BAB II DASAR TEORI. Merupakan suatu media pemandu gelombang cahaya (light wave guide)

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Serat Optik Merupakan suatu media pemandu gelombang cahaya (light wave guide) berupa kabel transparant, yang mana penampangan dari kabel tersebut terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian tengah yang disebut inti atau core dan bagian luar yang disebut Cladding. Cladding pada serat optik membungkus atau mengelilingi core. Bentuk penampang dari core dapat bermacam-macam, antara lain: pipih, segitiga, segi empat, segi banyak atau berbentuk lingkaran. Skema penampang dari serat optik (fiber optic) dapat di lihat pada gambar 2.1 berikut ini. Gambar 2.1 Skema penampang serat optik Indeks bias bahan core harus lebih besar dari indeks bias bahan cladding. Bahan serat optik dibuat dari bahan silica yang murni, baik sebagai core maupun cladding. Untuk membedakan antara indeks bias core dan cladding, bahan silica 6

2 7 murni tersebut diberi campuran yang kadarnya berbeda. Bentuk penampang kabel serat optik yang berbentuk lingkaran diameter standarnya adalah 125 µm atau sekitar 1/8 mm. Gambar 2.2 a. Diameter cladding, core/clad concentricity dan fiber curl b. Ukuran serat optik Bentuk penampang core saat optik ada yang berbentuk ellips dan ada pula yang berbentuk lingkaran. Ada dua tipe dasar kabel serat optik yang digunakan dalam kebutuhan telekomunikasi, kedua serat optik tersebut dilihat dari ukuran diameter core-nya, yaitu : mode tunggal (single mode / momo mode) dan mode jamak (multi mode). Kedua kabel serat optik tersebut banyak sekali perbedaan-perbedaannya. Dimana kabel serat optik jenis single mode ini sangat atau lebih mahal harganya bila dibandingkan dengan kabel serat optik jenis multi mode, tetapi kabel serat optik jenis single mode ini penggunaannya atau fungsinya lebih efektif dibanding dengan kabel

3 8 jenis serat optik multi mode. Apabila ditinjau dari distribusi indeks bias core, kabel serat optik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu : step index dan graded index. Tabel 2.1 Bit rate dan jarak repeater pada serat optik Bit Rate (Mbit/dt) Jarak Repeater Multi Mode Jarak Repeater Single Mode Kabel serat optik jenis single mode ini umumnya digunakan pada tempattempat yang jaraknya sangat jauh atau biasanya tempat yang sangat terpencil dimana sangat sulit dijangkau dengan alat-alat atau media telekomunikasi dengan kata lain jangkauannya luas dan jauh. Pada umumnya yang menggunakan kabel serat optik akan mendapatkan kemudahan dalam melakukan hubungan komunikasi dan banyak memberikan banyak manfaatnya dan mempunyai banyak peran penting dan mempunyai sifat khusus. [2]

4 9 2.2 Struktur Serat Optik Struktur serat optik ini terdiri dari: a. Core Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi, merupkan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini. Memiliki diameter 8 m-50 m. Ukuran core sangat mempengaruhi karakteristik serat optik. b. Cladding Cladding terbuat dari bahan gelas atau plastik dengan indeks bias lebih kecil dari core, merupakan selubung dari core, hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besar nya sudut kritis), berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. c. Coating Coating terbuat dari bahan plastik, berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.

5 10 Gambar 2.3 Struktur Serat Optik 2.3 Jenis Serat Optik Single mode adalah serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar 8,3 mikron), diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding selongsong (cladding). Multi mode adalah serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini. [1]

