ANALISIS DISPERSION POWER PENALTY PADA AREA RING-1 JARINGAN LOKAL AKSES FIBER STO GATOT SUBROTO

Transkripsi

1 JETri, Volume 5, Nomor 1, Agustus 2005, Halaman 25-36, ISSN ANAISIS DISPERSION POWER PENATY PADA AREA RING-1 JARINGAN OKA AKSES FIBER STO GATOT SUBROTO Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, Sunarto dan Herbowo Hardianto* Dosen-Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti Abstract Fiber attenuation caused by chromatic dispersion and modal dispersion is commonly referred to as a dispersion power penalty. In the wave transmitted by transmitter, dispersion occurred, caused degradation of signal quality, so that the signal receiver is not as good as which is being transmitted. In this paper will be discussed about the impact of dispersion power penalty in ring-1 STO Gatot Subroto area. Analysis was done to several factors that can cause dispersion power penalty, which are distance, wavelength, and data rate being used. The calculation with available data and specification has been done, so that the routes with the biggest and the smallest dispersion power penalty can be detected. The biggest dispersion power penalty happened in Palma Citra Umawar route at distance of km 7 with =1550 nm and data rate Mbps. While the smallest was db, happened in Tifa STO Gatot Subroto route at distance of km with =1310 nm and data rate Mbps. All those calculations were still in permissible limit, not more than 2 db. Furthermore from some routes were obtained very small dispersion power penalty. The bigger the fiber length and data rate, the bigger the dispersion power penalty is. Finally it can be concluded that fiber length, wavelength, and data rate are equivalent to the dispersion power penalty. Keyword: fiber optic, dispersion, Synchronous Digital Hierarchy 1. Pendahuluan Perkembangan dan penerapan teknologi telekomunikasi dunia yang berkembang dengan cepat, secara langsung ataupun tidak akan mempengaruhi perkembangan sistem telekomunikasi Indonesia. Pemakaian sistem komunikasi serat optik di Indonesia merupakan bukti bahwa Indonesia juga mengikuti dan mempergunakan teknologi ini di bidang telekomunikasi. Tidak disangkal lagi bahwa komunikasi serat optik mempunyai sejumlah kelebihan dan keuntungan dibandingkan dengan komunikasi konvensional sebagai berikut: bandwidth yang sangat lebar, ukuran serat yang kecil dan ringan, isolasi secara listrik, kebal terhadap interferensi dan cakap silang, keamanan sinyal, rugi transmisi yang rendah, kabel yang fleksibel dan keandalan yang tinggi (Senior, 1992: 7-10). * Alumni Jurusan Teknik Elektro FTI, Universitas Trisakti

2 JETri, Tahun Volume 5, Nomor 1, Agustus 2005, Halaman 25-36, ISSN Sistem komunikasi ini sebenarnya sudah diteliti sejak lama, tetapi karena banyaknya kesulitan dan hambatan yang timbul yang dapat mengakibatkan rugi-rugi transmisi dan dispersi yang tidak sempurna. Selain dari itu dalam pengaplikasiannya sistem komunikasi serat optik ini banyak mengalami gangguan yang mengakibatkan terjadinya rugirugi atau losses yang menyebabkan terjadinya degradasi sinyal atau penurunan kualitas dari sinyal yang ditransmisikan. Pada degradasi sinyal terdapat beberapa faktor yang diantaranya adalah adanya redaman dan dispersi atau pelebaran pulsa. Dalam redaman terjadi berbagai macam losses yang dapat terjadi pada serat optik. Sama dengan redaman, dalam dispersi juga memiliki beberapa macam yang dapat mempengaruhi kualitas sinyal yang ditransmisikan oleh serat optik. Oleh karena degradasi sinyal yang disebabkan oleh dispersi mempengaruhi kualitas sinyal yang ditransmisikan oleh serat optik, maka dalam penelitian ini akan dibahas mengenai dispersion power penalty yang berkaitan dengan terjadinya dispersi pada serat optik yang digunakan PT TEKOM Jakarta Barat pada area ring-1 STO Gatot Subroto. 2. Dispersion Power Penalty Redaman fiber yang disebabkan oleh chromatic dispersion dan modal dispersion disebut dengan dispersion power penalty (dalam db). Hal tersebut dapat mempengaruhi kualitas sinyal yang diterima oleh receiver karena gelombang mengalami pelebaran pulsa yang terlalu besar. Dispersion power penalty yang biasa terjadi tidak boleh melebihi dua decibel (2 db). (Harold, 2004: 424, ) Untuk dapat menghitung besarnya dispersion power penalty, pertama-tama harus diketahui terlebih dahulu adalah besarnya dispersi yang terjadi. Dispersi yang terjadi ditentukan oleh panjang gelombang yang digunakan. Oleh karena itu harus ditentukan panjang gelombang yang digunakan, dan biasanya panjang gelombang yang digunakan adalah = 1310 nm dan = 1550 nm. Setelah ditentukan panjang gelombang, maka dapat dihitung besar dispersi yang terjadi dengan menggunakan persamaan: 26

