Analisis Perhitungan dan Pengukuran Transmisi Jaringan Serat Optik Telkomsel Regional Jawa Tengah

Transkripsi

1 Jurnal Reka Elkomika X Januari 2013 Jurnal Online Institut Teknologi Nasional Teknik Elektro Itenas Vol.1 No.1 Analisis Perhitungan dan Pengukuran Transmisi Jaringan Serat Optik Telkomsel Regional Jawa Tengah FAZAR GUNTARA PRAJA, DWI ARYANTA, LITA LIDYAWATI. Jurusan Teknik Elektro (Institut Teknologi Nasional) fazar.unicore@yahoo.com ABSTRAK Serat optik merupakan media transmisi yang banyak digunakan untuk jaringan local. Pada serat optik untuk media transmisi terdapat beberapa macam rugi-rugi seperti rugi-rugi penyerapan, rugi-rugi pada inti dan cladding, rugi-rugi penyambungan dan rugi-rugi konektor. Pengujian jaringan dilakukan pada panjang gelombang λ= 1310 nm dan λ=1550 nm. Perancangan transmisi jaringan serat optik Telkomsel Regional JawaTengah terbentang diantara Kota Bawen-Payaman yang terdiri dari empat link. Pengukuran dilakukan pada power link budget dan rise time budget dengan ketentuan standar KPI (Key Performance Indicator) Telkomsel yaitu untuk power link budget sebesar 4 dbm dan rise time budget 70 ps. Hasil pengukuran link jaringan diperoleh nilai power link budet rata-rata sebesar - 0,33 dbm dan rise time budget rata-rata sebesar 45,76 Ps, yang mengindikasikan seluruh link yang telah dibangun memiliki kinerja yang baik dan sesuai dengan standar minimal yang diinginkan Telkomsel. Kata kunci: serat optik, OTDR, power link budget, rise time budget. ABSTRACT Fiber optics is a transmission medium that is widely used for the local network. In fiber optics for transmission media, there are several kinds of losses such as absorption losses, losses in the core and cladding, switching losses and connector losses. Tests carried out at a wavelength network λ = 1310 nm and λ = 1550 nm. Design of fiber-optic transmission network stretching between the Central Java Regional Vodacom Bawen-Payaman City consisting of four links. Measurements were taken on the power link budget and rise time budget with the provisions of the standard KPI (Key Performance Indicator) Telkomsel is for power link budget at - 4 dbm and rise time budget 70 ps. The measurement results obtained by the network link budet link power value by an average of -0,33 dbm and rise time budget by an average of 45,76 Ps, indicating all links that have been built have performed well and in accordance with the desired minimum standards Telkomsel. Key words: Fiber optics, OTDR, power link budget, rise time budget Jurnal Reka Elkomika 42

2 Praja, Aryanta, Lidyawati 1. PENDAHULUAN Kebutuhan komunikasi berkecepatan tinggi dan berkapasitas besar dalam bidang telekomunikasi saat ini sangat besar dan mendukung perkembangan teknologi informasi yang semakin berkembang di era masyarakat modern ini. Kemajuan perekonomian serta berkembangnya teknologi telekomunikasi merupakan titik tolak dan potensi besar untuk dapat meningkatkan dan mewujudkan berbagai jenis pelayanan komunikasi yang lebih canggih dengan akses yang cepat dan murah. Penerapan kabel serat optik sebagai media transmisi dalam dunia telekomunikasi merupakan salah satu solusi dari berbagai permasalahan diatas. Serat optik sebagai media transmisi mampu meningkatkan pelayanan sistem komunikasi data, suara, dan video seperti peningkatan jumlah kanal yang tersedia, tersedianya bandwidth yang besar, kemampuan mengirim data dengan kecepatan yang tinggi, terjaminnya kerahasiaan data yang dikirimkan, dan tidak terganggu oleh pengaruh gelombang elektromagnetik, petir dan cuaca. Akan tetapi pada saat serat optik dipilih sebagai media transmisi, maka perlu dilakukan suatau perhitungan dan analisi power link budget dan rise time budget sebelum serat optik digunakan dalam sebuah jaringan telekomunikasi agar suatu sistem komunikasi optik dapat berjalan dengan lancar dan baik, seperti adanya rugi-rugi transmisi (loss) pada kabel serat optik yang dapat menurunkan kualitas transmisi. Hal ini sangat penting dilakukan untuk mengetahui kualitas suatu jaringan, biaya, dan prediksi lamanya usia suatu jaringan telekomunikasi serta mengetahui kelayakan suatau jaringan dalam mengirim informasi. Serat optik adalah alat suatu media komunikasi yang berguna untuk mentransmisikan informasi melalui media cahaya. Teknologi ini melakukan perubahan sinyal listrik kedalam sinyal cahaya yang kemudian disalurkan melalui serat optik dan selanjutnya di konversi kembali menjadi sinyal listrik pada bagian penerima. Gambar 1. Struktur Fiber Optic Secara umum struktur serat optik terdiri dari 3 bagian, yaitu : 1. Inti (Core) Core atau inti serat, merupakan bagian paling utama dari serat optik, karena pada bagian ini informasi yang berupa pulsa cahaya ditransmisikan. 2. Bungkus (Cladding) Cladding merupakan pelapis core, dan mempunyai bahan dasar yang sama dengan core tetapi mempunyai indeks bias yang lebih kecil daripada core. 3. Jaket (Coating) Coating berfungsi sebagai pelindung core dan cladding dari tekanan fisik. Jurnal Reka Elkomika - 43

