PENGGUNAAN FIBER OPTIK SEBAGAI MEDIA KOMUNIKASI DI PT. PLN P3B JB APB JATENG DAN DIY

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek PENGGUNAAN FIBER OPTIK SEBAGAI MEDIA KOMUNIKASI DI PT. PLN P3B JB APB JATENG DAN DIY Antonio Christian Simanjuntak ( ), Darjat, ST, MT ( ) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang Kode Pos Telp. (024) , Fax. (024) Abstrak Fiber Optik sebagai media transmisi mampu meningkatkan pelayanan sistem komunikasi data, seperti peningkatan jumlah kanal yang tersedia, kemampuan mentransfer data dengan kecepatan tinggi. Tidak disangkal lagi bahwa Fiber Optik akan memberikan kemungkinan yang lebih baik bagi jaringan telekomunikasi dibandingkan menggunakan kabel tembaga. Fiber optik adalah salah satu media transmisi yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dengan kehandalan yang tinggi. Bersamaan dengan bertambahnya kebutuhan akan multimedia dalam kehidupan sehari-hari menuntut suatu jaringan untuk menyampaikan bandwidth yang lebih ke pemakai. Sehingga tidak diragukan lagi, penggunaan Fiber Optik memberikan banyak sekali keuntungan pada media telekomunikasi. Kata kunci : telekomunikasi, Fiber Optik 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Kebutuhan energi listrik dari tahun ke tahun terus meningkat. Peningkatan ini menuntut jumlah unit-unit pembangkit yang lebih banyak, lebih besar serta lebih efisien. Serta menuntut pula perluasan dan penambahan kapasitas jaringan transmisi dan distribusinya beserta gardu induk dan gardu distribusinya. Mengingat bahwa sumber energi yang dapat dikonversikan ke energi listrik terbatas, maka perlu adanya interkoneksi diantara Pusat-pusat Pembangkit melalui jaringan-jaringan transmisi dan Gardu Induk yang pada gilirannya suatu konfigurasi sistem yang paling optimum merupakan tujuan utama sehingga akan diperoleh tingkat keandalan yang tinggi, dari kontinuitas penyediaan energi listrik disamping persyaratan-persyaratan ekonomis terpenuhi pula, yang untuk menunjang pengoperasian tersebut diperlukan sarana telekomunikasi. PLN Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali (PLN P3B JB) bertugas untuk menyelenggarakan management energi listrik di seluruh jaringan sistem tenaga listrik untuk Pulau Jawa, Bali dan Madura di sisi tegangan tinggi dan ekstra tinggi. Penyelenggaraan management tersebut dilaksanakan dengan cara mengoperasikan pusat-pusat pembangkit listrik serta jaringan transmisinya dan gardu-gardu induk sehingga diperoleh keandalan, mutu dan skala ekonomis yang paling optimum. Dalam hal ini jelas guna mengoperasikan sistem Jawa PLN P3B memerlukan media komunikasi. Pada Prinsipnya sarana komunikasi dalam management pengelolaan sistem tenaga listrik dipergunakan untuk komunikasi suara, komunikasi data, dan teleproteksi. Mengingat sangat pentingnya media komunikasi dalam rangka pengelolaan sistem tenaga listrik, maka PLN P3B JB berkewajiban untuk menyediakan fasilitas komunikasi dengan mutu dan keandalan yang tinggi. Dengan demikian untuk menunjang tugas PLN P3B JB dalam melaksanakan fungsinya, PLN P3B JB membutuhkan media komunikasi yang handal, mampu mentransfer data dengan kecepatan yang tinggi dan mampu menyalurkan informasi dengan kapasitas yang besar. 1.2 Tujuan Tujuan dari kerja praktek di PT. PLN P3B JB APB Jateng dan DIY adalah: 1. Untuk mempelajari media-media komunikasi yang digunakan oleh PT.PLN P3B APB Jateng dan DIY. 2. Untuk mempelajari kinerja dari media komunikasi khususnya Fiber Optik. 1.3 Batasan Masalah Untuk memperjelas ruang lingkup dan analisa, maka permasalahan lebih ditekankan pada fungsi Fiber Optik dan jenis Fiber Optik yang digunakan sebagai media komunikasi di PT PLN P3B JB APB Jawa Tengah dan DIY. 1