3 Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, Sunarto & Herbowo Hardianto, Analisis Dispersion Power Penalty 4 S o D o (1) 3 4 Dimana : S o = konstanta dispersion slope [0.092 ps/(nm 2.km)] = panjang gelombang (yang biasa digunakan 1310 nm dan 1550 nm) = 1311 nm (range antara 1302 sampai 1322 nm) 0 D = dispersi (ps/nm.km) atau (piko sekon/nano meter.kilo meter) Setelah diketahui besarnya dispersi yang terjadi langkah selanjutnya adalah menghitung pulse width ( ) yang didapat dari perkalian besar dispersi dengan spectral width ( ) dari spesifikasi kabel optik yang digunakan pada sistem tersebut. Seperti terlihat pada persamaan berikut ini:. D (2) Dengan didapat besar pulse width ( ) pada serat optik tersebut maka dapat dicari besarnya fiber bandwidth ( f ), seperti pada persamaan berikut ini: ln4 f (3). angkah selanjutnya yaitu menghitung fiber bandwidth-distance ( F F ) dengan membagi fiber bandwidth ( f ) yang telah didapat dengan panjang serat optik yang digunakan (), seperti pada persamaan dibawah ini: f F F (4) Salah satu faktor yang sangat mempengaruhi besarnya dispersion power penalty adalah data rate ( F R ) yang diperoleh dari spesifikasi serat optik yang digunakan pada sistem (dalam b/s). Hal tersebut terlihat dalam mencari length efficiency atau dari fiber, dimana length efficiency merupakan pembagian kuadrat dari data rate dengan fiber bandwidth- 27

4 JETri, Tahun Volume 5, Nomor 1, Agustus 2005, Halaman 25-36, ISSN distance dikali koefisien c yang sama dengan 0.5, seperti pada persamaan berikut: 2 FR c (5) FF Setelah didapat length efficiency baru dapat dihitung besarnya dispersion power penalty dengan persamaan sebagai berikut : db = 10 log (1+η ) (6) Dimana db adalah dispersion power penalty dengan satuan decibel (db). 3. Konfigurasi Jaringan okal Akses Fiber Salah satu jaringan lokal yang dimiliki oleh PT TEKOM adalah Jaringan okal Akses Fiber. Pada sistem ini digunakan serat optik untuk transmisinya, dengan menggunakan Synchronous Digital Hierarchy (SDH) dalam pengaturan hirarki bit rate-nya. Dalam sistem SDH terdapat Synchronous Transfer Module (STM) yang memiliki kecepatan data rate Mbps. Sedangkan pada PT TEKOM digunakan STM-4 yang mempunyai kecepatan 4 x x Mbps yaitu Mbps. Pada sistem ini juga terdapat Add Drop Multiplexer (ADM) yang merupakan sebuah terminal yang berfungsi untuk meningkatkan dan menurunkan kecepatan yang kemudian disalurkan ke Digital oop Carrier (DC). Digital oop Carrier merupakan akses menuju pesawat telepon ataupun ISDN melalui kabel serat optik pelanggan PT TEKOM. Antara STM pengirim dan STM penerima, media transmisi yang digunakan berupa kabel serat optik dengan tipe singlemode. Konfigurasi SDH pada PT TEKOM Jakarta Barat dapat dilihat pada Gambar 1 berikut. 28