6 Konfigurasi FTTx Berdasarkan lokasi penempatan ONU, FTTx dibagi menjadi 4 jenis, yaitu: Fiber To The Building (FTTB) FTTB didefinisikan sebagai arsitektur jaringan kabel fiber optik yang dibuat sampai pada gedung bertingkat dan kemudian didistribusikan ke masing-masing ruangan dengan kabel. TKO terletak di dalam gedung dan biasanya terletak pada ruang telekomunikasi basement. Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga indoor. FTTB dapat diterapkan bagi pelanggan bisnis di gedung bertingkat atau pelanggan di apartement Fiber To The Curb (FTTC) Jaringan fiber optik yang dibuat sampai pada suatu titik pendistribusian (crub) yang berada sekitar 100 kaki dari tempat pengguna berada. Dari curb sampai ke rumah-rumah digunakan koneksi kabel tembaga. Curb biasanya melayani 8 sampai 24 pelanggan. FTTC dapat diterapkan bagi pelanggan bisnis yang letaknya terkumpul di suatu area terbatas namun tidak berbentuk gedung bertingkat atau bagi pelanggan perumahan yang pada waktu dekat akan menjadi pelanggan jasa hiburan. [3]

7 Fiber To The Home FTTH didefinisakan sebagai arsitektur jaringan kabel fiber optik yang dibuat hingga sampai ke rumah-rumah atau ruangan dimana terminal berada. Teknologi ini merupakan sepenuhnya jaringan optik dari provider ke pemakai. Biasanya digunakan spiletter 1:16 yang artinya sinyal multiplex dibagi ke 16 rumah yang berbeda. [3] Fiber To The Node Jaringan fiber dibuat sampai pada suatu node yang berupa kabinet yang berlokasi di pinggir jalan sehingga disebut FTTC. Jarak antara titik pendistribusian dengan pelanggan pada PTTN lebih jauh dari pada FTTC. Jumlah pelanggan yang bisa dilayani juga lebih banyak, biasanya hingga ratusan pelanggan. FTTN juga menggunakan kabel tembaga untuk koneksi dari kabinet ke rumah-rumah. FTTN dapat diterapkan pada daerah perumahan yang letaknya jauh dari sentral atau infrastruktur duct pada arah yang bersangkutan, sudah tidak memenuhi lagi tambahan dengan kabel tembaga. 2.5 Fiber To The Home (FTTH) Merupakan suatu format penghantar isyarat optik dari pusat penyedia atau provider ke kawasan pengguna dengan menggunakan serat optik sebagai medium penghantar. Perkembangan teknologi ini tidak terlepas dari kemajuan perkembangan

8 13 teknologi serat optik yang dapat menggantikan penggunaan kabel konvensional. Dan juga didorong oleh keinginan untuk mendapatkan layanan yang dikenal dengan istilah Triple Play Services yaitu layanan akan akses internet yang cepat, suara (jaringan telepon, PSTN) dan video (TV Kabel) dalam satu infrastruktur pana unit pelanggan. Penghataran dengan menggunakan teknologi FTTH ini dapat menghemat biaya dan mampu mengurangkan biaya operasi dan memberikan pelayanan yang lebih baik kepada pelanggan. Ciri-ciri inheren serat optik membenarkan penghantar isyarat telekomunikasi dengan lebar jalur yang lebih besar dibandingkan dengan pengguna kabel konvensional. Source: ZTE F620 Product Gambar 2.4 Arsitektur umum jaringan FTTH Dari gambar 2.4 diatas mengilustrasikan arsitektur umum dari suatu jaringan FTTH. Biasanya jarak antara pusat layanan dengan pelanggan dapat berkisar maksimum 20 km. Dimana pusat penghantaran penyelenggara layanan (servise provider) yang berada dikantor utama disebut juga dengan central office (CO), disini terdapat peralatan yang disebut dengan OLT. Kemudian dari OLT ini dihubungkan

