TUGAS JARINGAN AKSES DESAIN JARINGAN FIBER OPTIK UNTUK STO KAPASAN STO KETINTANG

Oleh : Ratna Dwi Kartika Rini Ismie Utami Farma Ikhwanti Indahsari 2209106104 22101010643 22101016053

PROGRAM STUDI TELEKOMUNIKASI MULTIMEDIA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012

I.

Latar Belakang Perkembangan teknologi informasi di Indonesia semakin berkembang. Kebutuhan

untuk komunikasi juga semakin meningkat. Setiap orang menginginkan komunikasi yang real-time untuk informasi berkapasitas besar. Hal tersebut juga menyebabkan operator penyedia layanan komunikasi juga berusaha untuk mewujudkannya. Untuk mengirimkan informasi dari sumber ke tujuan membutuhkan media transmisi. Ada berbagai macam media transmisi yang bisa digunakan untuk menyampaikan informasi dari sumber ke tujuan. Salah satunya adalah serat optik. Sistem transmisi data menggunakan serat optik merupakan suatu sistem yang dapat mengkomunikasikan suatu informasi dari sumber informasi ke penerima dengan cahaya yang dilewatkan melalui serat optik secara digital. Penggunaan serat optik telah menyebar di berbagai bidang termasuk telekomunikasi, instrumentasi medis, dan transmisi data. Hal ini disebabkan karena serat optik mempunyai kelebihan yang tidak dimiliki oleh media transmisi yang lain, yaitu tidak mengalirkan arus sehingga tidak akan terjadi konsleting maupun percikan api, bandwidth yang sangat lebar, bebas dari interferensi elektromagnetik (EMI), ukuran kecil dan bobotnya ringan, tidak korosi, memiliki tingkat numeris (Numerical Apature, NA) yang besar sehingga kemampuan untuk mengumpulkan energi cahaya tinggi. Dengan berbagai kelebihan yang dimiliki serat optic, saat ini banyak jaringan komunikasi memanfaatkan kabel fiber optic sebagai media transmisi untuk backbone nya. Jaringan yang memanfaatkan kabel fiber optic sebagai backbone tidak hanya jaringan dengan area cakupan yang luas, namun juga jaringan untuk area cakupan lokal, seperti internal kantor, sekolah, universitas, komplek tempat tinggal, dan STO (Sentra Telepon Otomat).

II.

Tujuan Tujuan pembangunan jaringan fiber optic antara lain: 1. Menyediakan suatu jaringan handal yang dapat melayani transfer data dengan kapasitas besar dan kecepatan data transfer tinggi. 2. Meningkatkan kinerja komunikasi dengan memanfaatkan jaringan fiber optic.

III. Sasaran Sasaran desain proyek ini adalah penyediaan jaringan akses dengan media serat optik sebagai backbone untuk menghubungkan antara STO Kapasan dengan STO Ketintang. Dengan konfigurasi posisi transmitter berada pada STO Kapasan dan receiver berada pada STO Ketintang. Kedua STO tersebut terhubung melalui jaringan serat optic melalui rute yang sudah ditentukan dengan perhitungan jarak terpendek.

IV. Batasan Masalah Berikut batasan masalah dalam pembangunan jaringan fiber optic : 1. Jaringan optic yang dibangun dari STO Kapasan menuju STO Ketintang. 2. Route pemasangan fiber optic dipilih berdasarkan jarak terpendek. 3. Jaringan ini digunakan untuk komunikasi dua STO yang nantinya akan diteruskan ke pelanggan.

V.

Teori Dasar 5.1. Fiber Optik Serat optik merupakan saluran transmisi berupa sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Dalam penggunaan serat optik ini, terdapat beberapa keuntungan antara lain: 1. Mempunyai lebar pita frekuensi (bandwidth) yang besar sehingga mampu membawa data dengan bit rate yang sangat tinggi. 2. Kebal terhadap interferensi gelombang elektromagnetik sehingga tidak terganggu dengan sistem komunikasi yang lain. 3. Memiliki redaman yang sangat kecil sehingga sangat tepat untuk komunikasi jarak jauh.

4. Konstruksi fisik kabel serat optik kecil sehingga bisa menghemat tempat (space). 5. Non-Penghantar, tidak ada tenaga listrik dan percikan api. 6. Tidak berkarat.

