Analisis Link Budget Jaringan Serat Optik (Studi Kasus PTN Tapus – STO Natal di PT. Telkom akses)

BAB II
DASAR TEORI

2.1 Umum
Teknologi serat optik merupakan suatu teknologi komunikasi yang sangat
bagus pada zaman modern saat ini. Pada teknologi ini terjadi perubahan informasi
yang biasanya berbentuk sinyal listrik menjadi sinyal cahaya dan kemudian
disalurkan melalui kabel serat optik dan diterima pada sisi penerima untuk diubah
kembali menjadi sinyal listrik. Jaringan Lokal Akses Fiber (JARLOKAF)
merupakan contoh suatu teknologi komunikasi dengan serat optik sebagai media
transmisi. Sebelum serat optik digunakan dalam sebuah jaringan telekomunikasi
maka perlu dilakukan suatu perhitungan dan analisis power link budget (anggaran
daya) agar suatu sistem komunikasi optik dapat berjalan dengan lancar dan baik.
Hal ini sangat penting dilakukan untuk mengetahui kualitas suatu jaringan, biaya,
dan prediksi lamanya usia suatu jaringan telekomunikasi serta untuk mengetahui
kelayakan suatu jaringan dalam mengirirm informasi.

2.2 Serat Optik
Serat optik merupakan helaian optik murni yang sangat tipis (tebalnya
setipis rambut manusia) dan dapat membawa data informasi digital untuk jarak
jauh. Helaian tipis ini tersusun dalam bundelan yang dinamakan kabel serat optik

dan berfungsi mentransmisikan (mengirim) cahaya, hampir tanpa kerugian.
Dimana artinya, cahaya yang berhasil dikirim dari satu tempat ke tempat lain

5
Universitas Sumatera Utara

hanya mengalami kehilangan sinyal dalam jumlah yang sangat sedikit. Gambar
2.1 menunjukkan struktur serat optik secara umum.

Gambar 2.1 Struktur Serat Optik[1]
Dalam Gambar 2.1 terlihat bahwa bagian - bagian dari serat optik biasanya
terdiri dari inti (core) yaitu untuk menentukan cahaya merambat dari satu ujung
ke ujung lainnya, pembungkus (cladding) yaitu bagian optikal terluar yang
mengelilingi inti yang berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar
dapat merambat ke ujung lainnya, serta jaket penyangga (coating) yang berfungsi
melindungi serat dari temperatur dan kerusakan[1].

2.3 Jenis – Jenis Serat Optik
Ditinjau dari profil indeks bias dan mode gelombang yang terjadi pada
perambatan cahayanya, maka jenis fiber optik dapat dibedakan menjadi 3 jenis,

yaitu :
1. Serat Optik Single-mode Index
Pada single-mode fiber, terlihat pada Gambar 2.2 bahwa indeks bias akan
berubah dengan segera pada batas antara core dan cladding (step index).
Bahannya terbuat dari silica glass baik untuk cladding maupun corenya.
Diameter core jauh lebih kecil, sekitar 10 μm, dibandingkan dengan

6
Universitas Sumatera Utara

diameter cladding , konstruksi demikian dibuat untuk mengurangi atenuasi
akibat adanya fading. Single-mode fiber sangat baik digunakan untuk
menyalurkan informasi jarak jauh karena di samping atenuasi yang kecil
juga mempunyai jangkauan frekuensi yang lebar[2].

Gambar 2.2 Serat Optik Single-mode index[1]
2. Serat Optik Multi-mode Graded Index
Multi-mode graded index dibuat dari bahan multi component glass atau
dapat juga dibuat dari silca glass baik untuk core maupun claddingnya.
Serat optik tipe ini, indeks biasnya berubah secara perlahan-lahan (graded

index multi-mode). Pada indeks bias ini perubahan mengecil perlahan
mulai dari pusat core sampai batas antara core dengan cladding. Semakin
kecil indeks bias maka kecepatan rambat cahaya akan semakin tinggi dan
akan berakibat dispersi waktu antara berbagai mode cahaya yang
merambat akan berkurang dan pada akhirnya semua mode cahaya akan
tiba pada waktu yang bersamaan di penerima.
Kriteria diameter serat optik terdiri dari diameter core serat optik berkisar
30 – 60 μm dan diameter cladding berkisar 100 – 150 μm. Atenuasi
minimum adalah sebesar 0.70 dB/Km pada panjang gelombang 1180 nm
dan lebar pita frekuensi sebesar 150 Mhz sampai dengan 2 Ghz.
Berdasarkan kriteria ini maka jenis serat optik ini sangat ideal untuk

7
Universitas Sumatera Utara

menyalurkan informasi pada jarak menengah dengan menggunakan
seumber cahaya LED maupun LD (Laser Diode). Perambatan cahaya pada
jenis Multi-mode graded index dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Serat optik Multi-mode graded index [1]