9 14 dengan ONU yang ditempatkan dirumah-rumah pelanggan melalui jaringan distribusi serat optik (optical Distribution Network) atau ODN. Isyarat optik dengan panjang gelombang (wavelength) 1490 nm dari hilir (downstream) dan isyarat optik dengan panjang gelombang 1310 nm dari hulu (upstream) digunakan untuk mengirim data dan suara. Sedangkan layanan video dikonversi dahulu ke format optik dengan panjang gelombang 1550 nm oleh optik pemancar video (Optical Video Transmitter). Isyarat optik 1550 nm dan 1490 an ini digabungkan oleh pengabung (coupler) dan ditransmisikan ke pelanggan secara bersamaan. Singkatnya, tiga panjang gelombang ini membawa informasi yang berbeda secara simultan dan dalam berbagi arah pada satu kabel serat optik yang sama. [2] Komponen Utama FTTH Ada beberapa komponen utama dalam jaringan FTTH yaitu : 1. Terminal saluran serat optik (Optical Line Terminal / OLT) biasa ditempatkan pada pusat penyedia layanan provider (CO) untuk menghantarkan isyarat layanan kepada setiap pengguna dalam jaringan rangkaian sistem, dan OLT juga merupakan titik agregasi suara dari PSTN, dan video melalui berbagai bentuk sebagai medium penghantaran.

10 15 Gambar 2.5 Optical Line Terminal [4] 2. Unit jaringan serat optik (Optical Network Unit / ONU) adalah peralatan yang digunakan diakhir jaringan untuk memberikan layanan-layanan yang disediakan kepada pelanggan. Layanan data (internet), suara (telepon) dan video (TV Kabel) diberikan dari ONU kepada pelanggan pengguna melalui penghantaran media yang sesuai. Secara umum, teknologi FTTH terdiri dari pada tiga jenis topologi jaringan. [2] 3. Kabinet Distribusi Serat Optik (Optical Distribution Cabinet, ODC) Yaitu kabinet yang terbuat dari material khusus yang berfungsi sebagai tempat instalasi sambungan jaringan optik single-mode, yang dapat berisi connector, splicing maupun spliter dan dilengkapi ruang manajemen fiber dengan kapasitas tertentu pada jaringan akses optik pasif (PON) untuk hubungan telekomunikasi.[4]

11 16 Gambar 2.6 ODC Kapasitas 96 Komponen-komponen yang ada dalam ODC yaitu : Cable Tray, suatu kompartemen yang digunakan untuk mengamankan, mengorganisasi, dan melindungi serat optik, patch-cord, pigtail, spliter, dan digunakan dalam kontek manajemen kabel/ fiber optik. Parking lot, suatu tempat terminasi sementara untuk konektor yang belum disambungkan.

12 17 Slack storage, suatu kompartement untuk mengamankan, mengorganisasikan dan melindungi sambungan fiber yang menggunakan teknik splicing, splice adalah sambungan permanen anatar dua serat optik.[4] Macam-macam jenis ODC a. ODC Kabinet, ODC Padestal Yaitu ODC yang dipakai untuk kebutuhan luar ruangan dengan spesifikasi bahan tahan korosi, tahan cuaca, kuat dan kokoh memiliki 4 macam berdasarkan kapasitas yaitu : ODC-96 dengan kapasitas 96 core, biasanya digunakan untuk cluster kecil, membutuhkan input 24 core feeder dan dapat menyalurkan 2 kabel distribusi kapasitas 24 core untuk didistribusikan ke 40 ODP kapasitas 8 core yang artinya dapat menyalurkan ke 320 rumah atau Home Connected. ODC-144 dengan kapasitas 144 core, biasanya digunakan untuk perumahan kecil, membutuhkan input 24 core feeder dan dapat menyalurkan 3 kabel distribusi kapasitas 24 core untuk didistribusikan ke 60 ODP kapasitas 8 core yang artinya dapat menyalurkan ke 480 rumah atau Home Connected. ODC-288 dengan kapasitas 288 core, biasanya digunakan untuk perumahan sedang, ODC ini adalah ODC yang paling sering digunakan karena efisien dari segi jumlah kabel distribusinya sehingga mudah saat pemeliharaannya, membutuhkan input 24 core untuk

