BAB II TEORI DASAR. Gambar 2.1: Metode Pengukuran Kontinuitas Dengan Multimeter. 1

Transkripsi

1 BAB II TEORI DASAR. PARAMETER ELEKTRIS KABEL Dalam teknologi jaringan akses kabel tembaga, ada beberapa faktor penting yang harus menjadi perhatian agar kualitas pengiriman sinyal sampai diterima di penerima selalu dalam keadaan optimal, yaitu dengan menjaga nilai karakteristik parameter elektris jaringan akses tembaga sesuai dengan persyaratan yang telah ditetapkan. Nilai ini akan mencerminkan baik atau buruknya kondisi jaringan akses tembaga tersebut. Parameter elektris jaringan akses tembaga yang akan di bahas pada Tugas Akhir ini meliputi tahanan isolasi, redaman saluran, tahanan jerat, cakap silang (yang terbagi menjadi dua, Near end cross talk dan Far end cross talk) dan S/N (Signal to Noise Ratio)... Kontinuitas Kontinuitas merupakan hal penting dalam jaringan akses tembaga yaitu untuk memastikan bahwa secara elektris urat-urat kabel tembaga tersebut terhubung sampai dititik akhir dengan baik, lurus, tidak terputus baik untuk kabel yang belum di instalasi, dalam tahapan instalasi, ataupun sudah terinstalasi. Pengukuran kontinuitas dapat dilakukan dengan menggunakan alat pair checker ataupun multimeter, yaitu dengan metode open dan short antara urat kabel a dan b. Ada dua metode pengukuran kontinuitas, yaitu : a) Dengan menggunakan multimeter (AVO meter). Gambar.: Metode Pengukuran Kontinuitas Dengan Multimeter. 5

2 6 Untuk mengetahui kontinuitas menggunakan multimeter dapat diketahui melalui nilai tahanan tertentu atau dengan bunyi tone pada multimeter. b). Dengan menggunakan pair checker. Gambar.: Metode Pengukuran Kontinuitas Dengan Pair Checker. Cara pengetesan kontinuitas menggunakan pair checker yaitu dengan mengirim nada berfrekuensi 550 Hz, dengan variasi penambahan dan pengurangan frekuensi 00 Hz yang dibangkitkan dan dipancarkan oleh alat ukur dan dipasangkan pada ujung kabel yang satu. Nada tersebut dapat didengar untuk memastikan kontinuitas dari kabel tersebut, apakah putus atau tersambung sampai ke ujung kabel... Tahanan Isolasi Tahanan isolasi merupakan besaran yang menunjukan nilai dari kebocoran listrik antara urat kabel yang satu dengan yang lainnya. Semakin besar nilai tahanan isolasi maka semakin kecil kebocoran listrik yang dapat terjadi. PL - OMAP & Instalation Cable Acces Network (CAN). Bandung: PT. Telkom Indonesia, Tbk.

3 7 Gambar.3: Skema Kabel Terpotong Gambar.4: Tahanan Isolasi Antar Urat Kabel. Secara matematis tahanan isolasi dirumuskan sebagai berikut : R isolasi r,3 r = ln = log π. l r π. l r ρ ρ Keterangan : ρ = Tahanan jenis isolator (PE = 0 3 Ωm) l = Panjang kabel tembaga (m) r = Jari-jari dalam kabel tebaga (mm) = 0,3 mm r = Jari-jari luar kabel tembaga (mm) = 0,6 mm π = 3,4 [.] Tugas Akhir Evaluasi Penerapan Teknologi ADSL STO Malang

