ANALISA REDAMAN SERAT OPTIK TERHADAP KINERJA SISTEMKOMUNIKASI SERAT OPTIK MENGGUNAKAN METODE OPTICAL LINK POWER BUDGET

OLEH :

NAMA NIM FAKULTAS PROGRAM KONSENTRASI

: Dewi Kartika Sari : 09020105 : FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI : TEKNIK ELEKTRO : TELEKOMUNIKASI

UNIVERSITAS SURYADARMA JAKARTA 2010

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Meningkatnya kebutuhan akan komunikasi data,terutama sistem komunikasi serat optik yang padaakhir-akhir ini berkembang pesat mendorong untuk membuat dan mengembangkan berbagai metode danteknologi yang dapat digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan dalam kapasitas besar dan kecepatan tinggi dari sistem tersebut. Seiring dengan peningkatan dan pengembangan menggunakan kabel serat optik sebagai media trasmisi data, maka juga sering terjadi faktor hilangnya informasi yang diakibatkan oleh rugirugi yang terjadi disepanjang kabel serat optik, salah satu rugi-rugi tersebut adalah rugi daya yang diakibatkan oleh redaman di sepanjang kabel serat optik, yang mengakibatkan perubahan daya dari pemancar optik (Transmitter) hingga mencapai di penerima optik(Receiver).Permasalahan redaman dan daya optik juga mempunyai hubungan dengan perencanaanpemasangan instalasi sistem komunikasi kabel serat optik ketika sistem tersebut mengalami gangguan disepanjang kabel serat optik , dalam hal ini terjadi pada PT. Telkom divisi Arnet SBT, dari data redaman dan daya yang terjadi di PT. Telkom divisi Arnet SBT ini, maka dilakuka penelitian untuk menganalisa kinerja sistem komunikasi serat optik yang diakibatkan oleh redaman dan daya yang bekerja di sepanjang kabel serat optik.

1.2 Konsep Dasar Sistem Transmisi Serat Optik Serat optik merupakan media saluran transmisi berbahan dasar kaca atau plastic (SiO2) yang digunakan untuk penyaluran gelombang dielektrik yang bekerja berdasarkan waktu, dengan menggunakan cahaya sebagai media penyampaian informasi, sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai sifat pola penyebaran kecil, kecerahan dan koherensi tinggi. Bentuk dari serat optik adalah silender, karaketristik bahan struktur penyusun serat optik mempengaruhi sifat sifat transmisi pemandu gelombang optik. Hal ini akan berpengaruh dalam perambatan sinyal optik sepanjang serat optik, Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit

2

cahaya yang diserap oleh serat optik. Perambatan atau propagasi gelombang sepanjang pemandu gelombang dapat digambarkan dalam bentuk kumpulan gelombang terpandu yang dinamakan mode (moda) terpandu. Tiap moda terpandu merupakan pola garis medan listrik dan medan magnet yang diulang ulang sepanjang serat pada interval sama terhadap panjang gelombang. (Keiser . 1987) Pembagian Serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan : 1. Berdasarkan mode yang dirambatkan Single mode Serat optik dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak dipantulkan ke dinding cladding. 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. 2. Berdasarkan indeks bias core Step indeks Pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen. Graded indeks Pada graded indeks ini indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding maka 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.Pada umumnya serat optik terdiri dari dua bahan dengan karakter optis yang berbeda untuk cladding dan core. Seperti tertera pada Gambar 2.1, yang mencantumkan struktur dasar dari pembentuk serat optik. Komposisi core menduduki 85 % dari total fiber yang memandu cahaya, yang tersusun dari bahan silikon oksida, dan dilapisi dengan serat kaca, dan pada umumnya core memiliki index bias yang lebih tinggi daripada cladding. [Schott, 2002]

3

Gambar 2.1 konstruksi sederhana serat optik[Agilent Technologies, 1996]

1.3 Sistem Komunikasi Serat Optik Sistem komunikasi serat optik menggunakan sinyal-sinyal informasi dalam bentuk energi cahaya yang disalurkan melalui serat optik. Sinyal informasi yang dikirirmkan tersebut, dapat berupa sinyal audio, video ataupun data dalam bentuk sinyal elektrik dan kemudian diubah menjadi sinyal optik sebelum ditransmisikan melalui serat optik. Untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal optik diperlukan suatu sumber optik yang dapat menghasilkan cahaya yang intensitasnya dapat diatur sesuai dengan sinyal elektrik yang mengendalikannya. Begitu pula pada sisi penerima, diperlukan Detektor optik yang dapat mengubah sinyal optik menjadi sinyal elektrik sesuai dengan aslinya. Blok diagram sederhana dari sistem komunikasi serat optik ditunjukan berdasar gambar 3.2

Gambar 3.2 Alur Sistem Komunikasi Serat Optik

4

BAB II ANALISA DATA PEMBAHASAN

Bab IV pada penelitian tugas akhir ini merupakan metode pengolahan dan pendefinisian hasil dari pengukuran yang terdiri dari data awal hasil pengukuran, data hasil perhitungan, analisa data, dan pembahasan.