3. Serat Optik Multi-mode Step Index
Serat optik ini pada dasarnya mempunyai diameter core yang besarnya 50
– 400 μm dan diameter cladding sebesar 125 – 500 μm. Pada serat optik
ini terjadi perubahan indeks bias dengan segera atau lazim dimana dengan
diameter core yang besar digunakan untuk menaikkan efisiensi coupling
pada sumber cahaya yang tidak koheren seperti LED. Atenuasi pada saat
pengiriman

tetap

besar,

sehingga

hanya

baik

digunakan


untuk

menyalurkan data dengan kecepatan rendah dan jarak dekat[2].
Perambatan cahaya pada jenis Multi-mode step index dapat dilihat pada
Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Serat optik Multi-mode step index [1]
8
Universitas Sumatera Utara

2.4 Rugi – Rugi Serat Optik
Ada beberapa komponen yang menjadi bahan pertimbangan dalam
mendesain suatu jaringan, salah satunya adalah rugi-rugi transmisi serat optik
(attenuation). Rugi-rugi transmisi adalah salah satu karakteristik yang penting dari
serat optik, dimana rugi-rugi ini menghasilkan penurunan dari daya cahaya dan
juga penurunan bandwidth dari sistem, transmisi informasi yang dibawa, efisiensi,
dan kapasitas sistem secara keseluruhan. Hal ini dapat disebabkan oleh kondisi
serat optik tersebut ataupun karena gangguan ataupun tambahan pada jaringan
serat optik tersebut. Selain itu, rugi-rugi pada suatu saluran transmisi yang
mempergunakan serat optik juga didapat dari pemasangan komponen-komponen

pendukung yang dibutuhkan dalam suatu jaringan seperti konektor, splice,
ataupun komponen lain yang disambungkan pada saluran transmisi.

2.4.1 Rugi – Rugi Faktor Intrinsik
Rugi – rugi karena faktor intrinsik dapat berupa penghamburan (scaterring
loss) dan penyerapan (absorption loss).
1. Penghamburan
Disebabkan karena adanya facet - facet yang memantulkan dan membiaskan
cahaya. Penghamburan dapat disebabkan karena Rayleigh scattering,
Microbending dan mode coupling
a. Rayleigh scattering
Rayleigh scattering terjadi pada seluruh serat yang diakibatkan karena
struktur gelas yang tidak rata, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.

9
Universitas Sumatera Utara

Struktur ini memindahkan sebagian dari berkas cahaya yang seharusnya
merambat langsung melalui serat optik.


Gambar 2.5 Rugi - rugi karena Rayleigh scattering[1]
b. Microbending
Microbending dapat terjadi secara tidak sengaja seperti misalnya serat
optik yang mendapat tekanan cukup keras sehingga cahaya yang merambat
didalamnya akan berbelok dari arah transmisi dan hilang. Hal ini
menyembabkan terjadinya rugi – rugi. Fenomena ini dapat dilihat pada
Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Rugi – rugi karena mikrobending[1]
c. Mode coupling
Gambar 2.7 menunjukkan proses mode coupling. Hal ini terjadi bila sudut
sebuah mode yang direfleksikan berubah karena perubahan diameter inti,
pada kasus ini beberapa mode menyatu (couple). Mode coupling juga
terjadi pada sambungan serat (connection & splices) bila ujung serat
disatukan.

10
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.7 Rugi – rugi karena mode kopling[1]

2. Penyerapan (absorption loss)
Rugi-rugi akibat penyerapan dibedakan menjadi dua macam, yaitu serapan
intriksik yang merupakan sifat alamiah kaca atau gelas, dan serapan ekstrinsik
yaitu karena adanya ketidakmurnian dalam serat. Rugi-rugi ini terutama
disebabkan karena adanya molekul-molekul air dalam inti gelas seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Rugi – rugi karena penyerapan [1]

2.4.2 Rugi – Rugi Faktor Instalasi
Rugi – rugi karena instalasi terdiri dari rugi – rugi penyambungan,
pantulan fressnell dan bengkokan (macro bending).
1. Rugi-rugi penyambungan
Ada 3 (tiga) macam cara melakukan penyambungan serat optik yaitu busur
api, mekanis dan konektor. Rugi – rugi ini terjadi akibat sambungan pada core

11
Universitas Sumatera Utara

serat optik yang satu dengan yang lain. Redaman terjadi karena goresan

maupun debu yang ada pada permukaan core serat optik yang akan
disambung. Masalah yang sering terjadi adalah karena kesalahan sambungan
maupun putusnya sambungan.
2. Rugi – rugi karena pantulan Fressnell
Terjadi bila cahaya melewati antara dua buah material dengan indeks bias
yang berbeda. Cahaya yang jatuh tegak lurus pada sebuah permukaan tidak
dapat seluruhnya, melampaui permukaan tersebut, sebagian cahaya akan
direfleksikan, seperti pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Rugi - rugi karena pantulan Fressnell
3. Rugi – rugi karena bengkokan
Rugi – rugi bengkokan terjadi karena pengaruh dari luar yang mengakibatkan
kondisi core tidak seperti biasa (mengalami pembengkokan) [3].