4 8 Transmisi sinyal yang melaui jaringan akses kabel tembaga secara umum tidak terpengaruh terhadap besaran tahan isolasi. Namun jika tahanan isolasi tersebut terlalu rendah dapat mempengaruhi kualitas perambatan sinyal informasi. Standarisasi besaran tahanan isolasi untuk implementasi teknologi ADSL adalah > 0 M Ohm yang diukur pada tegangan < 90 Vdc...3 Redaman Saluran Redaman pada saluran akses kabel tembaga disebabkan karena konduktivitas yang tidak sempurna dan juga disebabkan oleh resistansi dielektrik yang berhingga (idealnya tak berhingga). Redaman saluran dapat diartikan sebagai kerugian daya yang terjadi dalam saluran yang nilainya merupakan hasil logaritma dari daya yang masuk saluran dibagi daya yang keluar dari saluran. Dengan mengetahui redaman ini kita akan dapat menentukan panjang maksimal jaringan kabel tembaga dimana kualitas pengiriman informasi masih dalam kondisi optimal. Gambar.5: Kabel Tembaga. Redaman saluran = 0 log Po/Pi (db) [.] Atau bisa juga dirumuskan = 0 log Vo/Vi (db) [.3] Redaman = Image Attenuation Loss + Feeding Current Loss. [.4] Image attenuation loss adalah redaman yang terjadi karena sifat-sifat saluran, yang tergantung dari jenis bahan saluran. Harga image attenuation loss adalah nilai redaman yang terukur pada saat pengukuran lapangan. Nilai image attenuation loss dapat dihitung dengan rumus :

5 9 Image attenuation loss = line loss. k [.5] k=0,675 x D -0, [.6] Nilai k adalah faktor pengali yang besarnya tergantung pada jenis bahan dan diameter saluran yang digunakan. Sedangkan D adalah diameter saluran dalam satuan mm. Line loss (redaman saluran) adalah redaman yang disebabkan karena karakteristik besaran-besaran saluran. Untuk saluran tanpa loading coil nilai line loss dirumuskan : Lineloss= 0,686x πxfxroxco( db / Km) Keterangan : π = 3,4 f = Frekuensi (Hz) Ro = Tahanan Loop (Ohm/Km) Co = Mutual kapasitansi (Ohm/Km) [.7] Harga standar line loss dan image attenuation untuk kabel dengan beberapa ukuran diameter adalah seperti tabel di bawah ini. Tabel.: Harga Standar Image Attenuation Loss. (db/km) Faktor Image Diameter Line k attenuation loss loss 0,4,,686,855 0,6,, 0,8 0,93 0,873 0,8 0,87 0,66 0,575 FCL (Feeding current loss) adalah kerugian yang diakibatkan karena adanya tegangan catuan dari sentral. Besarnya FCL tergantung dari besarnya tegangan

6 0 catuan sentral. Nilai FCL dapat dihitung dengan rumus : Rloop FCL48 V = x4, Rloop FCL60 V = x4, [.8] [.9] Harga standar FCL adalah seperti tabel dibawah ini : Tabel.: Harga Standar FCL. Diameter (mm) Catuan STO (48 V) Catuan STO (60 V) 0,4,69,303 0,6 0,706 0,565 0,8 0,396 0,37 0,5 0, Pada alat ukur yang ada saat ini, harga redaman saluran dapat langsung menunjukkan hasil ukurannya tanpa harus melakukan perhitungan secara manual. Standarisasi besaran redaman ukuran kabel untuk ADSL kecepatan 5 Kbps adalah < 65 db pada frekuensi 300 khz. Berikut tabel standarisasi nilai redaman untuk ADSL pada kabel tembaga PT. Telkom : Tabel.3: Nilai Standar Redaman Untuk ADSL. 3 Kecepatan ADSL Frekuensi ukur Redaman 5 Kbps 300 Khz < 65 db,5 Mbps 300 Khz < 60 db Mbps 300 Khz < 35 db 3 KR. Standar Parameter Elektris Jarlokat Untuk Layanan Speedy

7 Nilai redaman saluran tergantung kepada parameter R, L, G dan C yang secara matematis dapat ditulis : α = R C L G + L C [.0] a. Resistansi (R) Besarnya resistansi pada frekuensi rendah dirumuskan sebagai berikut : R Ω = dc 0,5. π. d Km ρ [.] Besarnya resistansi pada frekuensi tinggi dirumuskan sebagai berikut : R = R dc ( d + δ) 4δ Ω Km, dengan δ<d< [.] ρ δ = ( mm) π. f. µ [.3] Keterangan : ρ = Tahanan jenis (untuk tembaga 0,0754 Ωmm /m) d = Diameter kabel yang digunakan µ = Permeabilitas konduktor, (µ = µ o. µ r, didalam udara µ r =, µ o = 4 π0-7, maka µ = 4 π0-7 H/m. δ = Skin depth (mm). b. Induktansi (L) Induktansi kabel terdiri dari Lin dan Lex. Besarnya induktansi dapat dirumuskan sebagai berikut : L= L in + L ex.δ L in = 4π.d mh Km mh Km µ [.4] [.5]