3 Analisis Perhitungan dan Pengukuran Transmisi Jaringan Serat Optik Telkomsel Regional Jawa Tengah Prinsip kerja dari serat optic ini adalah sinyal awal/source yang berbentuk sinyal listrik ini pada transmitter diubah oleh transducer elektrooptik (Dioda/Laser Dioda) menjadi gelombang cahaya yang kemudian ditransmisikan melalui kabel serat optic menuju penerima/receiver yang terletak pada ujung lainnya dari serat optik, pada penerima/receiver sinyal optik ini diubah oleh transducer Optoelektronik (Photo Dioda/Avalanche Photo Dioda) menjadi sinyal elektris kembali. Dalam perjalanan sinyal optic dari transmitter menuju receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel optik, sambungan-sambungan kabel dan konektor-konektor di perangkatnya, oleh karena itu jika jarak transmisinya jauh maka diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang berfungsi untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman sepanjang perjalanannya. Ada beberapa komponen yang menjadi bahan pertimbangan dalam mendesain suatu jaringan. Salah satunya adalah rugi-rugi transmisi serat optik (attenuation). Rugi-rugi transmisi ini adalah salah satu karakterisktik yang penting dari serat optik. Rugi-rugi ini mengahasilkan penurunan dari cahaya dan juga penurunan bandwidth dari sistem, transmisi informasi yang dibawa, efisien, dan kapasitas sistem secara keseluruhan. Rugi-rugi serat optik meliputi : Rugi-rugi Absorpsi, Rugi-rugi Pada Inti dan Cladding, dan Rugi-rugi Konektor dan Splice Power link bugdet merupakan perhitungan daya yang dilakukan pada suatu sistem transmisi yang didasarkan pada karakteristik saluran redaman serat optik, sumber optik dan sensitivitas detektor.perhitungan daya penerima diformulasikan dengan persamaan : Loss Fiber (L f ) f = L x L f Loss Splice (L s ) s = N s x L s Loss Konektor (L c ) c = N c x L c total= f - s - c Perhitungan Power Link Budget P r = P t - f - s - c Keterangan : = Daya Transmit (dbm) = Daya penerima (dbm) = Redaman konektor (db) = Redaman Splice (db) = Redaman fiber (db) Rise time budget merupakan metoda untuk menentukan batasan dispersi pada saluran transmisi, tujuannya adalah untuk menganalisis kerja sistem secara keseluruhan dan memenuhi kapasitas kanal yang diinginkan. Rise time budget sistem secara keseluruhan diberikan dengan persamaan sebagai berikut : t f = D.σ λ. L sist t sist 2 = t tx 2 + t rx 2 + t f 2 = Dengan : t tx = Rise time sumber optik(ps) t rx = Rise time detectoroptik(ps) Jurnal Reka Elkomika - 44

