Embed Size (px)
DESCRIPTION
pelajaran sistem komunikasi optik
Citation preview
MAKALAH
SISTEM KOMUNIKASI FIBER OPTIK
“PERANCANGAN JARINGAN SISTEM KOMUNIKASI FIBER
OPTIK ANTAR GEDUNG AI-AA POLINEMA”
Disusun Oleh :
1. Farach khoolidaziyah (3A - 07)
2. Fauziyah nuraini (3A - 08)
3. Hanifatul ilmiyyah (3A - 09)
4. Harley oktavienka (3A - 10)
5. M prakoso (3A - 16)
6. Shoim miftah (3A - 20)
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MALANG
2014
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam melakukan pengiriman informasi, dibutuhkan media transmisi yang
digunakan untuk menyampaikan informasi tersebut. Dengan berkembangnya
teknologi yang ada, maka semakin dibutuhkan suatu media transmisi yang dapat
mengirimkan informasi dengan bandwidth yang lebar dan berkecapatan tinggi,
sehingga dapat mentransmisikan informasi voice, data, dan multimudia dalam
kapasitas yang besar. Media transmisi yang diterapkan kebanyakan menggunakan
kabel UTP, LAN dan E1 yang memiliki bandwidth frekuensi kecil dengan
kecepatan yang rata – rata lumayan cepat.
Saat ini media yang digunakan untuk mentransmisikan data di Polinema
yaitu menggunakan kabel tembaga sebagai media transmisinya, dimana
penggunaan media ini mempunyai kelemahan diantaranya bandwidth yang kecil
dan membutuhkan repeater untuk komunikasi jarak jauh, sehingga jika digunakan
untuk pengiriman informasi yang membutuhkan bandwidth dalam kapasitas yang
besar akan menyebabkan sampainya informasi tersebut membutuhkan delay yang
lama dan dimungkinkan dapat terjadi kesalahan / error pada saat pengiriman.
Di jaman modern ini penggunaan media transmisi tersebut telah
mengalami penurunan karena sekarang lebih popular dengan fiber optic. Fiber
optic merupakan saluran transmisi atau 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. Kecepatan
transmisi informasi baik dalam bentuk data, suara, gambar maupun video dengan
kecepatan yang sangat tinggi dan frekuensi hingga Tera Herzh. Oleh karena itu
sekarang banyak perusahaan terutama dalam bidang telekomunikasi selular
menggunakan media transmisi fiber optic agar dapat meningkatkan kualitas proses
komunikasinya.
Dari permasalahan yang timbul seperti yang dipaparkan diatas, dibutuhkan
teknologi Fiber Optik yang lebih mudah dan effisisen di banndingkan media
transmisi yang sudah ada. Maka dari itu akan dibuat perencanaan kabel fiber optic
antara gedung Ai dan gedung AA untuk mempermudah pentransmisian data agar
lebih cepat.
1.2 Rumusan masalah
1. Bagaimana perancangan instalasai fiber optik antar gedung AA dan AI di
area Polinema?
2. Bagaimana menghitung Link Budget yang dibutuhkan dalam perancangan
jaringan system komunikasi optic sesuai dengan pemetaan pemasangan di
area Politeknik Negeri Malang?
3. Berapakah besar bit rate yang bisa dilewatkan?
1.3 Tujuan
1. Dapat melakukan perencanaan jaringan optik yang tepat untuk jaringan
internet di Politeknik Negeri Malang.
2. Mendapatkan parameter perancangan jaringan fiber optik terutama
yang terkait dengan Power Link Budget dan Rise Time Budget yang
paling tepat dalam perancangan jaringan sesuai dengan informasi,
kebutuhan bandwidth, dan jarak transmsi yang dibutuhkan.