8 s s mh L ex = ln + π d d Km µ [.6] s = d + ( x tebal isolator) =,4 mm Keterangan : s = jarak antara kedua konduktor d = diameter kabel (mm) c. Konduktansi (G) Besarnya konduktansi dapat dirumuskan sebagai berikut : mho G = ω. C. tanθ Km Keterangan : C = Kapasitas konduktor (F/km) tanθ = Rugi-rugi dalam isolator = 0,0000 (untuk Polythelene) [.7] d. Kapasitansi (C) C = s ln d Keterangan : Besarnya kapasitansi dapat dirumuskan sebagai berikut :.. ε nf ( ) s Km + d π [.8] ε = ε o. ε r ε o = 8,85 nf/km ε r =,6 nf/km (Polyethelene) Untuk kabel dengan diameter 0,6 mm mempunyai nilai kapasitansi 55 nf/km. Standar karakteristik parameter primer pada kabel tembaga adalah sebagai berikut:

9 3 Tabel.4: Konstanta Primer Saluran Pada Frekuensi Suara. Diameter (mm) R (Ω/km) L (mh/km) G (mho/km) 0,4 30 0,7,6 50 0,6 30 0,7,6 55 0,8 73 0,7,6 55 C (nf/km)..4 Tahanan Jerat / Tahanan Loop Tahanan jerat merupakan besaran harga tahanan murni kabel. Pengukuran tahanan jerat merupakan cara untuk mengetahui besaran murni nilai resistensi konduktor atau urat kabel. Pada pengukuran tahan jerat, kabel tidak dilewati sinyal informasi. Tahanan Jerat biasa disebut sebagai tahanan DC (DC Resistance) atau tahanan loop. Pengukuran tahanan jerat dapat dilakukan dengan menggunakan multitester. Satuan yang digunakan untuk tahanan jerat kabel adalah Ohm. R= Rumus yang berkaitan dengan tahanan jerat :. ρ. l.000 A Keterangan : R : Tahanan jerat (Ohm /Km) ρ : Tahanan jenis kabel tembaga (0,075 Ohm / mm /m) pada suhu 0 0 C. l : Panjang kabel yang akan diukur (meter) A : Luas penampang (mm ) [.9] Untuk tahanan jerat pada suhu t o C dapat dirumuskan sebagai berikut : R o = R x (+α. t) Keterangan : R = Tahanan isolasi pada suhu t o C R o = Tahanan isolasi pada suhu 0 o C α = Konstanta temperatur (untuk tembaga = 0,003) t = selisih suhu antara R dan R o [.0]

10 4 Berikut tabel nilai standar tahanan jerat pada suhu 0 o C : Tabel.5: Nilai Standar Tahanan Jerat Pada Suhu 0 o C. Diameter kabel (mm) Tahanan Jerat (Ohm/km) keterangan 0,4 300 tidak silang 0,6 30 tidak silang 0,8 73 tidak silang Metode pengukuran tahanan jerat dapat dilakukan seperti gambar dibawah ini: Gambar.6: Pengukuran Tahanan Jerat. Ohm. Standarisasi besaran tahanan jerat pada saluran tembaga adalah < Cakap Silang Cakap silang (Cross Talk) merupakan gangguan pada jaringan akses tembaga yang di sebabkan transfer energi elektromagnetik dari saluran transmisi ke saluran transmisi lainnya yang letaknya berdekatan. Pada parameter ini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar nilai ikut dengar suatu saluran bila saluran lain dalam jaringan kabel sedang berkomunikasi. Seperti halnya pada komunikasi saluran telepon, terkadang sering terdengar komunikasi dari pembicaraan lain atau suara dari pemancar radio dan lainnya. Cakap silang dibedakan menjadi dua macam, yaitu : a). Near End Cross Talk (NEXT), adalah cakap silang ujung dekat. b). Far End Cross Talk (FEXT), adalah cakap silang ujung jauh.