4 Praja, Aryanta, Lidyawati t f =Rise time fiber (ps) D = Koefisiendispersi (ps/nm.km) = Lebar spektral (nm) L = Jarak (km) Nilai Rise Time Budget sistem untuk line coding berbeda dapat dirumuskan sebagai berikut : untuk NRZ untuk RZ Dimana BR merupakan bit rate sistem 2. METODOLOGI PENELITIAN Cakupan wilayah area yang dilakukan pada penelitian ini tergambar pada gambar 2 di bawah. Garis berwarna biru menunjukkan jalur yang dilalui oleh serat optik pada perancangan ini. Gambar 2. Peta Perancangan Jaringan Serat Optik Telkomsel Jateng Area Di bawah ini adalah gambar synoptic kabel serat optik yang digunakan pada Link Bawen- Payaman. Pada setiap kabel memiliki 4 buah tube, dimana setiap tube nya terdiri dari 12 Core sehingga 1 buah kabel tersebut terdiri dari 48 Core. Rute tube 1 dan tube 2 merupakan drop insert, sedangkan uelntuk tube 3 dan tube 4 merupakan end to end (Bawen-Payaman). Gambar 3. Synoptic Kabel Serat Optik Penelitian yang dilakukan meliputi melakukan perhitungan dan pengukuran terhadap power link budget dan rise time budget untuk semua core yang digunakan pada setiap link-nya. Hasil yang diperoleh dari perhitungan dan pengukuran lalu dibandingkan KPI yang diinginkan oleh Telkomsel. Jurnal Reka Elkomika - 45

5 Analisis Perhitungan dan Pengukuran Transmisi Jaringan Serat Optik Telkomsel Regional Jawa Tengah 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Sebagai acuan data teknis yang digunakan dalam sistem transmisi jaringan serat optik Link Bawen Payaman dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 1. Tabel Data Parameter Link Bawen-Payaman DATA PARAMETER LINK BAWEN PAYAMAN Bit Rate 10 Gbps Jarak dan Panjang kabel Link km Bawen Payaman BER (Bit Error Rate) Format modulasi NRZ (Nero Return To Zero) Panjanggelombang (λ) 1310 nm & 1550 nm Margin sistem 5 db RedamanKabel ( ) 0.35 db (λ= 1310 nm) 0.22 db (λ= 1550 nm) RedamanSplicing ( ) 0.1 db/splice RedamanKonektor ( ) 0.5 db/konektor Rise time transmitter ( ) 35 ps Rise time receiver ( ) 35 ps Dispersikromatis (D) 4.3 ps/(nm.km) Lebarspektral ( 0.1 nm Daya Transmitter ( ) 4 dbm Daya Receiver ( ) - 4 dbm 3.1. Perhitungan Power Link Budget dan Rise Time Budget Pada perhitungan ini, sejumlah data diambil dari ketentuan dan data teknis yang ada, dimana dapat dilihat satu contoh perhitungan Link Bawen Ambarawa Tabel 2. Spesifikasi Link Bawen-Ambarawa (λ) = 1310 nm Parameter Jarak JenisKabel TipeKabel Jumlah Splice JumlahKabel Loss Fiber Loss Splice Loss konektor Bawen - Ambarawa km Single Mode G.655C 2 splice 3 haspel 0.35 db 0.1 db 0.5 db Loss Fiber ( ) = L x = km x 0.35 db= 2.54 db Loss Splice ( ) = x = 2 x 0.1 db= 0.2 db Loss Konektor ( ) = x = 2 x 0.5 db= 1 db Jurnal Reka Elkomika - 46

6 Praja, Aryanta, Lidyawati Perhitungan Power Link Budget = = (4 dbm) = 0.26 dbm Perhitungan Rise Time Budget = D.. = (4.3). 0.1 (7.270) = 3.13 ps Maka nilai rise time sistem sebagai berikut : = + + = + + = = ps Dengan hasil ini dapat disimpulkan bahwa nilai ini berada di bawah ketentuan KPI yaitu 70 ps. 3.2 Perhitungan Power Link Budget dan Rise Time Budget Berdasarkan hasil pengukuran OTDR Hasil pengamatan melalui OTDR kemudian dipakai untuk melakukan perhitungan power link budget dan rise time budget. Sebagai satu contoh, berikut dilakukan pengolahan hasil pengukurna untuk link Bawen Ambarawa menggunakan Panjang gelombang (λ) = 1310 nm Gambar 4. Tampilan hasil perngukuran OTDR Link Bawen-Ambarawa Jurnal Reka Elkomika - 47