5 Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, Sunarto & Herbowo Hardianto, Analisis Dispersion Power Penalty ADM STM-4 ADM STM-4 DC Phone STO Fiber Optic Cable Gambar 1 Konfigurasi SDH Pada PT TEKOM Jakarta Barat (PT. Telkom, nd: ) ISDN 4. Ring-1 Sentral Telepon Otomat (Sto) Gatot Subroto Untuk memudahkan instalasi dan transmisi dari sentral ke pelanggan, maka dibuatlah sebuah ring dengan STO Gatot Subroto sebagai sentral dimana sinyal ditransmisikan melalui serat optik kepada receiver dengan membentuk sebuah lingkaran atau cincin yang kurang lebih dapat dilihat pada konfigurasi Gambar 2 pada halaman berikut. Perlu diketahui bahwa pada jarak yang tertera seperti pada Gambar 2 bukan merupakan jarak fisik yang ada sesungguhnya di lapangan melainkan jarak rute yang harus ditempuh dari satu node asal ke node tujuan pada Area Ring-1 STO Gatot Subroto. Jarak fiber yang digunakan adalah jarak pada area ring pertama dari Jarlokaf STO Gatot Subroto seperti terlihat pada Tabel 1 pada halaman berikut. 5. Hasil Perhitungan Dan Analisis Dispersion Power Penalty yang terjadi Area Ring-1 pada STO Gatot Subroto dihitung dengan menggunakan beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kualitas dari serat optik yang digunakan oleh PT TEKOM Jakarta Barat. Diantara faktor-faktor tersebut adalah jarak fiber, panjang 29

6 JETri, Tahun Volume 5, Nomor 1, Agustus 2005, Halaman 25-36, ISSN gelombang dan data rate. Panjang gelombang yang digunakan yaitu 1310 nm dan 1550 nm. Sedangkan data rate yang digunakan adalah Mbps dan Mbps sesuai dengan tipe STM yang ada Km Km Gedung TIFA Gedung Elektrindo Km STO Gatot Subroto Km Km UMAWAR Palma Citra Gambar 2 Topologi Ring-1 STO Gatot Subroto Tabel 1 Jarak Panjang Fiber pada Area Ring-1 STO Gatot Subroto No. Dari Ke Jarak (km) 1 STO Gatot Subroto Palma Citra Palma Citra UMAWAR UMAWAR Gedung Elektrindo Gedung Elektrindo Gedung TIFA Gedung TIFA STO Gatot Subroto

7 Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, Sunarto & Herbowo Hardianto, Analisis Dispersion Power Penalty Tabel 2 dibawah ini memperlihatkan besar dispersi berdasarkan panjang gelombang No. Tabel 2 Besar Dispersi Berdasarkan Panjang Gelombang Panjang Gelombang Dispersi D nm ps/nm.km nm ps/nm.km Tabel 3 berikut ini memperlihatkan hasil perhitungan Dispersion Power Penalty Ring-1 STO Gatot Subroto secara keseluruhan Tabel 3 Hasil Perhitungan Dispersion Power Penalty pada Ring-1 STO Gatot Subroto Data db No. Rute Jarak (km) Rate (nm) (Mbps) (db) STO Gatot Subroto Palma Citra Palma Citra UMAWAR UMAWAR Gedung Elektrindo Gedung Elektrindo Gedung TIFA Gedung TIFA STO Gatot Subroto x x x x x x x x x x x x