11 5 a). Cakap Silang Dekat (NEXT) Cakap silang dekat adalah gangguan yang terjadi diujung dekat karena adanya interferensi oleh sinyal pengirim terhadap penerima. Besarnya gangguan ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut: NEXT = 0 log Kn + 5 log f Dengan Kn adalah konstanta NEXT yang besarnya : [.] 4 ( CMZ o / 8+ LM / Z o ) Kn= π RA. CA+ RB. CB [.] Keterangan : RA, RB Zo CM, LM : Tahanan jerat dari saluran pengganggu dan saluran terganggu. : Impedansi karakteristik dari saluran yang terganggu. : Kapasitansi kopling dan Induktansi kopling antara saluran terganggu dan saluran pengganggu. Gambar.7: Prinsip Terjadinya NEXT. Oscillator saluran R P saluran R P Level Meter Gambar.8: Prinsip Pengukuran NEXT.

12 6 b). Cakap Silang Jauh (FEXT) FEXT terjadi jika interferensi yang disebabkan oleh sinyal pengirim disisi jauh penerima pada saluran lain. Besarnya FEXT ini dapat dihitung dengan persamaan rumus berikut : FEXT = 0 log Kf + 0 log f + 0 log l [.3] Dimana : I : adalah panjang kabel dalam Km. Kf : konstanta dari FEXT yang besarnya dinyatakan dengan : Kf 4π ( CM. Z o o = [.4] ω. RB. CB e / 8 LM / Z ) Keterangan : RB : Tahanan jerat dari saluran pengganggu. CB : Kapasitansi dari saluran pengganggu. CM dan LM : Kapasitansi kopel dan induksi kopel antara saluran pengganggu dan saluran terganggu. Zo : Impedansi karakteristik saluran. Gambar.9: Prinsip Terjadinya FEXT.

13 7 Oscillator saluran R P R P saluran Level Meter Gambar.0: Prinsip Pengukuran FEXT...6 S/N (Signal to Noise). Signal to Noise Ratio merupakan perbandingan antara besaran level sinyal informasi terhadap besaran level noise yang mengganggu. semakin besar S/N maka semakin baik performansi sistem tersebut. Satuan dari S/N adalah decibel (db). Dengan data elektris yang diperoleh dari hasil pengukuran pada jaringan kabel tembaga, maka dapat diketahui apakah jaringan kabel tembaga tersebut dapat digunakan untuk implementasi teknologi ADSL atau tidak. Kemampuan jaringan dalam pengimplementasian teknologi ADSL didasarkan atas level S/N yang diperoleh berdasarkan hasil pengukuran. Sesuai dengan ANSI TI. 43, standar dari nilai BER.0-7 ekivalen dengan dengan nilai S/N 40 db dan nilai daya kiim 9, dbm. Persamaan-persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut : Feeding Current Loss (FCL) : Rloop FCL( 48V ) = x 4,343( db) [.5] 800 Redaman saluran Redaman saluran = Image Attenuation Loss + FCL Faktor redaman Faktor redaman = redaman saluran / panjang saluran (db/km) [.6]

14 8 Thermal Noise (Nt) Nt = {0 log (K.T.B) + 30} (dbm) [.7] keterangan : K = Konstanta Boltzman (,38 x 0-3 J/K) T = Suhu perangkat (300 o K) B = Bandwidth untuk ADSL =, Mhz Daya Noise Crosstalk (N XTALK ) N XTALK = 0log 0 Pin NEXT Pin FEXT 0 ( dbm) [.8] Daya Noise Total (N) N = 0log 0 Nt Daya yang diterima (S) N XTALK 0 ( dbm) [.9] S = Pin Redaman (db) [.30] S/N yang diterima S/N = S N (db) [.3] Praktisnya, metode pengukuran S/N dilakukan dengan menggunakan alat generator sinyal (Oscilator) yang dihubungkan ke saluran yang di test, kemudian disisi ujung saluran di ukur menggunakan perangkat level meter. Hasil dari pengukuran tersebut langsung didapat besaran sinyal dan noise yang dapat langsung di bandingkan dan di dapatlah S/N (Signal to Noise). Saluran yang ditest Generator Sinyal (OSCILLATOR) LEVEL METER (Remote Side) Gambar.: Pengukuran Besaran S/N.