2 2. Sistem dan Media Komunikasi 2.1 Media Komunikasi Media komunikasi adalah salah satu bagian terpenting yang tidak dapat dipisahkan dari suatu sistem pengendalian tenaga listrik, yaitu suatu subsistem yang merupakan sarana telekomunikasi yang digunakan untuk menghubungkan pusat pengendali dengan pusat pembangkit dan gardu-gardu induk, perangkat-perangkat sistem pengendalian yaitu master station dengan perangkat-perangkat remote terminal unit. Disamping itu sarana komunikasi dalam sistem pengendalian diperlukan pula oleh para operator untuk melakukan koordinasi antara unit-unit terkait pada sistem tenaga listrik yang akan dikendalikan. 2.2 Penggunaan Sarana Komunikasi Pada prinsipnya sarana komunikasi dalam management pengelolaan sistem tenaga listrik dipergunakan untuk: 1. Komunikasi suara yang diperlukan untuk management sistem ketenagalistrikan, laporan, dan informasi sistem ketenagalistrikan lainnya. 2. Komunikasi data, yang diperlukan untuk pertukaran data antara perangkatperangkat yang terpasang di pusat pengendali (control center) dengan perangkat atau terminal yang terpasang di gardu atau pusat pembangkit dalam rangka real time kontrol dan monitoring sistem tenaga listrik pembangkitan dan penyaluran. 3. Pengiriman sinyal/command proteksi antar relay proteksi gardu induk untuk mengamankan peralatan gardu induk dari gangguan yang meluas 2.3 Jenis Media Komunikasi PLN P3B JB Dalam operasi sistem tenaga listrik diperlukan media komunikasi yang berfungsi pula sebagai media komunikasi yang digunakan pada sistem SCADA antara lain : Radio Data Penggunaan radio sebagai media komunikasi data mempunyai beberapa keuntungan yang dapat dipergunakan sebagai bahan pertimbangan dalam menggunakan radio untuk keperluan sistem SCADA antara lain sebagai berikut : - Tidak tergantung pada jaringan sistem tenaga listrik yang ada, sistem komunikasi tetap tersedia walaupun kondisi jaringan dalam keadaan terputus atau pemeliharaan. - Tidak tergantung pada jaringan publik sehingga bebas melaksanakan pemeliharaan - Biaya investasi yang dibutuhkan lebih rendah dibandingkan dengan sistem komunikasi kabel Kabel Pilot Kabel pilot merupakan telepon dapat digunakan untuk keperluan komunikasi data maupun suara. Biasanya kabel ini berjalan paralel dengan kabel tegangan menengah atau tinggi, maka konstruksi kabel dirancang khusus tidak seperti kabel telepon biasa PLC (Power Line Carrier) Power Line Carrier merupakan sistem komunikasi yang paling banyak ditemukan pada sistem tenaga listrik. Penggunaan PLC banyak digunakan untuk keperluan SCADA, komunikasi suara, teleproteksi dan pembacaan-pembacaan meter-meter secara remote. Lebar bidang frekuensi yang umum dipergunakan berkisar mulai dari 30 khz sampai dengan 500 khz Fiber Optik Fiber Optik dikenal juga dengan sebutan serat optik. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser atau LED karena mempunyai spektrum yang sangat sempit. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit tembus karena indeks bias kaca lebih besar daripada indeks bias udara. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat baik digunakan untuk saluran komunikasi. Dalam sistem tenaga listrik penggunaan fiber optik sebagai sarana komunikasi juga ikut berkembang PSTN PT Telkom Meskipun PLN P3B JB telah mempunyai media komunikasi tersendiri, PLN P3B masih menyewa beberapa saluran komunikasi dari PT Telkom. Hal ini masih tetap dilaksanakan karena untuk memenuhi beberapa keperluan managemen perkantoran dan pertukaran informasi antara unit-unit PLN masih tetap diperlukannya fasilitas telepon facsimile dari PSTN PT Telkom. Namun hal ini hanya bersifat sebagai pelengkap atau sebagai backup sambil PLN dalam hal ini melalui anak perusahaannya PT Indonesia Comnets Plus (ICON+) menyiapkan infrastruktur jaringan Fiber Optik yang mana fungsi utamanya adalah melayani kebutuhan ketenagalistrikan. 2