1.4 Manfaat
Dengan menggunakan fiber optik sebagai media transmisi antar gedung
AI dan AA, diharapkan suatu komunikasi dapat ditransmisikan dengan cepat
dan menggunakan bandwidth yang lebar dibandingkan dengan saat
menggunakan kabel tembaga sebagai media transmisinya. Dengan sistem fiber
optik maka dapat meminimalisir rugi daya yang terjadi. Hal ini dikarenakan
jarak maksimum yang diperbolehkan antara transmiter satu dan yang lainnya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Untuk mengalirkan data di dalam jaringan, dibutuhkan media transmisi
data. Media transmisi juga dikenal dengan sebutan media komunikasi, adalah
media yang digunakan sebagai penghubung antara pengirim dan penerima, untuk
melintaskan isyarat, dan isyarat inilah yang akan dimanipulasi dengan berbagai
macam cara dan akan diubah kembali menjadi data. Media transmisi adalah hal
penting di dalam membangun jaringan karena hal inilah yang menjadi acuan
apakah jaringan yang dibangun baik atau tidak, sudah memenuhi standar atau
tidak. Media ini di kelompokkan menjadi dua yaitu :
- Media berkabel (bounded media/gueded media/hard media)
- Media tak berkabel (wireless media/unbounded media/unguided
media/soft media)
A. Media Berkabel
Dalam media berkabel, media itu sendiri adalah hal yang terpenting. Media
berkabel adalah media transmini yang menghubungkan penerima dan pengirim
yang secara fisik dengan menggunakan kabel sebagai penghubung, yang termasuk
transmisi ini adalah :
1. Kabel Pasangan Terpilin (twisted pair cable)
Kabel pasangan terpilin biasa disebut kabel telepon, karena biasa
dipakai untuk saluran pesawat telepon. Setiap dua kabel (disebut sepasang)
saling dipilin dengan tujuan untuk mengurangi interferensi
elektromagnetik terhadap kabel lain atau terhadap sumber eksternal. Kabel
ini terdiri dari atas 2 atau 4 pasang kabel yang diselubungi penyekat
(isolator)
Macam kabel pasangan terpilin :
- UTP (unshielded twisted pair)
- STP (shielded twisted pair)
2. Kabel Koaksial (coaxial cable atau coax)
Kabel koaksial mengandung penghantar yang terbuat dari tembaga
pada bagian inti. Penghantar ini diselubungi dengan penyekat (isolator)
serta diselubungi dengan ayaman kawat, selanjutnya ayaman kawat
dibungkus dengan penyekat. Kabel koaksial biasa digunakan untuk
koneksi jaringan lokal, koneksi TV kabel atau antenna TV. Kecepatan data
berkisar 100 Mbps sampai 2,4 Gbps.
Jenis-jenis kabel koaksial adalah :
- RG-8, digunakan untuk thick Ethernet
- RG-9, digunakan untuk thick Ethernet
- RG-11, digunakan untuk thick Ethernet
- RG-58, digunakan untuk thin Ethernet
- RG-59, digunakan untuk telivisi
3. Kabel Serat Optik
Kabel serat optik ini berbeda dengan yang lain, karena kabel serat
optik membawa isyarat data dalam bentuk berkas cahaya, kabel ini biasa
digunakan pada LAN berkecepatan gigabite per detik. Perlu diketahui
cahaya mempunyai kecepatan 300.000 km/detik dalam ruang hampa.
Kecepatan cahaya dalam media transmisi tergantung pada kepadatan
media, semakin padat maka semakin lambat.
B. Media Tak Berkabel
Jaringan tanpa kabel merupakan suatu solusi terhadap komunikasi yang tidak
bisa dilakukan dengan jaringan yang menghubungkan kabel, misalnya orang yang
ingin mendapatkan informasi yang sedang berada diatas mobil atau pesawat, maka
jaringan tanpa kabel diperlukan karena koneksi kabel tidaklah mungkin
digunakan. Saat ini jaringan tanpa kabel sudah mulai marak digunakan dengan
memanfaatkan jasa satelit dan mampu memberikan kecepatan akses yan lebih
cepat dibandingkan dengan jaringan menggunakan kabel.
Media tak berkabel adalah media transmisi yang tidak menggunakan kabel, yang
termasuk dalam media ini adalah :
1. Mikrogelombang (microwave)
Mikrogelombang merupakan bentuk radio yan menggunakan frekuensi
tinggi (dalam satuan gigahertz), yang melimputi kawasan UHF, SHF dan
EHF. Mikrogelombang biasa disebut transmisi garis-pandang disebabkan
antara pengirim dan penerima harus dalam keadaan garis-pandang. Sifat ini
didasarkan karateristik frekuensi yang digunakan, dengan gelombang frekuesi
diatas 100 MHz akan menjalar dengan arah arus. Jarak transmisi biasanya
terbatas pada 20-30 Km, karena faktor kelengkungan bumi. Jika ingin lebih
dari jarak tersebut maka perlu adanya penambahan repeater.
Mikrogelombang banyak pakai pada system jaringan MAN, warnet dan
penyedia layanan internet (ISP).
Kelemahan Mikrogelombang yakni, rentan terhadap cuaca, hujan dan
terpengaruh terhadap pesawat terbang yang melintas diatasnya.
2. Satelit
Satelit sebenarnya juga menggunakan Mikrogelombang hanya saja satelit
digunakan sebagai stasiun relay yang berada diangkasa, dengan ketinggian
kira-kira 480 – 22.000 mil di atas pemukaan bumi.
3. Gelombang Radio
Transmisi dengan menggunakan gelombang radio dapat digunakan untuk
mengirimkan suara ataupun data, kelebihan transmisi ini adalah mengirmkan
isyarat dapat dapat dilakukan dengan sembarang posisi (tidak harus lurus
pandang) dan bisa dimungkinkan dalam keadaan bergerak. Frekuensi yang
digunakan anatara 3 KHz sampai 300 GHz., salah satu contoh yang
menggunakan gelombang radio seperti Pager, Telepon Seluler, Bluetooth,
WiFi, HomeRF.