7 Analisis Perhitungan dan Pengukuran Transmisi Jaringan Serat Optik Telkomsel Regional Jawa Tengah Loss Fiber ( ) = L x = 7,4185 km x = 3 db Loss Splice ( ) = x = 3 x 0,110 db= 0,33 db Loss Konektor ( ) = x = 2 x 0,5 db= 1 db Perhitungan Power Link Budget = = (4 dbm) = - 0,33 dbm Dengan cara yang sama dapat dihitung pula power link budget pada link yang lainnya. Perhitungan Rise Time Budget = D.. = (4.3). 0.1 (7.4185) = 3.19 ps Maka nilai rise time sistem sebagai berikut : = + + = + + = t sist = ps Dengan hasil ini dapat disimpulkan bahwa nilai ini berada di bawah ketentuan KPI yaitu 70 ps. Dengan cara yang sama dapat dihitung pula rise time budget pada link yang lainnya. 3.3 Analisis Nilai Redaman Analisa redaman sangat diperlukan untuk mengetahui kelayakan jalur instalasi jaringan serat optik link Bawen-Payaman. Penjelasan lebih lengkapnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini: No Link Tabel 3. Nilai redaman hasil perhitungan dan pengukuran Perhitungan (db) λ = 1310 nm Pengukuran (db) Perhitungan (db) λ = 1550 nm Pengukuran (db) Kabel Splice Kabel Splice Kabel Splice Kabel Splice 1 Bawen-Ambarawa Ambarawa-Coffe Eva Coffe Eva-Secang Secang-Payaman Redaman kabel hasil perhitungan nilanya berbeda dengan redaman kabel hasil pengukuraan OTDR. Bila dilihat pada seluruh link Bawen-Payaman dengan panjang gelombang (λ=1310 nm) semua nilai redaman kabel hasil pengukuran OTDR nilainya lebih besar dibandingkan hasil perhitungan, hal ini disebabkan karena untuk perhitungan kabel diasumsikan baru (kondisi ideal), sedangkan pada saat pengukuran dilakukan terhadap kabel yang memang sudah digelar di lapangan, jadi sudah terpengaruh oleh berbagai kondisi lingkungan yang menyebabkan redamannya bertambah. Sedangkan untuk redaman sambungan (splice) dengan panjang gelombang (λ=1550 nm) untuk link Bawen-Ambarawa dan Ambarawa-Coffe Eva nilai hasil pengukuran lebih besar dibandingkan dengan nilai hasil perhitungan, hal ini disebabkan oleh tidak sempurnanya pada saat penyambungan kabel (splicing). Jurnal Reka Elkomika - 48

8 Praja, Aryanta, Lidyawati 3.4 Analisis Power Link Budget Dengan menghitung Power LinkBudget, maka akan dapat diketahui kelayakan performansi Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO). Di bawah ini adalah tabel daya terima ( hasil perhitungan dan pengukuran berdasarkan OTDR untuk panjang gelombang 1310 nm dan 1550 nm : No Tabel 4. Nilai daya terima hasil perhitungan dan pengukuran Link Perhitungan (dbm) λ=1310 nm λ=1550 nm Pengukuran Perhitungan (dbm) (dbm) Pengukuran (dbm) 1 Bawen-Ambarawa 0, , Ambarawa-Coffe Eva - 1, , Coffe Eva-Secang - 2, , Secang-Payaman -0, , Daya terima hasil pengukuran OTDR berbeda nilainya dengan nilai hasil perhitungan berdasarkan data spesifikasi Telkomsel.Hal ini disebabkan karena pada daya terima hasil pengukuran memiliki nilai redaman yang besar baik dari redaman kabel maupun redaman sambungan. Akan tetapi nilai total keseluruhan hasil power link budget berdasarkan pengukuran nilainya masih dibawah standar KPI (Key Performance Indicator) Telkomsel sebesar 4 dbm, maka dapat disimpulkan bahwa hasil pengukuran nilainya masih memenuhi ketentuan dari Telkomsel 3.5 Analisis Rise Time Budget Evaluasi terhadap parameter ini diperlukan karena dalam Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO) terdapat dispersi yang harus diperhatikan agar informasi dalam jaringan serat optik tetap terjamin dan system dapat melewatkan bit rate yang ditransmisikan. Dengan perhitungan rise time budget dapat ditentukan batasan dispersi maksimum suatu jaringan transmisi dan dapat diketahui kemungkinan terjadinya degradasi (penurunan) sinyal digital sepanjang jaringan transmisi yang disebabkan oleh komponen yang digunakan. Tabel 5. Rise time budget hasil perhitungan dan pengukuran λ=1310 nm dan 1550 nm No Link Perhitungan (ps) λ=1310 nm λ=1550 nm Pengukuran Perhitungan (ps) (ps) Pengukuran (ps) 1 Bawen-Ambarawa Ambarawa-Coffe Eva Coffe Eva-Secang Secang-Payaman Hasil rise time budget pengukuran OTDR disemua link apabila dibandingkan dengan hasil perhitungan berdasarkan data spesifikasi Telkomsel, memiliki perbedaan selisih yang sangat kecil. Dari hasil perhitungan dan pengukuran OTDR didapat bahwa semua link memenuhi syarat 70 ps artinya adalah dispersi yang ada pada sistem tersebut masih dalam batas normal yang berarti tidak menggangu kinerja sistem. Jurnal Reka Elkomika - 49