3 3. Fiber Optik Seiring dengan perkembangan telekomunikasi yang cepat maka kemampuan sistem transmisi dengan menggunakan teknologi serat optik semakin dikembangkan, sehingga dapat menggeser penggunaan sistem transmisi konvensional dimasa mendatang, terutama untuk transmisi jarak jauh. Fiber optik merupakan saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal berupa cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Dampak dari perkembangan teknologi ini adalah perubahan jaringan analog menjadi jaringan digital baik dalam sistem switching maupun dalam sistem transmisinya. Hal ini akan meningkatkan kualitas dan kuantitas informasi yang dikirim, serta biaya operasi dan pemeliharaan lebih ekonomis. 3.1 Prinsip Kerja Fiber Optik Sebagai sarana transmisi dalam jaringan digital, serat optik berperan sebagai pemandu gelombang cahaya. Dalam sistem komunikasi serat optik, informasi diubah menjadi sinyal optik (cahaya) dengan menggunakan sumber cahaya LED atau Diode Laser. Kemudian dengan dasar hukum pemantulan sempurna, sinyal optik yang berisi informasi dilewatkan sepanjang serat sampai pada penerima, selanjutnya detektor optik akan mengubah sinyal optik tersebut menjadi sinyal listrik kembali. Perlu diperhatikan bahwa sumber cahaya (sinyal) dari luar yang akan masuk ke core serat optik harus diperhitungkan terlebih dahulu sudut datangnya. Ketika cahaya dari core berpapasan dengan perbatasan cladding, cahaya akan membentuk sudut yang lebih besar dari sudut kritis, terjadi refleksi internal total (TIR) yang menyebabkan cahaya membelok ke bagian bawah, kemudian ketika berpapasan dengan perbatasan cladding di bawah, cahaya tetap membentuk sudut kritis sehingga membelok kembali ke atas, dan seterusnya hingga cahaya sampai ke bagian penerima. Berikut adalah gambaran prinsip kerja dari Fiber Optik. Gambar 3.1 Cara Kerja Fiber Optik 3.2 Struktur dan Jenis Fiber Optik Struktur Fiber Optik Gambar 3.2 Struktur dasar Fiber Optik Struktur serat optik secara garis besar terdiri dari 3 elemen dasar yaitu: a) Inti (Core) Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya terjadi pada bagian ini dan terbuat dari kaca. Inti (core) mempunyai diameter yang bervariasi antara 5 50 m tergantung jenis serat optiknya. b) Selubung (Cladding) Bagian ini mengelilingi bagian inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibanding dengan bagian inti, dan terbuat dari kaca. Hubungan indeks bias antar core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis). c) Pembungkus (Coating) Bagian ini berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan luar dan terbuat dari bahan plastik elastik (PVC) Jenis Fiber Optik Ada 3 jenis serat optik, yaitu: a) Single Mode Step Indeks Serat optik ini mempunyai lebar bandwidth yang paling besar karena jumlah modenya yang sedikit. Dalam 3

4 single mode fiber hanya terjadi satu jenis mode perambatan berkas cahaya saja, sehingga tidak akan terjadi pelebaran pulsa di tingkat ouputnya. Karena diameternya terlalu kecil (inti 5-10 µm dan selubung 125 µm). maka akan sedikit menyulitkan dalam proses penyambungan. b) Multi Mode Step Indeks Serat optik ini adalah serat optik yang pertama ada di pasaran karena pembuatannya sangat mudah. Dari sisi keuntungan, lebih mudah dalam penyambungan karena core yang cukup besar. Serat optik ini cocok digunakan untuk jarak yang pendek. Ukuran core serat optik ini umumnya cukup besar yaitu ± 50 µm dan dilapisi dengan selubung yang sangat tipis. c) Multi Mode Graded Indeks Serat optik ini merupakan perkembangan dari serat optik multimode step indeks untuk mengatasi kekurangan yang ada yaitu pelebaran pulsa. Indeks bias dalam inti akan berkurang sedikit demi sedikit secara bertahap mulai dari pusat inti sampai batas antara inti dan selubung. Diameter inti umumnya sama dengan 50 µm dan selubung sama dengan 125 µm. Harga dari serat optik ini tentunya lebih mahal dibandingkan serat optik step indeks karena pembuatannya yang lebih rumit. Sistem komunikasi operasional pada PT PLN P3B Jawa Bali menggunakan jenis fiber optik Single Mode Step Indeks dengan alasan sistem transmisi PLN jaraknya jauh dan juga dikarenakan kemampuan kapasitas dari single mode ini besar (bandwith lebih besar). 