Bluetooth yang dirancang untuk mengantikan kabel yang menghubungkan
PC ke printer dan PDA atau telepon tanpa kabel.
WiFi dirancang agar mesin-mesin dalam kantor berkomunikasi dengan
kecepatan tinggi dan berbagi hubungan internet dengan jarak sampai 300 kaki,
standar ini dikenal dengan sebutan IEEE 802.1b.
HomeRF merupakan teknologi yang dirancang untuk menghubungkan PC-
PC dalam rumah dengan jarak sapai 150 kaki.
4. Infra Merah
Infra merah biasa digunakan untuk komuikasi jarak dekat, dengan
kecepatan 4 Mbps, dalam penggunaanya untuk pengendalian jarak jauh
misalnya (remoute control) pada televisi serta alat elektronik lain. Kini infra
merah digunakan sebagai media transmisi pada LAN, juga menghubungkan
mouse pada computer.
Keuntungannya :
- Kebal terhadap interferensi radio dan elekromagnitik
- Inframerah mudah dibuat dan murah
- Instlasi mudah
- Mudah dipindah-pindah
- Keamanan inframerah lebih tinggi dari pada gelombang radio
Kelemahannya :
- Jarak terbatas
- Infra merah tak dapat menembus diding
- Harus adal lintasan lurus dari pengirim dan penerima
- Tidak dapat digunakan di luar ruangan,
C. Teknik Modulasi Optik
Serat optik mendukung skema modulasi berikut, yang dikenal sebagai modulasi
optik.
Continuous: di optik, kita biasanya menyebutnya modulasi intensitas,
mirip dengan modulasi analog, dengan perbedaan hanya berada di sifat
dari sinyal pembawa optik.
Diskrit: Di sini, dikenal sebagai optik on-off keying mirip dengan shift
keying dengan carrier sinusoidal. Sinyal termodulasi terdiri dari pulsa
(on / off) amplitudo konstan.
Teknik yang umum dipakai adalah:
Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan fase.
Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan frekuensi.
Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas
amplitudo. 2.5 Modulasi Optik
Teknik ini didasarkan pada variasi daya optik menurut sinyal-sinyal listrik
diterapkan pada transduser elektro-optik. Disarankan untuk menggunakan modulasi
frekuensi pulsa untuk transmisi analog dari saluran televisi dengan serat optik.
Penggunaan serat optik sebagai media transmisi dalam jaringan untuk komunikasi data
yang menawarkan kecepatan data yang sangat tinggi pada kisaran gigabit per detik.Media
transmisi optik menawarkan redaman sangat rendah dan bandwidth yang lebar.
PSK (Phase Shift Keying)
Adalah modulasi yang menyatakan signal digital 1 sebagai suatu nilai
tegangan tertentu dengan beda fase tertentu pula (misalnya tegangan 1 volt beda
fase 0 derajat), dan sinyal digital 0 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (yang
sama dengan nilai tegangan sinyal PSK bernilai 1, misalnya 1 Volt) dengan beda
fase yang berbeda (misalnya 180 derajat). Tentunya pada teknik-teknik yang lebih
rumit, Hal ini bisa di modulasi dengan perbedaan fase yang lebih banyak lagi.
D. Jenis Serat Optik
Berdasarkan sifat karakteristiknya maka jenis serat optik secara garis besar
dapat dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Multimode
Pada jenis serat optik ini penjalaran cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya
terjadi dengan melalui beberapa lintasan cahaya, karena itu disebut multimode.
Diameter inti (core) sesuai dengan rekomendasi dari CCITT G.651 sebesar 50 mm
dan dilapisi oleh jaket selubung (cladding) dengan diameter 125 mm.
Sedangkan berdasarkan susunan index biasnya serat optik multimode
memiliki dua profil yaitu graded index dan step index. Pada serat graded index,
serat optik mempunyai index bias cahaya yang merupakan fungsi dari jarak
terhadap sumbu/poros serat optik. Dengan demikian cahaya yang menjalar
melalui beberapa lintasan pada akhirnya akan sampai pada ujung lainnya pada
waktu yang bersamaan. Berlainan dengan graded index, maka pada serat optik
step index (mempunyai index bias cahaya sama) sinar yang menjalar pada sumbu
akan sampai pada ujung lainnya dahulu (dispersi) Hal ini dapat terjadi karena
lintasan yang melalui poros lebih pendek dibandingkan sinar yang mengalami
pemantulan pada dinding serat optik. Sebagai hasilnya terjadi pelebaran pulsa atau
dengan kata lain mengurangi lebar bidang frekuensi.Oleh karena itu secara praktis
hanya serat optik graded index sajalah yang dipergunakan sebagai saluran
transmisi serat optik multimode.
2. Single Mode
Serat optik single mode/monomode mempunyai diameter inti (core) yang
sangat kecil 3 – 10 m m, sehingga hanya satu berkas cahaya saja yang dapat
melaluinya. Oleh karena hanya satu berkas cahaya maka tidak ada pengaruh index
bias terhadap perjalanan cahaya atau pengaruh perbedaan waktu sampainya
cahaya dari ujung satu sampai ke ujung yang lainnya (tidak terjadi dispersi).
