BAB II KONSEP DASAR SERAT OPTIIK DAN DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING. Teknologi serat optik adalah suatu teknologi komunikasi yang

Transkripsi

1 BAB II KONSEP DASAR SERAT OPTIIK DAN DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING 2.1 Umum Teknologi serat optik adalah suatu teknologi komunikasi yang menggunakan media cahaya sebagai penyalur informasi. Pada teknologi ini terjadi perubahan informasi yang biasanya berbentuk sinyal elektris menjadi sinyal optik (cahaya), yang kemudian disalurkan melalui kabel serat optik dan diterima pada sisi penerima untuk diubah kembali menjadi sinyal elektris. Perkembangan teknologi pentransmisian sinyal optik pada serat optik yang digunakan pada saat ini adalah teknologi Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan suatu metode penggabungan sinyal-sinyal optik dengan panjang gelombang operasi yang berbeda-beda yang ditransmisikan kedalam sebuah serat optik tunggal dengan memperkecil spasi antar kanal sehingga terjadi peningkatan jumlah kanal yang mampu dimultipleks Struktur Kabel Serat Optik Struktur kabel serat optik secara umum dibagi atas tiga bagian yaitu [1] : 1. Inti (core) Terbuat dari bahan plastik kaca halus yang berkualitas tinggi dan tidak mengalami perkaratan (korosi). Inti merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya terjadi pada bagian inti.

2 2. Selubung / kulit (cladding) Cladding dilapiskan pada core sebagai selubung inti. Selubung (cladding) ini juga terbuat dari bahan yang sama tetapi indeks biasnya berbeda dari indeks bias inti, tujuannya agar cahaya selalu dipantulkan kembali ke inti oleh permukaan selubungnya dan memungkinkan cahaya tetap berada di dalam serat optik. 3. Jaket / pembungkus (coating) Sekeliling inti dan selubung dibalut dengan plastik yang berfungsi untuk melindungi serat optik dari goresan, kotoran dan kerusakan lainnya. Jaket serat optik juga mengisolasi serat-serat lain yang berdekatan di dalam satu bundelan jika merupakan kelompok serat, seperti terlihat pada Gambar 2.1[1]. Gambar 2.1. Struktur Kabel Serat Optik 2.3 Jenis Serat Jenis serat dapat dibagi menjadi dua macam[1] : a. Singlemode Serat singlemode mempunyai ukuran diameter core yang sangat kecil yaitu sekitar yaitu sekitar 4-10 μm dan diameter cladding sebesar 125 μm seperti pada Gambar 2.2. Secara teori, serat ini hanya dapat

3 mentransmisikan sinyal dalam satu mode. Karena singlemode hanya mentransmisikan sinyal pada mode utama, sehingga dapat mencegah terjadinya dispersi kromatik. Serat ini baik pita frekuensi transmisi yang lebar dan kapasitas transmisi yang besar. Oleh karena itu cocok untuk kapasitas besar dan komunikasi serat optik jarak jauh. Gambar 2.2 Jenis Serat Optik Singlemode b. Multimode Pada panjang gelombang operasi tertentu, jika serat optik mentransmisikan sinyal dalam berbagai mode, maka disebut serat multimode. Serat multimode biasanya memiliki diameter core antara µm dan diameter cladding antara µm seperti pada Gambar 2.3. Jenis serat ini biasanya memiliki performansi transmisi yang buruk, bandwidth yang sempit dan kapasitas transmisi yang kecil. Gambar 2.3 Jenis Serat Optik Multimode

4 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]. LED or LD Fiber Loss Loss Splicing Photodetector Power Coupled into Fiber Power Receiver at Detector 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.

5 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 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 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

6 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 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 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].

7 dimana : α Pin Pout L 10 P in α = log db / km L P (2.1) out = redaman (db/km) = daya terima (mw) = daya kirim (mw) = panjang serat (km) Satuan daya dbm adalah level daya dihubungankan dengan 1 mw dan dinyatakan dengan Persamaan 2.2[3] sebagai berikut : dbm = P( mw ) 10 log (2.2) 1mW 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 lekukan/bengkokan (bending).