Gambar 1. Bagian-bagian Fiber Optik

Keterangan gambar: Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar dilakukan. Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core). Buffer Coating adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan. Pada jenis loose tube, terdapat lumuran jel diantara jacket dan buffer yang melapisi yang fungsinya untuk melindungi serat optik dari kelembaban dimana air dan pengembunan merupakan masalah serius. Penggunaan jel ini membuat kontruksi loose tube cable ini sangat ideal pada lingkungan dengan kelembaban tinggi (contoh ditanam didalam tanah.

5.2. Arsitektur Jaringan Fiber Optik Sistem JARLOKAF setidaknya memiliki 2 buah perangkat opto elektronik : perangkat opto elektronik di sisi pelanggan selanjutnya disebut Titik Konversi Optik (TKO). TKO berarti batas terakhir kabel optik ke arah pelanggan yang berfungsi sebagai lokasi konversi sinyal optik ke sinyal elektronik.

perangkat opto elektronik di sisi sentral. 5.2.1. Jenis-Jenis Konfigurasi Teknologi Jaringan Akses Fiber Optic, Antara Lain: a. FTTB (Fiber To The Building) TKO terletak di dalam gedung dan biasanya terletak pada ruang telekomunikasi basement. Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga indoor. FTTB dapat dianalogikan dengan Daerah Catu Langsung (DCL) pada jaringan akses tembaga.

Gambar 2. FTTB

b.

Fiber To The Zone (FTTZ) TKO terletak di suatu tempat di luar bangunan, baik di dalam kabinet

maupun manhole. Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga hingga beberapa kilometer. FTTZ dapat dianalogikan sebagai pengganti RK.

Gambar 3. FTTZ

c.

Fiber To The Curb (FTTC) TKO terletak di suatu tempat di luar bangunan, baik di dalam kabinet,

di atas tiang maupun manhole. Terminal pelanggan dihubungkan dengan TKO melalui kabel tembaga hingga beberapa ratus meter. FTTC dapat dianalogikan sebagai pengganti KP.

Gambar 4. FTTC

d.

Fiber To The Home (FTTH) TKO terletak di rumah pelanggan. Dari gambar dibawah ini keberadaan

kabel tembaga dapat dihilangkan sama sekali, sehingga keterbatasan kemampuan dalam menyediakan bandwidth yang lebar dan interferensi tidak akan terjadi.

Gambar 5. FTTH

Skema Transmisi Jaringan Fiber Optik

5.2.2. Teknologi Pengkabelan Optik Jaringan akses memerlukan persyaratan berikut: Di wilayah kota, terdapat lekukan dan saluran yang biasanya penuh oleh kabel lain sehingga pemasangan infrastruktur baru selalu dibuat dalam jumlah kecil sehingga radius belokan fiber dan kabel harus kecil. Kabel terpasang dalam bermacam-macam kondisi : di luar, bawah tanah, di udara, dalam ruangan. Konsekuensinya banyak kondisi termal, mekanikal dan tekanan lain yang harus diterima. Jalur biasanya perlu banyak sambungan sehingga diinginkan pemasangan yang tidak memerlukan teknisi yang terlatih dan persiapan yang mudah. Biaya jalur koneksi global harus menjadi lebih rendah.

Parameter Dan Pengujian Standar Untuk Fiber G.652:

Geometrical Parameter

Mechanical Parameter

5.2.3. Jenis Fiber Optik Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan : 1. Berdasarkan mode yang dirambatkan: a. Single mode : 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). Kabel untuk jenis ini paling mahal, tetapi memiliki pelemahan (kurang dari 0.35dB per kilometer), sehingga memungkin kecepatan yang sangat tinggi dari jarak yang sangat jauh.

Gambar 6. Kabel Singlemode

b. Multi mode : 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.

Gambar 7. Kabel Multimode

2. Berdasarkan indeks bias core : a. Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen. b. Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan. 5.2.4. Redaman (Attenuasi) Redaman adalah menurunnya level sinyal yang di terima akibat jarak transmisi yang cukup jauh. Bila level sinyal terima kurang dari yang dipersyaratkan (misalnya di bawah sensitivitas detektor optik) maka perlu dipasang penguat (misalnya repeter). Banyak faktor yang mempengaruhi terjadinya redaman dalam serat optik, antara lain: panjang saluran, tekukan kabel dan bahan serat. Redaman sistem merupakan redaman yang terjadi pada saat serat diinstalasi pada jaringan. Redaman sistem komunikasi optic terdiri dari: 1. Redaman tekukan serat (micro bending dan macro bending). 2. Redaman konektor. 3. Redaman sambungan.