Dengan demikian serat optik singlemode sering dipergunakan pada sistem
transmisi serat optik jarak jauh atau luar kota (long haul transmission system).
Sedangkan graded index dipergunakan untuk jaringan telekomunikasi lokal (local
network).
Bit rate
( Mbit/dt )
Jarak repeater
multimode
Jarak repeater
singlemode
140
280
420
565
30
20
15
10
50
35
33
31
BAB III
PERENCANAAN
Pada bab ini akan dijelaskan tentang denah perencanaan instalasi Fiber Optic di
area Politeknik Negeri Malang, flowchat perencanaan sistem, dan perhitungan
Link Budget.
2.1. Denah Perencanaan Instalasi FO
Gambar 1. Denah lokasi perencanaan jaringan Fiber Optik
Keterangan Denah :
Garis kuning (--------) menggambarkan jalur perencanaan instalasi jaringan FO
dari gedung AI (Lab Telekomunikasi) menuju gedung AA. Alasan memilih jalur
ini karena jalur tersebut dinilai paling pendek untuk mencapai tujuan dengan
jumlah belokan yang paling sedikit.
Titik merah ( ) menggambarkan penanaman tiang baru yang nantinya akan
dipakai untuk penyangga kabel FO, berjumlah 10 titik dari gedung asal.
Gambar 2. Tampilan jarak antar gedung pada google earth
Ganbar 3. Diagram perencanaan instalasi jaringan fiber optik
2.2. Flowchart Perencanaan Sistem
2.3. Perhitungan Link Budget
Power Link Budget adalah besarnya daya yang diperlukan untuk dapat
mentransmisikan data atau informasi dari satu titik ke titik lainnya, dimana
selama proses transmisi akan terjadi redaman. Tujuan dari Power Link
Budget agar dapat mengestimasi besar daya yang dikirimkan akan lebih
besar dari redaman dan sampai di penerima akan lebih besar atau sama
dengan sensitivitas penerima.
Perhitungan Power Link Budget ini akan dilakukan antar 2 node point to
point. Dalam analisis pembahasan Power Link Budget perhitungan untuk titik
terdekat.
Tabel 1. Keterangan dan spesifikasi yang digunakan
Titik Instalasi Gedung AI menuju Gedung AH area Polinema
Power output LED -20 dBm (Spesifikasi pabrik)
Sensitivitas penerima -63 dBm (didapat dari Bit Rate terkecil pada Rise
Time Budget, sensitivitas minimum, tabel hubungan
bit rate dengan sensitivitas).
Fiber Loss 2.6 dB/km (Spesifikasi Perangkat).
Konektor 0.5 dB (Spesifikasi Perangkat).
Margin System 6 dB (Teks book).
Panjang link 0,374 km
Untuk lebih memudahkan proses perhitungan manual yang relatif panjang,
tahapannya adalah;
1. Mendapatkan nilai power link budget
Proses yang pertama kali dilakukan adalah mendapatkan nilai power link
budget atau dengan istilah lain namanya required margin. Power link budget
ini didapatkan dengan cara melakukan pengurangan power output LED
terhadap sensitivitas penerima.
Power link budget = -20 dBm- (-63 dBm) = -20 dBm + 63 dBm = 43 dB.
2. Melakukan perhitungan komponen System Loss
Kedua adalah melakukan perhitungan terhadap semua komponen system loss
yang terdiri dari :
a) Fiber loss
Dari standarisasi pabrikan didapakan nilai fiber loss = 2.6 dB/km. Panjang
link dari server Gedung AI menuju Gedung AA sebesar 374 m atau kalau
dikonversi dalam kilometer sebesar 0.374 km, hal ini diperlukan karena
fiber loss merupakan fungsi redaman 2.6 dB dalam 1 km atau eqivalen
dengan 1 km terjadi redaman 2.6 dB. dengan demikian dengan cara
mengalikan komponen redaman fiber loss dengan panjang link, total fiber
loss akan didapatkan.
b) Konektor.
Dalam hal ini dari Link Server Gedung AI menuju Gedung AA akan
dibutuhkan 2 konektor. Satu konektor pada output LED yang merupakan
komponen berjenis ST, maka semua perangkat konektor akan disesuaikan
dengan sumber LED optik yang digunakan dan serat optik Multimode
Graded Index. Konektor kedua berada pada perangkat penerima receiver di
Gedung AA. Dari kedua konektor tersebut akan berkontribusi memberikan
redaman pada system transmisi. Masing –masing konektor ST sesuai
dengan data sheet yang didapat bernilai 0.5 dB.
c) Splicing
Splicing atau sambungan antar fiber optik yang diperlukan jikalau satu
gulungan optik sudah habis. Karena panjang sambungan kabel yang
dibutuhkan dari gedung AI menuju Gedung AA sepanjang 374 meter, maka
dalam perencanaan kami ini, tidak dibutuhkan kabel sambungan (splicing).