8 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 nc αc ns αs αf L = besarnya redaman total (db) = jumlah konektor yang digunakan = redaman konektor (db) = jumlah sambungan = redaman splice/sambungan (db) = redaman serat optik (db/km) = panjang kabel optik (Km) 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

9 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 P in α tot Ms = Daya ouput (dbm) = Daya Terima (dbm) = Loss channel total (db) = Sistem margin/cadangan daya (db) 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 Pout α tot Ms = daya terima (dbm) = daya kirim (dbm) = besarnya redaman (db) = Margin/cadangan daya (3-10dB)

10 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 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 (ns/km). Gambar 2.7 Pulsa bertambah lebar disebabkan oleh peristiwa dispersi Dalam serat optik terdapat 2 (dua) macam dispersi yaitu [5]:

11 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.

12 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) Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan teknologi terbaru dalam telekomunikasi dengan media kabel serat optik. Dimana Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) merupakan suatu metode penggabungan sinyal-sinyal optik dengan panjang gelombang operasi yang berbeda-beda yang ditransmisikan kedalam sebuah serat optik tunggal dengan memperkecil spasi antar kanal sehingga terjadi peningkatan jumlah kanal yang mampu dimultipleks. Teknologi DWDM adalah teknologi dengan memanfaatkan sistem SDH (Synchoronous Digital Hierarchy) yang sudah ada (solusi terintegrasi) dengan memultiplekskan sumber-sumber sinyal yang ada. Menurut definisi, teknologi DWDM dinyatakan sebagai suatu teknologi jaringan transport yang memiliki kemampuan untuk membawa sejumlah panjang gelombang (4, 8, 16, 32, dan seterusnya) dalam satu fiber tunggal. Artinya, pabila dalam satu fiber itu dipakai empat gelombang, maka kecepatan transmisinya menjadi 4x10 Gbs (kecepatan awal dengan menggunakan teknologi SDH)[6]. Inti perbaikan dari DWDM ini terdapat pada infrastruktur yang digunakan, seperti jenis laser dan penguat. Perbaikan teknologi ini dipicu dengan adanya

13 perkembangan teknologi fotonik, seperti penemuan EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) sebagai penguat optis, dan laser dengan presisi yang lebih tinggi. Penemuan EDFA memungkinkan DWDM beroperasi pada daerah 1550 nm yang memiliki attenuasi rendah. Secara sederhana sebuah jaringan yang menggunakan DWDM dapat dilihat pada Gambar 2.8[6]. Gambar 2.8 Jaringan yang menggunakan DWDM Konsep Dasar DWDM Masukan sistem DWDM berupa trafik yang memiliki format data dan laju bit yang berbeda dihubungkan dengan laser DWDM. Laser tersebut akan mengubah masing-masing sinyal informasi dan memancarkan dalam panjang gelombang yang berbeda-beda λ 1, λ 2, λ 3,, λ N. Kemudian masing-masing panjang gelombang tersebut dimasukkan kedalam MUX (multiplexer), dan keluaran disuntikkan kedalam sehelai serat optik. Selanjutnya keluaran MUX ini akan ditransmisikan sepanjang jaringan serat. Untuk mengantisipasi pelemahan sinyal, maka diperlukan penguatan sinyal sepanjang jalur transmisi. Sebelum ditransmisikan sinyal ini diperkuat terlebih dahulu dengan menggunakan penguat akhir (post amplifier) untuk mencapai tingkat daya sinyal yang cukup. ILA (in line amplifier) digunakan untuk menguatkan sinyal sepanjang saluran transmisi.

14 Sedangkan penguat awal (pre-amplifier) digunakan untuk menguatkan sinyal sebelum dideteksi. DEMUX (demultiplexer) digunakan pada ujung penerima untuk memisahkan antar panjang gelombang yang selanjutnya akan dideteksi menggunakan photodetector[7]. Multiplexing serentak kanal masukan dan demultiplexing kanal keluaran dapat dilakukan oleh komponen yang sama, yaitu multiplexer/demultiplexer Spasi Kanal Spasi kanal merupakan jarak minimum antar panjang gelombang agar tidak terjadi interferensi. Standarisasi spasi perlu dilakukan agar sistem DWDM dari berbagai vendor yang berbeda dapat saling berkomunikasi. Jika panjang gelombang operasi berbanding terbalik dengan frekuensi, hubungan bedanya dikenal dalam panjang gelombang masing-masing sinyal. Faktor yang mengendalikan besar spasi kanal adalah bandwidth pada penguat optik dan kemampuan penerima mengidentifikasi dua set panjang gelombang yang lebih rendah dalam spasi kanal. Kedua faktor itulah yang membatasi jumlah panjang gelombang yang melewati penguat. Saat ini terdapat dua pilihan untuk melakukan standarisasi kanal, yaitu menggunakan spasi lamda atau spasi frekuensi. Hubungan antara spasi lamda dan spasi frekuensi adalah: c f λ λ (2.7) 2 dimana : Δf Δ λ λ c = spasi frekuensi (GHz) = spasi lamda (nm) = panjang gelombang daerah operasi (nm) = 3x10 8 m/s