5.3. Laser Diodes LASER adalah satu langkah maju setelah LED dan merupakan pengembangan dari LED. LASER singkatan dari Light Amplifier using Stimulated Emission of Radiation. LASER mempunyai optical gain atau lasing gain. Strukturnya ada yang gain guided dan index guided. Selain dapat dioperasikan mirip LED, biasanya LASER adalah monochrome / single-longitudinal-mode : DFB. Semiconductor LASER dan Coupled-Cavity Semiconductor LASER. Respon modulasi cepat baik untuk small signal maupun large signal. LASER mempunyai noise berupa Intensity noise dan mempunyai Spectral Linewidth limitation. Laser mempunyai keunggulan lain yaitu terpaut dengan tunability, coherent dan directional. Laser juga bisa diterapkan pada monomode atau multimode fiber > 200 MHz Response time < 1 ns Optical bandwidth < 2 nm Daya > puluhan miliwatt Memerlukan LASING CAVITY !!! Fabry Perot Resonator cavity longitudinal 250 mm-lateral 500 mm, transfersal 5-15 mm. Degree of coherence 0.88

5.4.

Detektor Cahaya Bagian dari Optical receivers bertugas mengkonversikan sinyal optik (cahaya) kembali menjadi sinyal listrik (current/voltage). Karena fungsinya tersebut, maka bagian ini sering disebut sebagai O/E Converter. Photodetector merupakan bagian penting dari optical receiver, dan biasanya akan diikuti dengan amplifiers dan rangkaian signal conditioning. Sifat Photodetector: High sensitivity (responsivity), yaitu sensitifitas mendeteksi cahaya. Kecepatan responnya harus tinggi apabila dikenai cahaya pada panjang gelombang yang diinginkan dan harus rendah diluar panjang gelombang operasinya.

Low noise, yaitu mempunyai noise yang rendah, tentu saja harus tetap dengan harga yang sesuai. Fast response time, yaitu mampu menangani sinyal yang berubah dengan cepat dari kecil ke besar, sebagai contoh sinyal digital ketika dari 0 ke 1 dan sebaliknya. Apabila penerima mampu merespon sinyal dengan cepat dikatakan penerima tersebut high bandwidth. Insensitive to temperature variations, yaitu kinerjanya stabil meskipun terjadi perubahan suhu operasi. Compatible physical dimensions, yaitu mempunyai dimensi fisik yang standard dan bisa dipertukarkan dengan produk-produk lain sejenis. Long operating life, yaitu mempunyai umur operasi yang panjang.

VI. Metodologi Dalam pengerjaan proyek ini, metode yang digunakan untuk mencapai tujuan yang diinginkan adalah: a. Mapping area b. Penentuan minimum distance c. Pemilihan perangkat yang digunakan d. Perhitungan link budget

VII. Perancangan Sistem 7.1. Mapping 7.1.1. Penentuan posisi Transmitter dan Receiver Pada perancangan ini, posisi Transmitter (Tx) berada di STO Kapasan yang terletak di Jl. Kampung Seng 28-30, Surabaya 60145, sedangkan untuk posisi Receiver (Rx) berada di STO Ketintang yang terletak di Jl. Ketintang 156, Surabaya.

7.1.2. Peta Untuk jalur pemasangan fiber optic, rute yang akan dilewati untuk menghubungkan kedua STO antara lain adalah :

Jalan Gembong Tebasan Jalan Pecindilan Jalan Undaan Wetan Jalan Ngemplak - Paneleh Jalan Genteng Besar Jalan Simpang Dukuh Jalan Gubernur Suryo Jalan jenderal Sudirman Jalan Urip SumoharjoJalan Darmo Raya Jalan Wonokromo Raya Jalan Jenderal Ahmad Yani Jalan Margorejo Indah Jalan Ketintang Baru 4 jalan Ketintang baru 3 Jalan Ketintang Baru 13. Peta secara keseluruhan bisa dilihat seperti gambar di bawah :

7.2. Penentuan jarak minimum Pada perancangan ini sesuai dengan pengukuran menggunakan peta, didapatkan jarak minimum dari Tx ke Rx adalah 10.5 km.