Satu gulungan atau dengan nama yang familiar pada fiber optik adalah
haspel. Dari standarisasi Telkom, 1 haspel rata-rata sepanjang 2-4 km.
Total Fiber Loss = 2.6 dB/km x 0.374 km = 0.97 dB.
Jadi total redaman konektor = 2 x 0.5 dB = 1 dB.
dengan mengacu pada standarisasi ITU-T yang terbaru maka asumsi diambil
2 km/haspel. Jarak yang dibutuhkan antar node digital billboard tidak
lebih dari 2 km. Oleh karena itu fiber optik tidak perlu displacing,
karena akan digunakan langsung panjang fiber optik sesuai dengan
kebutuhan. Dalam hal ini tidak ada penambahan redaman yang
diakibatkan oleh splicing.
d) Margin System
Margin System yang lebih dikenal dengan safety margin sesuai dengan teks
book teoritis digunakan sebesar interval range 6-8 dB. Margin system
yang digunakan diambil yang minimum yaitu 6 dB dengan asumsi
yang paling kecil berkontribusi untuk penambahan redaman pada total sytem
loss.
3. Mendapatkan Power Margin.
Menghitung nilai power margin dengan cara mengurangkan nilai Power
Budget pada langkah pertama dengan Total Sytem loss pada langkah kedua.
Power Margin adalah besarnya daya cadangan yang dimiliki system.
Power Margin merupakan nilai selisih daya yang dipunyai system
terhadap sensitivitas minimum. Besarnya selisih daya terima di receiver
dengan sensitivitas minimum. Untuk lebih jelasnya system receiver
memilki 35.05 dB lebih positif dibandingkan dengan sensitivitas minimum
receiver.
4. Menghitung nilai Pin
Pin yaitu daya yang diterima di fotodetektor. Berbeda dengan langkah ketiga,
pada langkah ketiga di dalam power Budget yang akan dikurangkan pada
Total sytem loss = Fiber Loss + Konektor + Splicing + Margin System
Total Sytem loss = 0.97 dB + 1 dB + 0 dB + 6 dB = 7.94 dB.
Nilai Power Margin = 43 dB – 7.94 dB = 35,05 dB.
total loss, nilai daripada Power Budget sudah dikurangkan dengan
sensitivitas penerima, sedangkan dalam mendapatkan nilai Pin nilai daripada
power budget tidak dikurangkan dengan sensitivitas penerima, jadi power
budget dalam menghitung Pin hanya terdiri dari daya kirim minimum Pt.
Perbedaan antara daya terima di receiver pada langkah ketiga, dayanya
bersatuan dB dan pada Pin memiliki satuan dBm. Kedua daya ini akan
menjadi dua komponen yang sangat penting dalam membuktikan kinerja
power budget.
Untuk mengatahui parameter keberhasilan daya yang dikirim
‘cukup’, power link budget ‘cukup’, ada dua proses. Yang pertama nilai
dari Power Margin yang didapat harus lebih besar dari 0 dB (Power Margin
> 0 dB). Dan yang kedua nilai Pin harus lebih besar sama dengan sensitivitas
penerima. Power Margin yang didapatkan pada link server gedung AI ini
sebesar 35.22 dB, power margin lebih besar dari 0 dB ( 35.05 dB >
0 dB) maka daya yang dikirim lebih dari cukup, tapi bukan hanya Power
Margin saja, salah satu komponen yang berkaitan dengan sensitivitas
penerima harus juga diperhitungakan.
Pin yang didapatkan sebesar -27.94 dBm. Nilai sensitivitas
minimum sebesar -63 dBm pada kondisi normal. Pin lebih besar sama
dengan Nilai sensitivitas penerima ( -27.94 dBm >= -63 dBm) artinya
Power Link Budget yang dihitung telah memenuhi kedua syarat tadi,
power link budget cukup dan layak diimplementasikan.
Berbeda halnya dengan Sumber LED yang digunakan konstan, nilai
sensitivitas memiliki nilai interval minimum sebesar -63 dBm pada kondisi
normal dengan Pt minimum sebesar -20 dBm, nilai sensitivitas memilki nilai
maksimum sebesar -46 dBm pada kondisi saturasi dengan Pt maksimum.
Pin pada kondisi saturasi harus lebih kecil daripada sensitivitas
maksimum, Pin = -27.94 dbm, sensitivitas maksimum -46 dbm. Seharusnya
Pin = -20 dBm – 7.94 dB = -27.94 dBm.
pada kondisi saturasi Pin lebih kecil dari Sensitivitas maksimum (Pin <
Sensitifitas maksimum) pada kondisi ini tidak terjadi.