3.3 Karakteristik Fiber Optik Berikut karakteristik serat optik sebagai dasar pertimbangan dengan kelebihan dan kekurangannya. Kelebihan: a. Ukuran kecil Diameter luas serat optik berkisar antara mm. b. Ringan Dibandingkan dengan kabel transmisi biasa (Spesifygrafity 8,9) maka spesifygrafity bahan silica sebagai serat optik sangat kecil yaitu 2,2 c. Lentur Pada umumnya serat optik tidak akan patah bila dilengkungkan dengan radius 5 mm. Oleh karenanya kabel serat optik mempunyai kelenturan yang sama dengan kabel transmisi biasa, sehingga teknik pemasangannya sama atau tidak jauh berbeda dengan pemasangan kabel yang biasa digunakan. d. Tidak berkarat Bahan silica sebagai bahan dasar dari serat optik mempunyai serat kimia yang sangat stabil karenanya tidak mungkin berkarat. e. Kapasitas besar Kapasitas dalam penyaluran informasi per cross section area sangat besar disamping mempunyai bandwidth yang sangat besar. Sebagai contoh, kapasitas penyaluran per cross section area 100 kali lebih besar dibandingkan dengan kabel multi pair dan 10 kali dibanding dengan kabel coaxial. f. Bebas Induksi Serat optik menggunakan bahan dasar silica yang pada dasarnya merupakan bahan dielektrik yang sangat baik dan fleksibel terhadap induksi elektromagnet terhadap kilat atau petir. g. Tahan terhadap temperature tinggi Bahan silica mempunyai titik leleh kurang lebih 1900 C dan ini sangat jauhdari titik leleh ceper dan plastik. Maka fiber optik sangat cocok untuk sarana telekomunikasi pada daerah yang rawan terhadap temperature tinggi. h. Tidak dapat dicabangkan Serat optik mempunyai ukuran sangat kecil atau sangat tipis. Oleh karenanya sangat sulit untuk dicabangkan maka harus menggunakan multimode bila ingin diperbanyak. i. Tidak menggunakan bahan tembaga Serat optik menggunakan bahan silica yang tidak menggunakan unsur logam, bahkan serat optik menggunakan Multikomponent Glass, unsur campuran logam sangat kecil. Kekurangan: a. Non konduktor, karena serat optik tidak dapat dialiri arus listrik, maka 4

5 tidak dapat memberikan catuan untuk perangkat terminal atau repeater. Oleh karena itu perlu digunakan kabel tersendiri jika akan menggunakan sistem catuan jarak jauh. b. Konstruksi serat optik yang cukup lemah, sehingga perlu penanganan yang cermat saat instalasi dan penyambungan. c. Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang berlebihan. d. Mahal bila digunakan untuk aplikasi daerah sempit dan bila jaraknya dekat. 3.4 Komponen-Komponen pada Fiber Optik 3. Detektor Optik Berfungsi untuk mengubah kembali sinyal optik menjadi sinyal elektrik. Detektor optik dapat menghasilkan gelombang sesuai aslinya, dengan meminimalisasi losses yang timbul selama perambatan, sehingga dapat juga menghasilkan sinyal elektrik yang maksimum dengan daya optik yang kecil. 4. Rangkaian Penguat Berfungsi untuk menguatkan sinyal elektrik sesuai dengan sinyal elektrik yang ditransmisikan. 3.5 Skema Instalasi Serat Optik pada PT PLN (Persero) Indoor Area (Substation / Office) Outdoor Area (Switchjar Area) Outdoor Area Optical Ground Wire (OPGW) Copper Terminal Box (CTB) Power Supply Media & Battery Optical Barphone Terminal Box / CPM128 (OTB) (Hotline) Optical Cable Main Distributi on Frame (MDF) Optical Terminal Box (OTB) Gantry Box All Dielectric Seft Support (ADSS) FL Type copper cable Private Automatic Exchange (PAX) Layer #1 Fiber Optic Terminal (FOT) Video Conference Gantry Box Optical Terminal Box (OTB) All Dielectric Seft Support (ADSS) FS Type Gambar 3.3 Proses dasar kabel optik Telephone Handset Facimile Machine Fiber Armoured (FA) 1. Driver Berfungsi mengendalikan sumber optik berdasarkan sinyal elektrik yang diterima dan mengubah sinyal elektrik menjadi sinyal optik. 