15 9 Standarisasi di PT. Telekomunikasi Indonesia untuk nilai S/N dan redaman kabel untuk layanan data adalah: Tabel.6: Nilai Standar S/N ADSL. 3 Kecepatan ADSL Frekuensi ukur S/N (db) 5 Kbps 300 Khz > 5,5 Mbps 300 Khz > 30 Mbps 300 Khz > 38,4..7 Tahanan Screen Pada isolator jaringan akses tembaga bahannya terbuat dari alumunium foil, berupa pita alumunium yang dipasang secara tumpang tindih melilit sepanjang kabel, yang bermemiliki fungsi sebagai pengaman urat urat kabel dari gangguan tegangan yang berasal dari luar atau tegangan asing. Dalam penerapannya alumunium foil ini harus terhubung dengan baik ke grounding (pentanahan) yang ada di setiap titik interkoneksi jaringan kabel. Setiap urat kabel harus mempunyai nilai tahanan screen terhadap grounding, maupun antar urat urat kabel sesuai standar yang ditetapkan. Standarisasi untuk tahanan screen yang harus dipenuhi untuk multi layanan berdasarkan hasil pengujian Divisi Riset dan Teknologi (RISTI) PT. Telekomunikasi Indonesia, Tbk adalah : Kabel tanah sebesar < 5 Ohm/Km. Kabel udara sebesar < 80 Ohm/Km...8 Grounding. Setiap perangkat aktif yang terintsalasi harus terhubung dengan grounding atau dikenal dengan pentanahan. Tujuan dari pentanahan adalah untuk membuang arus atau tegangan asing. Satuan utinit yang digunakan dalam sistem pentanahan adalah Ohm (Ω). Parameter grounding ini juga merupakan standar parameter sistem telekomunikasi yang berlaku untuk jaringan akses tembaga. Parameter ini digunakan untuk mengetahui nilai tahanan tanah dari jaringan akses tembaga dan kelengkapannya. Standarisasi yang syaratkan di PT. Telkom adalah dibawah 3 Ohm.

16 0. PENGENALAN TEKNOLOGI ADSL Untuk memenuhi kebutuhan akan akses internet kecepatan tinggi, berkembanglah teknologi teknologi yang dapat mengoptimalkan jaringan kabel tembaga yang telah ada. Teknologinya dikenal dengan sebutan X-DSL. Huruf X merupakan varian dari teknologi DSL itu sendiri, diantaranya IDSL (Integrated Digital Service Network Subscriber Line), ADSL (Asynmetric Digital Subscriber Line), SDSL (Symetric Digital Subscriber Line), HDSL (High Bit rate Digital Subscriber Line), G.SHDSL, G.LITE, VDSL (Very High Rate Digital Subscriber Line) dan lain sebagainya... Layanan Teknologi ADSL Teknologi ADSL pertamakali di uji cobakan di Amerika, Eropa dan Jepang. Layanan yang berkembang untuk teknologi ADSL ini meliputi VOD (Video On Demand), saluran telepon (analog voice), Akses internet kecepatan tinggi (browsing, Chat, FTP (File Transfer Protcol), VPN (Virtual Access Network), Video conferencing, dan lain lain. Teknologi ADSL meyediakan data rate yang bersifat asymetric, antara kecepatan downstream dan upstream tidak sama, kecepatan downstream lebih besar, sehingga sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan downstream yang tinggi. Kecepatan pengiriman data teknologi ADSL sampai dengan 8 Mbps atau 00 kali lebih cepat dari modem standar saat ini dengan dial up konvensional. ADSL membagi jaringan suara dengan bandwidth, MHz penuh ke dalam kanal multiple, yang memungkinkan pelanggan mengakses Internet, memesan video untuk dilihat, dan mengirim fax atau berbicara melalui telepon, pada saat yang bersamaan... Konfigurasi Teknologi ADSL Secara umum teknologi ADSL terdapat hubungan yang saling terkait, yaitu hubungan antara ADSL melalui jaringan kabel ke arah terminal pelanggan, dan hungan teknologi ADSL ke arah server atau internet melaui jaringan utama. Kecepatan akses data untuk downstream berkisar antara,5 sampai 9 Mbps, sedangkan kecepatan akses data untuk arah upstream berkisar anatara 6 sampai