15 Konversi spasi lamda ke spasi frekuensi (dan sebaliknya) akan menghasilkan nilai yang kurang presisi, sehingga sistem DWDM dengan satuan yang berbeda akan mengalami kesulitan dalam berkomunikasi. ITU-T kemudian menggunakan spasi frekuensi sebagai standar penentuan spasi kanal Kelebihan Teknologi DWDM Secara umum keunggulan teknologi DWDM adalah sebagai berikut[7]: 1. Tepat untuk diimplementasikan pada jaringan telekomunikasi jarak jauh (long haul) baik untuk sistem point-to-point maupun ring topology. 2. Lebih fleksibel untuk mengantisipasi pertumbuhan trafik yang tidak terprediksi. 3. Transparan terhadap berbagai terhadap berbagai trafik. Kanal informasi masing-masing panjang gelombang dapat digunakan untuk melewatkan trafik dengan format data dan laju bit yang berbeda. Ketransparanan sistem DWDM dan kemampuan add/drop akan memudahkan penyedia layanan untuk melakukan penambahan dan atau pemisahan trafik. 4. Tepat untuk diterapkan pada daerah dengan perkembangan kebutuhan bandwidth sangat cepat. Perbandingan teknologi serat optik konvensional dan teknologi DWDM adalah sebagai berikut. 1. Kapasitas serat optik yang dipakai lebih optimal. DWDM dapat mengakomodir banyak cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda dalam sehelai serat optik, sedangkan teknologi serat optik

16 konvensional hanya dapat mentransmisikan satu panjang gelombang dalam sehelai serat optik. 2. Instalasi jaringan lebih sederhana. Penambahan kapasitas jaringan pada teknologi serat optik konvensional dilakukan dengan memasang kabel serat optik baru, sedangkan pada DWDM cukup dilakukan dengan penambahan beberapa panjang gelombang baru tanpa harus melakukan perubahan fisik jaringan. 3. Penggunaan penguat lebih efisien. DWDM menggunakan penguat optik yang dapat menguatkan beberapa panjang gelombang sekaligus dengan interval penguatan yang lebih jauh, sehingga penguat optik yang digunakan pada DWDM lebih sedikit dibandingkan dengan teknolog serat optik konvensional. Penguat optik yang digunakan dalam teknologi DWDM adalah EDFA. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) merupakan serat optik dari bahan silica (SiO2) dengan intinya (core) telah dikotori dengan bahan Erbium (Er3+), termasuk ke dalam golongan Rare-Earth Doped Fiber Amplifier. Berikut ini beberapa keunggulan yang dimiliki oleh EDFA, sehingga dapat mendukung teknologi DWDM: a. Faktor peroleh EDFA sangat tinggi EDFA pada tahap eksperimen memiliki gain sebesar 40 db. Sedangkan perangkat EDFA komersil mempunyai gain db dengan memompa energi sebesar 10 mw.

17 b. Bandwidth lebar Ion Erbium melepaskan foton dengan interval panjang gelombang nm atau sama dengan bandwidth sebesar 3 THz. Pada interval tersebut redaman yang terjadi pada serat optik hanya berkisar 0.2 db/km[7], sehingga EDFA dapat memperkuat puluhan sinyal dengan panjang gelombang yang berbeda secara bersamaan. c. Noise Figure EDFA kecil Noise Figure merupakan perbandingan antara S/Nin dengan S/Nout, sehingga untuk tansmisi jarak jauh akan menghasilkan akumulasi derau optik, namun dengan adanya tapis optik pada perangkat EDFA maka noise figure yang muncul sangat kecil. d. Daya output yang besar Daya output pada EDFA meningkat seiring dengan meningkatnya daya diode laser (optical pump). e. Kemudahan instalasi EDFA mudah diinstalasi karena EDFA juga berbentuk serat. 4. Biaya pemasangan, pemeliharaan dan pengembangan lebih efisien. Hal ini akibat arsitektur jaringan DWDM lebih sederhana dibandingkan arsitektur jaringan serat optik konvensional Elemem Jaringan DWDM Dalam aplikasi DWDM terdapat beberapa elemen yang memiliki spesifikasi khusus disesuaikan dengan kebutuhan sistem[8]. Elemen tersebut adalah :