2. Sumber Optik (Cahaya) Dapat menggunakan LED atau LASER. LED merupakan perangkat yang memancarkan cahaya dengan arah menyebar. Pada umumnya digunakan untuk serat optik multimode step indeks. LASER dapat memancarkan cahaya dengan daya kali lebih besar dibandingkan dengan LED. Pada umumnya digunakan untuk serat optik singlemode step indeks. Untuk transmisi jarak jauh, penggunaan LASER sebagai sumber cahaya lebih menguntungkan dibandingkan menggunakan LED. SKEMA INSTALASI OPTIC PT.ICON+ Gambar 3.4 Skema Instalasi Serat Optik pada PT PLN Jenis kabel serat optik udara yang sering digunakan yaitu: a) Kabel ADSS (All Dielectric Self Supporting) Gambar 3.6 Kabel Fiber Optik ADSS Keterangan : 1. Fibres Single 2. Centre support member 3. Sub-units 4. Interstitial waterblock 5. Inner sheath 6. Strength members Outer sheath 5

6 b) OPGW (Optical Ground Wire) Gambar 3.7 Kabel Fiber Optik OPGW Keterangan : 1. Stainless Steel Tube 2. Max. fibre count 3. ACS centre wire 4. ACS peripheral wires AA peripheral wires 4. Penutup 4.1 Kesimpulan 1. Sarana komunikasi dalam management pengelolaan sistem tenaga listrik dipergunakan untuk komunikasi suara, komunikasi data, dan teleproteksi. 2. Media-media komunikasi yang digunakan oleh PLN P3B JB antara lain : Radio Data, Kabel Pilot, Power Line Carrier (PLC), Fiber Optik, dan PSTN (saluran telepon). 3. Fiber optik merupakan saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal berupa cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. 4. Ada 3 jenis serat optik yaitu Single Mode Step Indeks, Multi mode Step Indeks, dan Multi Mode Graded Indeks. Sistem komunikasi operasional pada PT PLN P3B JB menggunakan jenis fiber optik Serat Optik Mode Tunggal dengan alasan sistem transmisi PLN jaraknya jauh dan juga dikarenakan kemampuan kapasitas dari mode tunggal (single mode) ini besar (bandwith lebih besar). 5. Komponen-komponen pada serat optik yaitu Driver, Sumber Cahaya, Detektor Optik, dan Rangkaian Penguat. 6. Ada 3 jenis kabel serat optik yang sering digunakan di PT PLN P3B JB, 4.2 Saran yaitu kabel Figure 8, kabel ADSS (All Dielectric Self Supporting), dan kabel OPGW (Optical Ground Wire). 1. Mengingat banyak kelebihan yang dimiliki oleh Fiber Optik dibandingkan dengan kabel tembaga lainnya, sehingga ke depannya semua media transmisi maupun media komunikasi dapat menggunakan Fiber Optik sebagai media utama yang digunakan oleh PT PLN. 2. Hubungan dan kejasama antara pihak perusahaan dan universitas hendaknya terus ditingkatkan lagi dan tetap dipertahankan sehingga dapat saling menguntungkan bagi kedua belah pihak tersebut. DAFTAR PUSTAKA [1] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Fiber Optik. Jakarta. [2] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Telekomunikasi. Jakarta. [3] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Telekomunikasi Sistem Tenaga Listrik. Jakarta. [4]PT.PLN ( Persero ) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Pelatihan O&M Relai Proteksi Penghantar. Jakarta. [5] Syauki, Ahmad Yanuar. Modul Dasar Telekomunikasi, Pusat Pengembangan Bahan Ajar. UMB. [6] prinsip-kerja-fiber-optik.html [7] 06/04/mengenal-kabel-fiber-optik-danprinsip-kerjanya/ 6

7 Biodata Penulis Antonio Christian Simanjuntak, dilahirkan di Depok, 8 Januari Telah menempuh pendidikan di SDN Sukmajaya 3 Depok, SMP Mardiyuana Depok, SMAN 4 Depok dan sekarang masih menempuh pendidikan di Jurusan Teknik Elektro konsentrasi Telekomunikasi, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang. Semarang, Mei 2014 Menyetujui Dosen Pembimbing Darjat, ST, MT. NIP