi suatu serat optik dinyatakan sebagai pelebaran pulsa per satuan panjang nskm.
Gambar 2.7 Pulsa bertambah lebar disebabkan oleh peristiwa dispersi Dalam serat optik terdapat 2 dua macam dispersi yaitu [5]:
Universitas Sumatera Utara
1. Dispersi intramodal Dispersi ini adalah pelebaran pulsa yang terjadi dalam suatu serat optik
singlemode. Sinar yang berasal dari LED dan Laser Dioda mengandung berbagai panjang gelombang, dan dikatakan memiliki
suatu pita panjang gelombang atau lebar spektral, dimana bila semakin besar lebar spektral sinar yang memasuki serat optik, maka akan
semakin banyak macam panjang gelombang dan semakin besar pelebaran pulsa distorsi sinyal yang terjadi. Dispersi intramodal ini
disebut juga dispersi kromatik, ada dua macam dispersi intramodal, yaitu:
a. Dispersi Pandu Gelombang Dispersi yang timbul karena variasi kecepatan group terhadap
panjang gelombang suatu modus. b. Dispersi material
Dispersi yang terjadi karena diakibatkan adanya variasi indeks bias sebagai fungsi yang tidak linier dari panjang gelombang.
2. Dispersi Intermodal Dispersi Intermodal adalah pelebaran pulsa sebagai akibat dari
perbedaan kecepatan group axial antara satu modus dengan modus penjalaran lainnya meskipun frekuensinya sama. Dimana untuk
menempuh panjang serat yang sama, sinar yang bermodus lebih tinggi akan lebih lambat dibandingkan dengan sinar yang bermodus lebih
rendah, sehingga terjadi pelebaran pulsa. Gangguan ini dapat ditiadakan dengan menggunakan serat optik singlemode.
Universitas Sumatera Utara
Pengaruh dispersi pada kinerja dari system transmisi fiber optik dikenal dengan intersymbol interference ISI. Intersymbol interference terjadi ketika
peleberan pulsa yang diakibatkan oleh dispersi menyebabkan pulsa output pada sistem menjadi overlap dan membuatnya tidak terdeteksi. Jika sebuah pulsa input
yang diakibatkan menjadi melebar yaitu perubahan rata-rata dari input melebihi batas dispersi dari serat, data output akan menjadi tidak dapat dibedakan.
2.6 Dense Wavelength Division Multiplexing DWDM
Kategori