2.5 Jaringan Lokal Akses Fiber (JARLOKAF)
Jaringan kabel lokal serat optik paling sedikitnya terdapat 2 perangkat
aktif (Opto Elektrik) yang dipasang di Central Office dan yang satu lagi dipasang
di dekat dan atau di lokasi pelanggan selanjutnya disebut Titik Konversi Optik
(TKO)[4]. Berdasarkan perbedaan letak TKO maka terdapat beberapa konfigurasi
ataupun modus aplikasi, antara lain sebagai berikut:


12
Universitas Sumatera Utara

1. Fiber To The Building (FTTB)
Titik Konveresi Optik (TKO) terletak di dalam gedung dan biasanya
terletak pada ruangan telekomunikasi di basement atau tersebar di
beberapa lantai, terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui
kabel tembaga indoor atau IKG, FTTB dapat dianalogikan dengan daerah
catu langsung pada jaringan kabel tembaga[4]. Arsitektur FTTB dapat
dilihat pada Gambar 2.10

Gambar 2.10 Arsitektur FTTB[5]
2. Fiber To The Zone (FTTZ)
Titik Konversi Optik (TKO) terletak disuatu tempat di luar bangunan,
biasanya berupa kabinet yang ditempatkan di pinggir jalan sebagai mana
biasanya RK (Rumah Kabel), terminal pelanggan dihubungkan dengan
TKO melalui kabel tembaga hingga beberapa kilometer. FTTZ dapat
dianalogikan sebagai pengganti RK[4]. Arsitektur FTTZ dapat dilihat pada
Gambar 2.11.


Gambar 2.11 Arsitektur FTTZ[5]

13
Universitas Sumatera Utara

3. Fiber To The Curb (FFTC)
Titik Konversi Optik (TKO) terletak disuatu tempat di luar bangunan, baik
di dalam kabinet, di atas tiang maupun di manhole, terminal pelanggan
dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga hingga beberapa ratus
meer saja, FTTC dapat dianologikan sebagai pengganti titik pembagi[4].
Arsitektur FTTC dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Arsitektur FTTC[5]
4. Fiber To The Tower (FTTT)
Titik Konversi Optik (TKO) terletak di dalam shelter dari pada tower,
terminal equipment system GSM/CDMA dihubungkan dengan TKO
melalui kabel tembaga indoor hingga beberapa meter saja. Jaringan kabel
serat optik yang mencatu tower adalah kabel fiber optik drop jika lokasi
tower di perkotaan, dan kabel fiber optik distribusi kalau lokasi tower di
pinggiran kota. Sehingga FTTT dapat dianalogikan sebagai pengganti
ODP (FTTC) atau TB (FTTH).
5. Fiber To The Home (FTTH)
Titik Konversi Optik (TKO) terletak di dalam rumah pelanggan, terminal
pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga indoor atau
IKR hingga beberapa puluh meter saja. FTTH dapat dianalogikan sebagai
pengganti Terminal Blok (TB)[4]. Arsitektur jaringan FTTH dapat dilihat
pada Gambar 2.13.
14
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.13 Arsitektur jaringan FTTH [5]

2.6 Power Link Budget
Dalam suatu sistem komunikasi serat optik, kita tidak akan lepas dari
perhatian anggaran daya (power budget). Sistem komunikasi optik berjalan baik
dan lancar apabila tidak kekurangan anggaran daya (power Budget). Anggaran
daya merupakan suatu hal yang sangat menentukan apakah suatu sistem
komunikasi optik bisa berjalan dengan baik atau tidak. Perhitungan dan analisis
power budget merupakan salah satu metode untuk mengetahui performansi suatu
jaringan. Hal ini dikarenakan metode ini bisa digunakan untuk melihat kelayakan
jaringan untuk mengirimkan sinyal dari pengirim sampai ke penerima. Tujuan
dilakukannya perhitungan power budget adalah untuk menentukan apakah
komponen dan parameter disain yang dipilih dapat menghasilkan daya sinyal di
penerima sesuai dengan tuntutan persyaratan perfomansi yang diinginkan.
Gambar 2.14 menunjukkan contoh OTDR power budget dengan panjang
gelambang 1550 nm [6].

15
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.14 Contoh OTDR power budget dengan panjang gelambang 1550 nm

2.7 Satuan Pengukuran Power Budget
Pada umumnya satuan yang sering dipakai dalam power link budget
adalah menggunakan decibel (dB). dB (decibel) merupakan satuan relatif yang
menyatakan level daya atau tegangan yang dilogaritmakan. Ada satuan absolut
ada yang relatif. Untuk satuan absolut adalah:
1. dBm : menyatakan level daya terhadap referensi daya 1 miliwatt.
Daya (dBm) = 10 log P(mwatt)/1 mwatt
Level tegangan pada satuan ini umum digunakan pada komponen –
komponen sistem optik, misalnya sumber optik dan penerima optik.
2. dBW : menyatakan level daya terhadap referensi daya 1 watt.
Daya (dBw) = 10 log P(watt)/1 watt
3. satuan-satuan lainnya seperti : dBv, dBm, dBmc.

16
Universitas Sumatera Utara