13 18 didistribusikan ke 120 ODP kapasitas 8 core yang artinya dapat menyalurkan ke 960 rumah atau Home Connected. ODC-576 dengan kapasitas 576 core, yaitu biasanya digunakan pada kawasan perumahan yang besar atau pemukiman padat, membutuhkan input 96 core feeder dan dapat menyalurkan 12 kabel distribusi kapasitas 24 core untuk diidstribusikan ke 240 ODP kapasitas 8 core yang artinya dapat menyalurkan ke 1920 rumah atau Home Connected. b. ODC Pole atau ODC tiang Yaitu ODC yang dipakai untuk kebutuhan luar ruangan dan diletakan di tiang, hanya terdapat 1 jenis yaitu ODC-48, biasanya dipakai karena sulitnya perizinan penempatan ODC kabinet, ODC ini membutuhkan input 12 core feeder dan dapat menyalurkan 1 kabel distribusi kapasitas 24 core untuk didistribusikan ke 20 ODP kapasitas 8 core yang artinya hanya dapat menyalurkan ke 160 rumah atau Home Connected. c. ODC HRB (High Rise Building) Yaitu ODC yang di pakai untuk kebutuhan di dalam ruangan dapat berbentuk rak dan juga padestal, terdapat 3 jenis yaitu : ODC-180 dengan dimensi tinggi x lebar x dalam : 770 mm x 555 mm x 310 mm, kapasitas Passive Splitter 1:4 maksimal 36. ODC-240 dengan dimensi tinggi x lebar x dalam : 1450 mm x 750 mm x 360 mm, kapasitas Passive Splitter 1:4 maksimal 48.

14 19 ODC-420 dengan dimensi Tinggi x Lebar x Dalam : 1450 mm x 750 mm x 360 mm, kapasitas Passive Splitter 1:4 maksimal Connector adalah sambungan ujung terminal memiliki banyak tipe standar seperti berikut : FC (Fiber Connector) digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang dapat diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat lain, akurasinya tidak akan mudah berubah. SC (Subcriber Connector) digunakan untuk kabel single mode, dengan sistem dicabut-pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel dan dapat diatur secara manual serta akurasinya baik bila dipasangkan ke perangkat lain. ST (Straight Tip) bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat mudah digunakan baik kabel multi mode maupun single mode. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut. Biconic adalah salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan. D4 adalah konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya. SMA adalah konektor ini merupakan pendahuluan dari konektor ST yang sama-sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring

15 20 dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya. Gambar 2.7 Konektor 5. Splitter adalah satu perangkat yang digunakan untuk membagi sebuah sinyal optik ke dalam dua atau lebih sinyal, selain itu splitter juga dapat berfungsi untuk merutekan dan mengkombinasikan berbagai sinyal optik. Alat ini sedikitnya terdiri dari 2 port dan bisa lebih hingga mencapai 32 port. Berdasarkan ITU G BPON standard direkomendasikan agar sinyal dapat dibagi untuk 32 pelanggan, namun rasio meningkat menjadi 64 pelanggan berdasarkan ITU-T G.984 GPON standart. Hal ini berpengaruh terhadap redaman sistem, seperti tabel dibawah ini.

16 21 Tabel 2.2 Redaman splitter [4] Rasio Redaman 1:2 3.7 db 1: db 1: db 1: db 1: db Gambar 2.8 Splitter 6. Pigtail adalah seutas serat optik yang pendek untuk menghubungkan dua komponen optis, dilengkapi satu konektor pada salh satu ujungnya, kemudian dilakukan splice dengan kabel optik diujung lainnya.