8 JETri, Tahun Volume 5, Nomor 1, Agustus 2005, Halaman 25-36, ISSN Analisis Dispersion Power Penalty Terhadap Jarak Tabel 4 Dispersion Power Penalty Terhadap Jarak Fiber No Jarak (km) = 1310 nm = 1310 nm = 1550 nm Dispersion Power Penalty ( db ) = 1550 nm F R =622.08Mbps F R =155.52Mbps F R =622.08Mbps F R =155.52Mbps x x x x x x x x x x x x Seperti dilihat pada Tabel 4 di atas bahwa jarak terpanjang dari Ring- 1 STO Gatot Subroto adalah km yaitu kabel yang menghubungkan Apartemen Palma Citra dengan Gedung Umawar. Sedangkan jarak terpendek adalah km yaitu kabel dari Gedung TIFA ke STO Gatot Subroto. Apabila dilihat dari perbandingan jarak fiber terpanjang dengan yang terpendek dapat diketahui bahwa dispersion power penalty yang terjadi pada kedua panjang fiber tersebut lebih besar pada jarak km yaitu dari Gedung TIFA ke STO Gatot Subroto dengan besar dispersion power penalty mencapai x 10-5 db bila menggunakan panjang gelombang 1310 nm dan data rate Mbps. Sedangkan dengan kondisi yang sama pada jarak terpendek km yang menhubungkan Apartemen Palma Citra dengan Gedung Umawar hanya memiliki dispersion power penalty sebesar x 10-7 db. Maka dapat diketahui bahwa semakin panjang fiber length atau panjang jarak kabel serat optik yang digunakan, semakin besar Dispersion Power Penalty yang terjadi. 32

9 Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, Sunarto & Herbowo Hardianto, Analisis Dispersion Power Penalty 5.2. Analisis Dispersion Power Penalty Terhadap Panjang Gelombang ( ) Tabel 5 Dispersion Power Penalty Terhadap Panjang Gelombang ( ) No. Rute F R (Mbps) = 1310 nm db (db) = 1550 nm STO Gatot Subroto Palma Citra Palma Citra UMAWAR UMAWAR Gedung Elektrindo Gedung Elektrindo Gedung TIFA Gedung TIFA STO Gatot Subroto x x x x x x x x x x x x Dari Tabel 5 di atas yang menggunakan perbandingan panjang gelombang yang digunakan yaitu 1310 nm dan 1550 nm, dispersion power penalty terbesar terjadi pada panjang gelombang 1550 nm yaitu pada fiber optik yang menghubungkan Apartemen Palma Citra dengan Gedung Umawar dengan besar dispersion power penalty db dengan besar data rate Mbps dan db dengan data rate Mbps. Sedangkan pada panjang gelombang 1310 nm dispersion power penalty yang terbesar juga terjadi pada rute yang menghubungkan Apartemen Palma Citra dengan Gedung Umawar, hanya saja besar dispersion power penalty yang terjadi tidak sebesar pada panjang 33

10 JETri, Tahun Volume 5, Nomor 1, Agustus 2005, Halaman 25-36, ISSN gelombang 1510 mm yaitu x 10-6 db dengan data rate Mbps dan x 10-5 db dengan data rate Mbps. Hal ini dapat terjadi karena pada panjang gelombang 1310 nm besar koefisien dispersi sangat kecil bila dibandingkan dengan pada kondisi panjang gelombang 1550 nm. Besar dispersi pada panjang gelombang 1310 nm yaitu sebesar ps/nm.km, sedangkan pada panjang gelombang 1550 nm sebesar ps/nm.km Pada panjang gelombang 1310 nm disebut juga dengan zero dispersion karena memiliki karakterisitik yang mendekati nilai nol (0) Analisis Dispersion Power Penalty Terhadap Data Rate Tabel 6 Dispersion Power Penalty Terhadap Data Rate (F F ) No. Rute (nm) F R =155.52Mbps db (db) F R =622.08Mbps STO Gatot Subroto Palma Citra Palma Citra UMAWAR UMAWAR Gedung Elektrindo Gedung Elektrindo Gedung TIFA Gedung TIFA STO Gatot Subroto x x x x x x x x x x x x