7.3. Pemilihan perangkat Pada perancangan ini, perangkat yang digunakan antara lain : a. Transceiver Transceiver yang digunakan adalah EOLS-1324-X Series (Single Mode 1310nm for SDH/SONET Duplex SFP Transceiver RoHS6 Compliant) (datasheet terlampir). b. Kabel Kabel yang digunakan adalah tipe kabel single mode - loose tube. Pemilihan jenis kabel ini berdasarkan pada jarak antara dua node. c. Konektor Konektor yang digunakan menggunakan konektor tipe LC. Pemilihan tipe konektor ini disesuaikan dengan kabel yang digunakan, untuk kabel jenis single mode, maka konektor yang digunakan adalah tipe LC (datasheet terlampir). d. Splicer Splicer digunakan untuk menyambung kabel, karena pada desain ini kabel yang digunakan adalah 2 km, sedangkan jarak antara dua node adalah 10.5 km, jadi dibutuhkan splicer untuk menyambungkan dua kabel.

7.4. Spesifikasi Kabel dan Alat a. Loose tube Cable Kabel tipe Loose tube dirancang untuk penggunaan pada environment lingkungan yang keras diluar ruangan, misalnya ditanam dijalan-jalan, dibentangkan di tiang-tiang. Pada Loose tube cable terdapat lumuran jel yang melapisi yang fungsinya untuk melindungi serat optik dari kelembaban dimana air dan pengembunan merupakan masalah serius. Penggunaan jel ini membuat kontruksi loose tube cable ini sangat ideal pada lingkungan dengan kelembaban tinggi (contoh ditanam didalam tanah). Pada Loose tube cable terdapat 12 sampai 200 core per kabel.

Gambar 8. Loose Tube Cable

Dari table diatas jenis yang digunakan pada disain jaringan akses fiber optic ini adalah jenis singlemode-loose tube dengan atenuasi premium sebesar 0.30 dB/km.

b. SFP Merupakan hot-pluggable tranceiver yaitu device yang men Transmit / dan mereceive sinyal informasi dengan media fiber optic. SFP dipasang pada port pada modul sebuah perangkat komunikasi data / telco. Hot-plugable artinya device ini akan auto-detect saat dipasang pada perangkat. Spesikasi dari SFP bergantung pada panjang gelombang yang dibutuhkan yang berhubungan dengan jarak transmisi, besar bandwidht yang sanggup diantarkan dalam satu waktu, jenis / tipe connector (LC / SC ), dan bekerja pada single mode atau multimode.

Gambar 9. SFP EOLS-1324-X Series

EOLS-1324-X Series (Single Mode 1310nm for SDH/SONET Duplex SFPTransceiver RoHS6 Compliant). Output Power: -5 ~ 0 dBm. Receiver Sensitivity: -18 dBm

c. Optical Connector Adalah ujung dari fiber optic, terdapat beragam jenis tergantung dengan tipe perangkat yang terkoneksi.

Gambar 10. Optical Connector

Insertion Loss 0.20 dB Operating Temperature -40O C - 80O C

d. Splicer Penyambungan kabel optik dikenal dengan istilah splicing, Dalam penyambungan fiber optic diperlukan alat khusus yaitu splicer . Terdapat 2 metode dalam penyambungan optik yaitu : fusion splicing dan mechanical splicing. Fusion splicing memiliki redaman lebih kecil yaitu sekitar 0.1 dBm dibanding Mechanical splicing yang mencapai 0.5 sampai 0.75 dbm di setiap sambungan nya. Fusion splicing melakukan penyambungan dengan cara menyelaraskan / meluruskan kedua ujung serat optik yang ingin disambung,

memanaskan dan melebur nya hingga menjadi 1 bagian yang tersambung. Fusion splicer menggunakan nichrome wire (teknik lama), atau CO2 laser atau pun gas api untuk meleleh kan serat optik yang ingin disambung. Splicer yang digunakan:

Gambar 11. Splicer

5.6color TFT-LCD screen monitor Average splicing loss: 0.02dB SM/ 0.01dB MM/0.04 dB DS/0.04 dB NZDS Return loss: > 60dB Program/splicing/heating mode: Auto and manual, 40 splicing and 13 heating 2000 pcs splicing data stored in the internal memory 1 Cleaved length: 8~16mm Cladding diameter: 80~150mm Coating diameter: 100~1000mm Loss 0.02 dB/splicer

e. Pigtail Pigtail adalah sepotong kabel yang hanya memiliki satu buah konektor diujungnya, pigtail akan disambungkan dengan kabel fiber yang belum memiliki konektor. Biasanya kabel pigtail di install di OTB (Optical Distribution Box) dan disambung / splicing dengan tarikan kabel Optic yang glondongan (Loose tube cable / Tight buffered cable.