17 dengan 640 Kbps. Gambar.: Konfigurasi Teknologi ADSL Konfigurasi teknologi ADSL yang terintegrasi dengan jaringan akses kabel tembaga adalah sebagai berikut : Gambar.3: Konfigurasi Teknologi ADSL Pada Jaringan Akses Tembaga. Local Exchange merupakan sentral telepon lokal yang merupakan perangkat yang membangkitkan nada pada pesawat telepon dan melakukan fungsi routing jika ada panggilan suara masuk. DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) merupakan perangkat yang melakukan proses multiplexing sinyal informasi dari Local Exchange dan saluran data dari internet. MDF (Main Distribution Frame) merupakan tempat pendistribusian kabel dari arah sentral ke arah kabel primer. ATM (Asynchronous Transfer Mode) sebuah protocol jaringan

18 berkecepatan tinggi dengan 53 byte cells yang memiliki 48 byte payload. Line DSL biasanya menggunakan ATM sebagai protocol dasar transport data dibawah TCP/IP. ATU-R dan ATU-C kepanjangan dari ADSL Termination Unit Central (Office). ATU-R kepanjangan dari ADSL Termination Unit Remote. Kedua perangkat ini merupakan modem ADSL yang diletakan pada kedua sisi telco copper loop. Dengan kata lain, ATU-C/R merupakan nama lain dari modem ADSL. ATU-R merupakan satu box lengkap untuk dapat langsung digunakan pelanggan, didalamnya sudah terdapat adaptor AC untuk power. ATU-C tergabung dalam tipe perangkat central Office...3 Kecepatan Akses ADSL Kecepatan data downstream tergantung pada sejumlah faktor, termasuk panjang kabel tembaga, ukuran kabel, keberadaan bridged taps dan interferensi cross-coupled. Pelemahan saluran tembaga berbanding lurus dengan panjang saluran tembaga dan frekuensi dan berbanding terbalik dengan lebar diameter saluran tembaga. Gambar.4: Kecepatan Akses Internet Berdasarkan jarak. Teknologi ADSL membagi bandwidth menjadi 3 bagian : a. Band frekuensi rendah (0 ~ 4 khz) untuk voice (POTS) atau fax G.3. b. Band frekuensi tinggi (38 khz ~. MHz) untuk data. c. Antara 4kHz - 38kHz digunakan sebagai guard band.

19 3 Gambar.5: Spektrum Penggunaan Frekuensi ADSL. Dilihat dari bentuk spektrum frekuensinya, digambarkan sebagai berikut : Gambar.6: Spektrum Frekuensi ADSL...4 Keunggulan ADSL Umumnya modem ADSL menggunakan frekuensi antara 34 khz sampai 04 khz. Inilah penyebab utama perbedaan kecepatan pentransferan sinyal / data antara modem konvensional dan modem ADSL. Gambar.7: Spektrum Frekuensi ADSL.

20 4 Saat ini ada dua sistem transport yang digunakan dalam ADSL yaitu berbasis jaringan ATM (Asyncrounus Tranfer Mode) dan berbasis Ethernet (0 Base- T). Teknik line coding yang digunakan adalah DMT (Discrete Multi Tone). Teknik line coding DMT memberikan keuntungan dimana sistem lebih tahan terhadap derau / noise atau interferensi. Disamping itu dengan menggunakan DMT memungkinkan ADSL menjadi rate adaptive (kecepatan transmisi dapat berubah relatif mengikuti performansi jaringan kabel tembaga yang digunakan sebagai media transmisinya). Dengan menggunakan DMT juga dimungkinkan terjadinya proses inisialisasi jaringan untuk menentukan sampai pada tingkat kecepatan berapa jaringan tembaga dapat mentransmisikan data dengan aman. Sementara pada teknik konvensional jika performansi kabel turun kualitasnya, maka sinyal yang dimodulasi/demodulasi oleh modem akan menjadi rusak.