9 Analisis Perhitungan dan Pengukuran Transmisi Jaringan Serat Optik Telkomsel Regional Jawa Tengah 4.KESIMPULAN Dalam penelitian ini yang telah dilakukan berdasarkan hasil analisis redaman kabel serat optik terhadap kinerja sistem komunikasi serat optik menggunakan metoda power link budget dan rise time budget, maka didapat kesimpulan sebagai berikut : 1. Nilai redaman kabel hasil perhitungan berdasarkan data Telkomsel, sebagai contoh untuk link Bawen-Ambarawa dengan λ=1330 nm memiliki redaman kabel sebesar 2,54 db sedangkan hasil pengukuran nilainya 2,99 db. Untuk λ=1550 nm nilai redaman kabel hasil perhitungan link Bawen-Ambarawa sebesar 1,59 db sedangkan hasil pengukuran nilainya 1,80 db, maka dapat disimpulkan bahwa redaman kabel dengan λ=1330 nm dan λ=1550 nm hasil perhitungan nilainya lebih kecil dibandingkan redaman kabel hasil pengukuran OTDR, hal ini disebabkan karena untuk perhitungan kabel diasumsikan baru (kabel ideal), sedangkan pada saat pengukuran dilakukan kabel yang memang sudah digelar di lapangan, jadi sudah terpengaruh oleh berbagai kondisi lingkungan yang menyebabkan redamannya bertambah. Hal yang sama terjadi pada perhitungan dan pengukuran link yang lainnya. 2. Nilai redaman sambungan (splicing) hasil perhitungan berdasarkan data Telkomsel, sebagai contoh untuk link Bawen-Ambarawa dengan λ=1330 nm memiliki redaman splice sebesar 0,2 db sedangkan hasil pengukuran nilainya 0,33 db. Untuk λ=1550 nm nilai redaman splice hasil perhitungan link Bawen-Ambarawa sebesar 0,2 db sedangkan hasil pengukuran nilainya 0,37 db, maka dapat disimpulkan bahwa redaman splice dengan λ=1330 nm dan λ=1550 nm hasil perhitungan nilainya lebih kecil dibandingkan redaman kabel hasil pengukuran OTDR, hal ini disebabkan karena tidak sempurnanya pada saat penyambungan kabel (splicing) yang diakibatkan oleh kotor kabel serat optik, temperatur suhu dan kualitas kabel yang tidak baik. Hal yang sama terjadi pada perhitungan dan pengukuran link yang lainnya. 3. Hasil perhitungan power link budget sebagai contoh untuk link Bawen-Ambarawa dengan λ=1330 nm sebesar 0,26 dbm sedangkan hasil pengukuran nilainya -0,31 dbm. Untuk link Bawen-Ambarawa dengan λ=1550 nm nilai power link budgetnya sebesar 1,21 dbm, sedangkan hasil pengukuran nilainya sebesar 083 dbm. Nilai total keseluruhan hasil power link budget berdasarkan pengukuran nilainya masih memenuhi standar KPI (Key Performance Indicator) Telkomsel sebesar 4 dbm. Hal yang sama juga terjadi pada link yang lainnya. 4. Hasil perhitungan dan pengukuran rise time budget untuk semua link dengan λ=1330 nm dan λ=1550 nm hasilnya rata-rata sebesar 49 ps. Hasil ini masih memenuhi syarat 70 ps artinya adalah dispersi yang ada pada sistem tersebut masih dalam batas normal yang berarti tidak menggangu kinerja sistem. Jurnal Reka Elkomika - 50

10 Praja, Aryanta, Lidyawati DAFTAR RUJUKAN Meyer, Jurgen. R.(1989).Introduction to Classical and Modern Optics. Prentice Hall, Inc UnitedStates of America. Keiser, Gerd. (1989).Optical Fiber Communication,Mc Grow Hill. PT. Telkom, Tbk, Dasar Sistem TransmisiSerat Optik, Bandung, 2000 Penelitian oleh Akhmad Ludfy Engineer Lab Transport Telkom Risti. Divisi R n D denganjudul Redaman dan Dispersi : Parameter Budget Link Transmisi NGN. Manolakis. Dimitris G and John G. Proakis, (1995). Digital Signal Processing; Principle, Algoritms, and Applications, Third Edition, Prentice Hall inc. Mooney. William J, Optoelectronic devices and Principles, Prenticce Hall International inc Jurnal Reka Elkomika - 51