17 22 Gambar 2.9 Pigtail 7. Patch cord yaitu kabel interkoneksi, seutas serat optik dilengkapi dengan konektor yang sudah terpasang di kedua ujungnya, biasanya berwarna kuning digunakan untuk menghubungkan dua perangkat. Gambar 2.10 Patch Cord 8. ODP (Optical Distribution Point) Optical Distribution Point adalah tempat terminasi kabel yang memiliki sifatsifat tahan korosi, tahan cuaca, kuat dan kokoh dengan kontruksi untuk dipasang diluar. ODP berfungsi sebagai tempat instalasi sambungan jaringan optik single-mode terutama untuk menghubungkan kabel fiber optik distribusi

18 23 dan kabel drop. Perangkat ODP dapat berisi optical pigtail, connector adaptor, splitter rom dan dilengkapi ruang manajemen fiber dengan kapasitas tertentu. Macam-macam jenis ODP: ODP-POLE ODP-CLOSURE ODP-WALL Gambar 2.11 ODP Optical Network Unit (ONU) ONU menyediakan interface antara jaringan optik dengan pelanggan. Sinyal optik yang ditransmisikan melalui ODN diubah oleh ONU menjadi sinyal elektrik yang diperlukan untuk service pelanggan. Pada arsitektur FTTH, ONU diletakan di sisi pelanggan. ONU dihubungkan dengan suatu Adaption Unit (AU) yang menyediakan fungsi penyesuaian antara ONU dan sisi

19 24 pelanggan. ONU berfungsi untuk interfacing dengan ODN (E/O Converter/OLT), multiplexing/demultiplexing, dan interfacing dengan terminal pelanggan. 2.6 Parameter Penguji Power Link Budget Link budget merupakan perhitungan keadaan sebenarnya yang harus dilakukan dalam beberapa masukan untuk sistem parameter yang akan digunakan dalam aplikasi FTTH. Beberapa pertimbangan yang diperlukan dalam perhitungan ini diantaranya besaran sinyal optik noise. Faktor ini sangat penting untuk dihitung agar jaringan fiber optik benar-benar telah sesuai dengan spesifikasi standar seperti yang direkomendasikan dari ITU dan IEEE. Kinerja jaringan fiber optik ditentukan oleh parameter transmisi jaringan seperti: daya sinyal yang diterima (Pr), kualitas transmisi (S/N) dan bit rate error (BER). [4] Daya sinyal yang diterima (Pr) Perhitungan daya sinyal yang diterima di penerimaan dapat ditujukkan dalam persamaan berikut: {(αƒ * L) + (Lc * m) + (Lsp*n) + S + M}

20 25 Keterangan : αƒ L Lc M Lsp n S M = Redaman Fiber Optic (db/km) = Panjang FO (Km) = Loss Conector (db/bh) = Jumlh Connector (db/bh) = Loss Splice (db/bh) = Jumlah Splice = Loss Splitter = Margin / Toleransi Signal to Noise Ratio (S/N) Dalam menentukan kualitas transmisi digunakan parameter signal to noise ratio (S/N) atau Bit Error Rate (BER). S/N merupakan perbandingan anatara daya sinyal terhadap daya noise pada satu titik yang sama, dapat dirumuskan sebagai berikut: Signal to Noise Ratio ) = perhitungan daya sinyal (signal power) dan daya noise (noise power) adalah sebagai berikut: a. Daya Sinyal (Signal power) Daya sinyal merupakan kuat daya sinyal yang diterima pada receiver. Besar daya sinyal di penerima ditujukan dengan persamaan berikut (Freeman, 1998): Signal Power = 2 [

21 26 Dimana, = daya sinyal yang diterima detector (W) (ƞq)/(hv)=r = responsivitas (A/W) Ƞ = efesiensi quantum (%) h = konstanta Plank (6,626. Js hv = energi photon (kwh) q = 1,6. C M= tambahan daya sinyal pada detector cahaya (apabila yang digunakan adalah APD). [4] b. Derau (Noise) Derau adalah sinyal-sinyal yang tidak diinginkan yang selalu ada dalam suatu sistem transmisi. Level noise yang cukup besar akan terasa mengganggu pada sisi penerima. Sumbangan daya noise di detector cahaya (receiver) pada system komunikasi serat optic ada 3 macam yaitu: thermal noise, noise dark current dan shot noise. Arus gelap (dark current) Derau termal (Thermal Noise) Derau tembakan/tumbukan (Shot Noise)