Kesimpulan yang bisa ditarik kondisi saturasi akan terjadi dimana
output sumber LED dan sensitivitas berada dalam range minimum dan
maksimum yang berbeda. Selanjutnya nilai dari Pin akan berada dalam range
interval sensitivitas minimum dan sensitivitas maksimun, dalam matematis
bisa dituliskan dengan (Sensitivitas minimum < Pin < Sensitivitas
maksimum) jika kondisi sumber dan sensitivitas berbeda dalam range
interval maksimum dan minimum dan kondisi saturasi terpenuhi.
Perangkat yang dimiliki sumber LED nilai maksimum dan minimumya
sama maka kondisi saturasi dan Pin berada dalam interval sensitivitas
minimum dan maksimum tidak bisa tercapai.
5. Perhitungan Rise Time Budget
Rise time budget diperlukan untuk tujuan menganalisis kemampuan
komponen sistem yang dirancang dapat menjamin bahwa sistem yang
didesain dapat mentransmisikan bit rate yang dirancang, rise time budget
pada Multimode Graded Index ini sangat perlu dilakukan karena adanya
keterbatasan akibat pengaruh dispersi pada saluran transmisi optik.
Output akhir dari analisis Rise Time Budget ini sebagai unjuk kerja
jaringan yang dirancang layak diimplementasikan dengan salah satunya
parameter Rise Time Budget selain dari Power Link Budget yang juga sangat
berkontribusi besar menetukan unjuk kerja perancangan jaringan. Perhitungan
Rise Time Budget ini akan dilakukan antar 2 node point to point. Diambil
sampel titik terdekat.
Nilai Rise Time Budget akan dipengaruhi 5 faktor yaitu: Ttransmitter,
Tmaterial, Treceiver, Tmodus, dan Tpandu gelombang sehingga Ttotal akan
didapatkan. Setelah Ttotal didapatkan maka kita akan mengetahui bit rate
antar node berapa yang bisa dilewatkan dan line coding yang bisa
digunakan.
Tabel 2. Keterangan data yang diperoleh
Ttransmitter LED Server Gd. AI 2 ns (Standarisasi Telkom 2-10 ns).
Lebar Spektral (σλ) 50 nm (LED Pabrikan).
Dispersi Kromatik Material 120 ps/nm.km (Standarisasi ITU-T
G.651).
Panjang link 374 m (Hasil plot GPS)
Treceiver 1 ns (SI photodetector pabrikan)
Modal Distortion Bandwidth 2500 Mhz.Km (ITU-T, Pabrikan,
TELKOM).
Q 0.7, koefisien modal distortion
bandwidth (Telkom, ITU -T,Gerd
Keiser).
Diameter core 10 µm / Step index single mode
Jari-jari (a) 5 µm / Step index single mode
Δ 0.01, perbedaan nilai indeks bias core
dengan cladding (Gerd Keiser).
Panjang Gelombang (λ) 850 nm
Π 3,14
Cepat rambat cahaya dalam
vakum (c)
3 x10 -8 m/s.
Numerical Aperture (NA) 0.29 (Pabrikan).
Untuk lebih memudahkan proses perhitungan manual yang relatif panjang,
tahapannya adalah:
1. Ttransmitter sesuai dengan Ttransmitter pada LED yang direkomendasikan
oleh PT TELKOM sebesar 2 ns sampai dengan 10 ns. Asumsi diambil
nilai 2 ns karena semakin kecil waktu bangkit akan berpengaruh pada Bit
Error Rate yang semakin handal dan juga bit rate yang bisa dilewatkan
akan semakin besar.
2. Tmaterial ditentukan oleh tiga komponen yaitu: Lebar spektral, Dispersi
kromatik material, dan Panjang Link. Lebar spektral didapat dari
spesifikasi pabrikan sebesar 50 nm data terlampir di data sheet. Dispersi
Kromatik Material mengacu pada standarisasi International
Telecommunicatin union (ITU-T) sebesar 120 ps/nm.km. Jarak antara
Gd.AA dengan Gd. AH adalah 374 meter atau 0.374 km.
3. Treceiver didapatkan dari photodetektor Si-Pin yang digunakan. Dari data
sheet spesifikasi perangkat didapatkan Treceiver sebesar 1 ns untuk operasi
gelombang pada 850 nm.
4. Tmodus, bergantung pada 3 faktor yaitu: Modal distortion bandwidth (Bo)
yaitu Bandwidth pada panjang kabel 1 km, faktor q, dan panjang link.