18 1. Wavelength Multiplexer/Demultiplexer Wavelength Multiplexer berfungsi untuk memultiplikasi kanal-kanal panjang gelombang optik yang akan ditransmisikan dalam serat optik. Sedangkan wavelength demultiplexer berfungsi untuk mendemultiplikasi kembali kanal panjang gelombang yang ditransmisikan menjadi kanal kanal panjang gelombang menjadi seperti semula. 2. Optical Add/Drop Multiplexer (OADM) Diantara titik multiplexing dan demultiplexing dalam sistem DWDM merupakan daerah dimana berbagai macam panjang gelombang berada, pada beberapa titik sepanjang span ini sering diinginkan untuk dihilangkan atau ditambah dengan satu atau lebih panjang gelombang. OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) inilah yang digunakan untuk melewatkan sinyal dan melakukan fungsi add and drop yang bekerja pada level optik. 3. Optical Cross Connect (OXC) Perangkan OXC (Optical Cross Connect) ini melakukan proses switching tanpa terlebih dahulu melakukan proses konversi OEO (Optik-elektrooptik) dan berfungsi untuk merutekan kanal panjang gelombang. OXC ini berukuran NxN dan biasa digunakan dalam konfigurasi jaringan ring yang memiliki banyak node terminal. 4. Optical Amplifier Unit (OAU) Merupakan penguat optik yang bekerja dilevel optik, yang dapat berfungsi sebagai pre-amplifier, in line-amplifier dan post-amplifier.

19 2.6.5 Konfigurasi Sistem DWDM Menurut konfigurasinya sistem DWDM dibagi menjadi 2 (dua)[8] : 1. Sistem DWDM satu arah (one way transmission), pada sistem ini dalam satu serat dapat terjadi beberapa transmisi dengan arah yang sama secara simultan seperti Gambar 2.9[8] berikut ini : Kanal 1 Source 1 Kanal 1 Detektor 1 Kanal 2 Source 2 Single fiber DWDM DWDM Detektor 2 Kanal 2 Kanal n Source n Detektor n Kanal n Gambar 2.9 Sistem DWDM satu arah 2. Sistem DWDM dua arah (two way transmission), dimana dalam sebuah serat terjadi dua transmisi dengan arah yang berlawanan secara simultan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.10[8]. Dimana pada serat terjadi pengiriman informasi dari DWDM 1 ke DWDM 2 dengan panjang gelombang λ1 dan pada saat yang bersamaan ditransmisikan informasi dari DWDM 2 ke DWDM 1 dengan panjang gelombang λ2. Kanal 1 Source 1 Detektor 1 Kanal 1 Single fiber DWDM DWDM 1 2 Kanal 2 Source 2 Detektor 2 Kanal 2 Gambar 2.10 Sistem DWDM dua arah

20 2.6.6 Sumber Laser DWDM dan Detektor DWDM Salah satu contoh sumber laser yang digunakan dalam sistem DWDM adalah Distribution Feedback (DFB) laser. DFB memiliki kelebihan mampu mengakses semua bandwidth optik pada jendela transmisi 1550 nm, yang memiliki daya output sampai 25 mw (tunable) dari nm. APD (Avanlanche Photo Dioda) adalah salah satu jenis detector yang digunakan dalam DWDM, yang memiliki sensitivitas penerimaan yang besar dan akurat. 2.7 Alat Ukur Transmisi Optik Dalam pengukuran karakteristik optik digunakan alat ukur OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) dan Power Meter yang duraikan sebagai berikut[8] OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) adalah alat yang digunakan untuk mendapatkan gambar secara visual karakteristik dari redaman sebuah fiber dalam suatu jaringan. Selain itu, OTDR merupakan alat untuk menentukan lokasi dari fiber optik yang terputus dan juga dapat digunakan untuk menentukan rugirugi (loss) pada tiap sambungan atau konektor. Pada intinya OTDR memiliki 4 fungsi utama, yaitu[8]: 1. Dapat menentukan jarak lokasi pada jaringan yang patah. 2. Dapat menentukan loss dari setiap splice atau total end to end loss. 3. Dapat menentukan redaman serat sepanjang link. 4. Dapat melihat refleksi dari sebuah event seperti sebuah konektor