11 Indra Surjati, Yuli Kurnia Ningsih, Sunarto & Herbowo Hardianto, Analisis Dispersion Power Penalty Dengan melihat Tabel 6 di atas dapat diketahui besar dispersion power penalty yang terjadi apabila menggunakan data rate Mbps lebih kecil daripada apabila menggunakan data rate Mbps. Dapat dilihat dari tabel bahwa dispersion penalty yang terbesar dengan menggunakan data rate Mbps adalah x 10-6 db (pada panjang gelombang 1310 nm) dan bila menggunakan data rate Mbps dengan kondisi yang sama adalah x 10-5 db. Akan tetapi apabila menggunakan data rate Mbps data yang ditransmisikan tidak dapat sebanyak apabila menggunakan data rate Mbps. Oleh karena itu data rate yang sebaiknya digunakan adalah Mbps Analisis Dispersion Power Penalty Secara Keseluruhan Dari ketiga perhitungan diatas yang dilakukan terhadap panjang fiber, panjang gelombang, dan besar data rate didapat dispersion power penalty yang terbesar terjadi pada rute Palma Citra Umawar yang berjarak km dengan kondisi =1550 nm dan data rate Mbps yaitu sebesar db. Sedangkan yang terkecil terjadi pada rute Tifa STO Gatot Subroto yang berjarak km dengan kondisi = 1310 nm dan data rate Mbps yaitu sebesar x 10-7 db. Hal ini menandakan bahwa besar dispersion power penalty yang terbesar pada area ring-1 STO Gatot Subroto masih dibawah besar dispersion power penalty maksimum yang diijinkan yaitu sebesar 2 db. Semakin besar panjang fiber, panjang gelombang, dan besar data rate maka makin besar dispersion power penalty yang terjadi. Jadi besar panjang fiber, panjang gelombang, dan data rate berbanding lurus dengan besar dispersion power penalty. 6. Kesimpulan 1. Dispersion power penalty yang terjadi pada area ring-1 STO Gatot Subroto yang terbesar terjadi pada rute Apartemen Palma Citra Gedung Umawar yang memiliki jarak rute km dengan menggunakan panjang gelombang 1550 nm dengan data rate Mbps. 35

12 JETri, Tahun Volume 5, Nomor 1, Agustus 2005, Halaman 25-36, ISSN Sedangkan dispersion power penalty terkecil terjadi pada rute Gedung Tifa STO Gatot Subroto yang memiliki panjang rute km dengan menggunakan panjang gelombang 1310 nm dan data rate Mbps. 3. Pada perhitungan dispersion power penalty terhadap besar data rate didapat dispersion power penalty dengan kondisi yang menggunakan data rate Mbps lebih besar bila dibandingkan jika menggunakan data rate Mbps. 4. Dari perhitungan dan analisis dapat diketahui bahwa besar dispersion power penalty sangat dipengaruhi oleh panjang fiber, panjang gelombang, dan besar data rate. Semakin panjang fiber, panjang gelombang, dan besar data rate yang digunakan maka semakin besar dispersion power penalty. Jadi panjang fiber, panjang gelombang, dan besar data rate berbanding lurus dengan besar dispersion power penalty. Daftar Pustaka 1. J.W Senior Optical Fiber Communicati. New Jersey: Prentice Hall International Series in Optoelectronics. 2. Kolimbris, Harold Fiber Optics Communications. Pearson Prentice Hall International Edition 3. PT. TEKOM Mbit/s Synchronous Digital ADD/Drop Multiplexer Equipment Manual Volume 1 & 2. Ericsson. 36