Pabrikan merekomendasikan nilai modal distortion (Bo) ≥ 200 MHz.Km,
sedangkan ITU-T merekomendasikan ≥ 1000 MHz.Km dan ≥ 2000
MHz.Km. Bo ini akan sangat berpengaruh pada Bit Rate yang bisa
dilewatkan dalam sistem ini, dengan dasar tadi asumsi yang diambil untuk
Bo = 2500 MHz.Km atau eqivalen dengan 2.5 GHz.Km. Semakin besar Bo
maka akan semakin kecil Tmodus dan nilai Ttotal. Dengan seperti itu maka
selisih Ttotal akan semakin jauh terhadap Tsistem yang artinya sistem layak
diimplementasikan secara rise time budget dan juga bit rate yang
dilewatkan akan semakin besar. Nilai Bo paling tidak dipengaruhi oleh
empat hal yaitu: prosedur pabrikan dalam pembuatan, komposisi fiber,
fiber itu sendiri, dan design dari Fiber Optik. Jadi untuk dapat melewatkan
bit rate yang besar dalam sistem bergantung sekali pada 4 hal tadi, jika
teknologi rekayasa Fiber semakin berkembang dari empat hal tadi yang
sudah disebutkan maka bit rate berapapun yang akan dilewatkan menjadi
sangat mungkin. Tmodus yang memberikan kontribusi paling besar dalam
Ttotal. Nilai konstanta q dari standarisasi ITU-T dan yang digunakan
TELKOM berada dalam range interval 0<q<1. Secara umum digunakan
nilai q sebesar 0.7. panjang lintasan dari Server Gedung AI menuju
Gedung AA sebesar 374 meter atau 0.374 km. Sesuai dengan formula :
Tmaterial = σλ x Dm x L = 50 nm x 120 ps/nm.km x 0.374 km =
2244 ps Tmaterial = 2,2 ns.
Tmodus = (440 x Lq) km/Bo MHz.km
Tmodus yang sangat berkontribusi paling besar dalam nilai akhir Ttotal
dibandingkan dengan nilai rise time yang lain, oleh karenanya itu
pembahasan rise time Tmodus relatif lebih panjang.
5. Tpandu gelombang(Tw), untuk mendapatkan nilai Tpandu gelombang (Tw)
prosedurnya yang paling panjang dibandingkan dengan Rise Time yang
lainnya.
Mendapatkan nilai V yaitu banyaknya mode yang merambat dalam Fiber
Optik. V = (2 x π x a x NA) / λ. Maka jika nilai-nilainya dimasukan
ke alam rumus tersebut V = (2 x 3.14 x 5 µm x 0.29) / 850 nm = 10.71
Mendapatkan nilai indeks bias 1 (Core). NA = n1 x (2 x Δ)0.5. dengan
NA=0.29 dan Δ=0.01. Jadi untuk mendapatkan nilai n1 :
n1 = ((NA)2 / 2 x Δ)-0,5
n1 = ((0.29)2 / 2 x 0.01)0,5 = 2.05
Mendapatkan nilai indeks bias 2 (Cladding). NA = (n12 – n22)0.5,
untuk mendapatkan n2 :
n2 = ((n12 –(NA)2)0,5, NA= 0.29 dan n1 = 2.05, jadi
n2=((2.05)2-(0.29)2)0.5 = (4,2 – 0,0841)0,5 = 2,03
Mendapatkan nilai Tw = Tpandu gelombang = ((L/c).(n1-n2).(1-(π/V)).
Jarak dalam satuan meter agak bisa saling menghilangkan dengan satuan c
yaitu m/s, (n1-n2) dan (1-(π/V)) tidak berdimensi dan tidak bersatuan.
Hasil dari Tw dalam dimensi waktu yaitu sekon dan setelah itu
dikonversi(dikalikan dengan 10^9 ns) agar hasil akhir Tw dalam ns
sama dengan rise time yang lain. Maka
Tw = ((374/3 x 10 -8) x (2.05 - 2.03) x (1 – (3.14/10,71)))
= (1,24) x (0,02) x (0,706) = 1.75 x 10-8 s = (1.75 x 10-8 x 109) = 17.5
ns.
Tmodus =(440 x (0.374)0,7 Km / 2500 Mhz.Km) = 0.0142 µs = 14.2ns.
6. Setelah Ttransmitter, Tmaterial, Treceiver, Tmodus, dan Tpandu
gelombang didapatkan, maka dalam tahap ke-enam ini akan dihitung
Ttotal rise time budget, rumus total nya, Ttotal = ((Ttx)2 + (Tmat)2 + (Trx)2
+ (Tmod)2 + (Tw)2)0,5. Sekarang masukan nilai-nilai pada tahap selanjutnya
ke rumus Ttotal tersebut. Dari hasil perhitungan pada tahap sebelumnya Ttx
= 2 ns, Tmat = 2,2 ns, Trx= 1 ns, Tmod = 14,2 ns dan Tw= 17,5 ns.