Gambar 12. Pigtail

f. Wall-mount Wall-mount adalah terminasi fiber optic yang menempel di dinding.

Gambar 13. Wall-mount

g. Optical Termination Box (OTB) Atau biasa disebut Optical Distribution Frame adalah terminasi fiber optic yang ada pada rak atau boks.

Gambar 14. OTB

h. Joint Closure Adalah titik sambung dari fiber optic yang umumnya di instal di outdoor.

Gambar 15. Joint Closure

i. High Distribution Cabinet Adalah rak tempat terminasi fiber optic.

Gambar 16. High Distribution Cabinet

j. OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer) Merupakan suatu peralatan optoelektronik yang digunakan untuk mengukur parameter-parameter seperti pelemahan (attenuation), panjang, kehilangan pencerai dan penyambung, dalam sistem telekomunikasi serat optik. OTDR pada dasarnya terdiri dari satu sumber optik dan satu penerima (receiver), modul akuisisi data, CPU, media penyimpanan data, dan layar monitor. Dengan OTDR seorang engineer dapat mengetahui kualitas dari fiber optic, besar redaman sepanjang lintasan fiber optik, sampai lokasi putus nya kabel (berapa jauh dari lokasi pengukuran) yang sangat berguna bila terjadi putus kabel optik

Gambar 17. OTDR

k. Optical Power Meter Digunakan untuk mengukur panjang gelombang dan power dari sinyal optik. Dari informasi power yang di terima, seorang engineer dapat mengetahui apakah kualitas power masih dalam spesifikasi perangkat yang digunakan atau tidak. Dan dapat digunakan untuk mensegmentasi permasalahan untuk mentrace apakah sumber masalah dari SFP yang power nya sudah lemah, dari Patch cord yang bermasalah, dari core yang berada pada ODF / OTB atau dari lintasan optik yang membentang di luar sana.

Gambar 18. Optical Power Meter

7.5. Perhitungan link budget 7.5.1. Distance

Jarak antara dua node adalah sejauh 10.5 km, terdapat dua konektor, masingmasing berada di transmitter dan receiver, kemudian terdapat lima sambungan (splice).

7.5.2. Nilai yang diperlukan untuk perhitungan link budget sesuai dengan spesifikasi alat Ptx = -0.5 dBm Psensitivity = -18 dBm Loss Konektor = 0.3 dB/konektor Loss Splicer = 0.02 dB/splicer Redaman Serat Optik = 0.35 dB/km Margin 6 dB

7.5.3. Loss Loss konektor Total loss konektor = 2 konektor x 0.3 dB/konektor = 0.6 dB Loss splicer Total loss splicer = 5 splicer x 0.02 dB/splicer = 0.1 dB Redaman serat optic Redaman serat optic = 10.5 km x 0.35 dB/km = 3.675 dB Total loss = total loss konektor + total loss splicer + redaman serat optic = 0.6 dB + 0.1 dB + 3.675 dB = 4.375 dB

7.5.4. Perhitungan P sensitivity Prx = Ptx Total Loss = -0.5 dBm 4.375 dBm = -4.875 dBm Psensitivity = Prx margin = -4.875 6 = -10.875 dBm Nilai ini masih dalam jangkauan sensitivitas (-18 dBm) transceiver, jadi masih bagus untuk jangkauan 10.5 km.

VIII. Kesimpulan Disain jaringan akses fiber optik ini menggunakan jalur alternative pertama dengan jarak dari STO Kapasan sampai ke STO Ketintang sepanjang 10.5 km. Jenis fiber optic yang digunakan adalah jenis single mode dengan loss sebesar 0.3 dB/km. Power sensitivitas secara keseluruhan dari disain jaringan akses fiber optic ini sebesar -10.875 dBm.