22 GPON (Gigabite Passive Optical Network) Konsep Dasar GPON GPON merupakan teknologi FTTx yang dapat mengirimkan informasi sampai ke pelanggan menggunakan kabel optik. Prinsip kerja dari GPON itu sendiri ketika data atau sinyal dikirimkan dari OLT, maka ada bagian yang bernama splitter yang berfungsi untuk memungkinkan fiber optik tunggal dapat mengirim ke berbagai ONU, untuk ONU sendiri akan memberikan data-data dan sinyal yang diinginkan pelanggan. Ciri khas dari teknologi ini dibanding teknologi optik lainnya semacam SDH adalah teknik distribusi trafik dilakukan secara pasif (1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64). Laju bit GPON adalah Gbit/s untuk upstream dan 2.44 Gbit/s untuk downstream. GPON merupakan evolusi dari PON (passive optical network) yakni pengganti teknologi tembaag untuk narrow-band dan broadband. Pada prinsipnya, PON adalah sistem point to multipoint, yang dimana menggunakan splitter sebagai pembagi jaringannya. Selain GPON ada GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) dan BPON (Broadband Passive Optical Network). GEPON merupakan PON berbasis Ethernet, standar IEEE pada pengguna ethernet untuk paket data sedangkan BPON merupakan teknologi PON yang mendukung WDM (wavelength division multiplexing) dan alokasi bandwidth upstream yang besar.[5]

23 28 Tabel 2.3 Karakteristik Sistem PON [5] Gambar 2.12 Arsitektur GPON [5]

24 Keunggulan dan Kekurangan GPON Adapun beberapa keunggulan yang dimiliki oleh teknologi GPON adalah : a. Mendukung aplikasi triple play (suara, data, dan video) pada layanan FTTx yang dilakukan melalui satu core fiber optik. b. Dapat membagi bandwidth sampai 32 ONT. c. GPON mengurangi penggunaan banyak kabel dan peralatan pada kantor pusat bila dibandingkan dengan arsitektur point to point. Hanya satu port optik di central office (menggantikan multiple port). d. Alokasi bandwidth dapat diatur e. Biaya maintenance yang murah karena menggunakan komponen pasif. f. Transparan terhadap laju bit dan format data. GPON dapat secara fleksibel mentransferkan informasi dengan laju bit dan format yang berbeda karena setiap laju bit dan format data ditransmisikan melalui panjang gelombang yang berbeda. Laju bit Gbit/s untuk upstream dan 2.44 Gbit/s untuk downstream. g. Biaya pemasangan, pemeliharaan dan pengembangan lebih efisien. Hal ini dikarenakan arsitektur jaringan GPON lebih sederhana dari pada arsitektur jaringan serat optik konvensional. Sedangkan GPON memiliki kekurangan antara lain: a. Model layering yang kompleks.

25 30 b. Transceiver pada laju 2.4 Gbps saat ini mahal c. Bandwidth upstream terbatas pada hingga 622 Mbps saat ini [5] Prinsip dasar GPON Prinsip dasar GPON yaitu data atau sinyal dikirim dari OLT, maka oleh splitter akan diteruskan ke berbagai ONT. ONT sendiri akan memberikan data-data dan sinyal yang diinginkan oleh user. Arsitektur system GPON berdasarkan pada TDM (Time Division Multiplexing) sehingga mendukung layanan TI, El, dan DS3. Tidak seperti multiplekser lainnya, GPON memiliki layer PMD (Physical Media Dependent) yang dilengkapi dengan FEC (forward Error Corection). ONT akan mentransmisikan pada kisaran daya output yang normal. Pada mode 2 dan 3 ONT akan mentrasmisikan daya 3 6 db lebih rendah dari pada mode 1. ONT menurunkan dayanya apabila OLT mendeteksi sinyal dari ONT terlalu kuat atau sebaliknya, akan diperintahkan menaikan daya apabila sinyalnya ONT terlalu lemah.[5]

26 31 Tabel 2.4 Karakteristik GPON [5]