Masukan input-input rise time budget tersebut ke rumus Ttotal
7. Mendapatkan output nilai Tsistem. Hal ini akan berpengaruh pada line
coding, RZ atau NRZ yang akan kita gunakan, karena 2 tipe line coding
itu saja yang digunakan dalam sistem komunikasi fiber optik, bukan
hanya line coding saja tetapi yang penting juga adalah pada bit rate yang
bisa dilewatkan dalam sistem ini. Pada tahap ini yang menjadi masukan
adalah bit rate, jika dimasukan bit rate tertentu akan didapat dua output
nilai Tsistem, yang pertama output nilai untuk kode RZ dengan memakai
formula Tsys=(0.35/Bit Rate) dan output nilai yang kedua adalah Tsys
untuk kode NRZ dengan menggunakan formula, Tsys=(0.70/R), jika output
nilai Tsys baik untuk line coding RZ maupun NRZ lebih kecil dari Ttotal
maka system ini tidak bisa diimplementasikan, Rise Time Budget Tidak
memenuhi, bit rate yang dilewatkan dalam system terlalu besar maka bit
rate harus diturunkan sampai dengan treshold maksimum bit rate yang
bisa dilewatkan dalam system ini yaitu parameter rise time budget
terpenuhi (Ttotal<Tsys) bisa RZ atau NRZ terpenuhi dan layak, bisa saja
salah satu dari dua line coding tersebut yang layak walaupun
kemungkinannya untuk nilai bit rate maksimum akan menggunakan NRZ
dan bit rate dibawah threshold maksimum sudah pasti dapat dilewatkan. Jika
output nilai Tsys baik untuk line coding RZ maupun NRZ lebih besar dari
Ttotal maka system ini bisa diimplementasikan, Rise Time Budget
memenuhi, bit rate bisa dilewatkan dalam sytem ini hal yang sama
dengan treatment pada kondisi sebelumnya bit rate harus dinaikan sampai
Ttotal = ((2)2 + (2,2)2 + (1)2 + (14,2)2 + (17.5)2)0,5 = 22,75 ns.
dengan threshold maksimum bit rate yang bisa dilewatkan dalam system ini
yaitu parameter rise time budget terpenuhi (Ttotal<Tsys) dan bit rate
dibawah threshold maksimum sudah pasti dapat dilewatkan. Untuk pertama
kali gunakanlah kode RZ apakah Tsys kode RZ bisa lebih besar dari Ttotal,
Jika bisa maka kode RZ bisa diimplementasikan, tetapi jika Tsys RZ lebih
kecil dari Ttotal maka RZ tidak bisa diimplementasikan. Sesudah
menghitung dan mengetahui RZ tidak bisa, maka akan dilakukan
perhitungan Tsys NRZ. Jika Tsys NRZ lebih besar dari Ttotal maka system
bisa diimplementasikan.
Dari hasil pada langkah ketujuh ini, Treshold maksimum bit rate
yang bisa dilewatkan dalam system transmisi dari server Gd. AI menuju
Gd. AA yang merupakan titik terpendek dari server adalah sebesar 11.1
Mbps, apabila bit rate lebih besar dari 11.1 Mbps system tidak layak, bisa
dilihat dengan indikator rise time budget yang tidak memenuhi, sedangkan
apabila dibawah 11.1 Mbps system layak bisa dilihat dengan indikator rise
time budget yang memenuhi. Pada kondisi bit rate maksimum 11.1 Mbps
didapatkan nilai Tsytem untuk line coding RZ sebesar 17,5 ns, nilai
Ttotal pada tahap keenam adalah 22,75 ns, Ttotal > Tsys berarti rise time
budget tidak memenuhi untuk line coding RZ dan system untuk line
coding RZ ‘tidak layak’. Nilai Tsystem untuk line coding NRZ sebesar
63.06 ns, Ttotal 22,75 ns, dalam hal ini Ttotal < Tsys berarti rise time
budget terpenuhi memenuhi untuk line coding NRZ dan system layak
diimplementasikan dengan line coding NRZ.
BAB IV
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Perencanaan instalasi Fiber Optik sebagai media transmisi di area
Polinema dilakukan antara Gedung AI dan Gedung AA dengan jarak
keduanya sepanjang link lintasan kabel 374 m / 0.374 km dengan mode
point to point.
2. Perhitungan Power Link Budget didapatkan sebesar 43 dB.
3. Perhitungan semua sistem Loss didapatkan nilai Fiber Loss= 0,97 dB,
Konektor 1 dB, No splicing (0 dB), Margin Sustem 6 dB, sehingga
didapatkan total System Loss sebesar 7,94 dB.
4. Pin (daya yang diterima di photodetector) yang didapatkan sebesar
-27.94 dBm. Nilai sensitivitas minimum sebesar -63 dBm pada
kondisi normal. Pin lebih besar sama dengan Nilai sensitivitas
penerima ( -27.94 dBm >= -63 dBm) artinya Power Link Budget yang
dihitung telah memenuhi kedua syarat tadi, power link budget cukup
dan layak diimplementasikan.
6. Rise time budget menggunakan line coding NRZ yang sesuai untuk sistem
komunikasi fiber optik. Syarat Ttotal > Tsys terpenuhi dengan perhitungan
yang didapatkan nilai Ttotal sebesar 77,34 ns dan nilai Tsys sebesar 63,06
ns, maka sistem tersebut sudah bisa diimplementasikan.