21 Prinsip kerja OTDR adalah dengan mengirimkan pulsa cahaya ke serat optik berupa sinar laser sampai ke ujung core yang kita ukur. Cahaya yang dikirimkan sebagian dipantulkan kembali ke OTDR, hal tersebut terjadi karena ketidakmurnian dan ketidaksempurnaan serat optik sehingga menyebabkan refleksi sepanjang serat. Optical directional coupler Pulsa Generator Laser Diode (LD) Kabel Optik Avalanche photodiode (APD) Averaging circuit DISPLAY OTDR Gambar 2.11 Blok Diagram OTDR Dari Gambar 2.11[8] dapat dijelaskan prinsip kerja dari OTDR. Pulsa generator membangkitkan sebuah pulsa elektrik yang diubah menjadi pulsa optik oleh laser diode. Pulsa tersebut diteruskan ke kabel optik melalui sebuah optical directional coupler. Pulsa tersebut akan dipantulkan kembali dan jika terjadi perubahan pada kabel (EVENT), yang disebabkan oleh adanya splicing (sambungan) pada kabel, konektor, microbending (kabel putus). Pulsa balik tersebut diterima kembali oleh optical directional coupler dan diteruskan ke photodiode yang mengubah kembali menjadi pulsa listrik. Pulsa tersebut diukur

22 besarnya dan ditampilkan di layar display. Lamanya waktu antara pulsa yang dibangkitkan dan pulsa yang diterima akan diukur dan dapat dikonversikan menjadi jarak antara pesawat OTDR dengan EVENT tersebut (splicing, konektor, ujung kabel dan lain lain). Beberapa fungsi yang dapat dilakukan oleh OTDR yaitu : 1. Mengukur Loss per satuan panjang Loss Pada saat Instalasi serat optik mengasumsikan redaman serat optik tertentu dalam loss persatuan panjang. OTDR dapat mengukur redaman sebelum dan setelah instalasi sehingga dapat memeriksa adanya ketidaknormalan seperti bengkokan (bend) atau beban yang tidak diinginkan. Hal ini dapat dilakukan dengan cara : X[dBW] = A [db]. α.l [db] dimana : X = Besarnya daya untuk jarak L A = Daya awal yang diberikan OTDR ke serat optik untuk OTDR mini, Amax adalah 31 dbw α = Redaman (db/km) L = Panjang Sehingga dengan membaca grafik X dan L, akan didapat α (redaman), dan dengan membandiingkannya dengan loss budget akan dapat disimpulkan apakah telah terjadi ketidaknormalan. 2. Mengevaluasi sambungan dan konektor Pada saat instalasi OTDR dapat memastikan apakah redaman sambungan dan konektor masih berada dalam batas yang diperbolehkan.

23 3. Fault Location Fault seperti letaknya serat optik atau sambungan dapat saat atau setelah instalasi, OTDR dapat menunjukkan lokasi faultnya atau ketidaknormalan tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan melihat jarak terjadinya end of fiber pada OTDR, jika kurang dari jarak sebenarnya maka pada jarak tersebut terjadi kebocoran/ keretakan (asumsi set OTDR benar). End of fiber pada OTDR ditandai dengan adanya daya <3 db (dapat disesuaikan dengan menset) yang berfluktuasi. OTDR, pulse width, dispersi, rise time merupakan domain waktu, sedangkan bandwidth, merupakan domain frekuensi Power Meter Power meter optical adalah peralatan penting untuk pengukuran daya dalam sistem komunikasi serat optik. Pengukuran daya adalah salah satu dasar banyak pengukuran serat optik. Nilai untuk pengukuran rugi -rugi dengan daya pada kirim (sumber) atau daya pada akhri penerima yang berbeda beda. Jenis optical power meter menggunakan bahan semikonduktor photodetector seperti Silicon (Si), Germanium (Ge), atau Indium Gallium Arsenide (InGaAs), tergantung pada panjang gelombang yang digunakan. Si detector digunakan pada daerah panjang gelombang 850 nm, sedangkan Ge dan InGaAs detector adalah jenis yang digunakan pada daerah panjang gelombang 1310 and 1550 nm[8].