2.1 Data Pengukuran Dari metodologi penelitan maka dilakukan pengukuran daya dan redaman, pengukuran dilakukan pada jalur Rungkut ke Waru dan Rungkut ke Sukodono, hasil dari kedua pengukuran digunakan untuk mengetahui karakteristik kabel yang digunakan.

Tabel 4.1 Nilai rata rata hasil pengukuran daya Rungkut ke Gempol menggunakan Powe Meter

Tabel 4.1 Nilai rata rata hasil pengukuran daya Rungkut ke Sukodono menggunakan Power Meter

5

2.2 Pengukuran Redaman Pengukuran redaman dilakukan menggunakan alat ukur JDSU MTS-8000, dalam alat ukur JDSU pengukuran dilakukan menggunakan panjang gelombang 1550 nm, Parameter yang digunakan untuk mengukur redaman pada alat ukur JDSU MTS8000, adalah Indexs of refraction yang diatur pada nilai 1.465, nilai panjang gelombang pada nilai 1550 nm, jenis fiber yang digunakan adalah Single Mode.Metode yang terdapat pada alat ukur JDSU MTS 800 adalah sellmeir ST. Pengukuran redaman ini dilakukan pada jalur Rungkut ke Gempol, dan Rungkut ke Sukodono.Pengamatan dilakukan pada nilai redaman yang dihasilkan pada tiap nomer port pada link yang digunakan, penagamatan redaman dilakukan berdasarkan event yang terjadi di sepanjang kabel serat optik.No 1 2 3 4 5 6 7 8 Core 37 38 11 12 15 A 16 A 17 A 18 A Jarak Asli (Meter) 32009.83 32009.83 32050.65 32050.65 37438.34 37438.34 37387.32 37387.32 Jarak Lokasi kejadian (Meter) 2938.74 2938.74 2755.07 2765.27 4877.49 4877.49 4877.49 4877.49 Redaman (dB) 0.272 0.275 0.25 0.258 0.398 0.31 0.357 0.448 Patahan (dB/km) 0.182 0.188 0.211 0.223 0.204 0.195 0.204 0.206

Tabel 4.3 Hasil pengukuran Redaman (Rungkut ke Gempol) pada jarak terjauh Menggunakan JDSU MTS 8000.

Tabel 4.4 Hasil pengukuran redaman (Rungkut ke Sukodono) pada jarak terjauh menggunakan JDSU MTS800

6

2.2.1 Perhitungan menggunakan hasil Power Meter. Pada sub bab ini berisi tentang perhitungan redaman, dengan perhitungan link power budget. Dengan menggunakan persamaan (1), maka data perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.5 Loss = (P in Pout) / L .......................... (1)

Tabel 4.6 Hasil perhitungan redman Rungkut ke Gempol menggunakan Power Meter

No 1 2

Core 11 12

Daya Input (dBm) 4.33 4.33

Daya Input (dBm) -6.82 -10.1

Jarak (Km) 17.73 84.05

Redaman (dB/km) 0.182 1.63

Tabel 4.6 Hasil perhitungan redman Rungkut ke Sukodono menggunakan Power Meter

Sehingga didapatkan grafik hubungan redaman dengan jarak pada gamabar 3.8

Gambar 3.8 Grafik Hubungan Redaman dengan jarak

7

2.2.2 Perhitungan Secara Teoritis. Dengan menggunakan persamaan 2. Maka perhitungan ini dapat diketahui, untuk hasil dari nilai perhitungan terdapat pada tabel 4.7

Tabel 4.7 hasil perhitungan redaman Rungkut ke Gempol berdasarkan standart ITU.T (Rungkut ke Gempol)

Tabel 4.8 hasil perhitungan redamana Rungkut ke Gempol berdasarkan standard ITU.T (Rungkut ke Sukodono)

8

Tabel 4.9 Perbandingan nilai redaman

Grafik 3.8 Grafik perbandingan nilai Redaman

9

2.2.3 Perhitungan Link power budget. Untuk mencari perhitungan link poweer budget,terhadap nilai daya receiver, menggunakan persamaan 3. PRX = PTX - ( Loss + Margin) Dimana : PS = Loss daya Total (total) yang diperbolehkan pada sistem.

P (Rx) = Daya pada receiver P (Tx) = Daya Transmitter pada perangkat Loss = jumlah loss yang terjadi di sepanjang kabel serat optik Margin = nilai yang digunakan untuk mengkompensasi redaman yang terjadi pada kabel serat optik. Data yang dipergunakan untuk perhitungan link power budget adalah sebagai berikut:

Tabel 4.10 Data spesifikasi sistem

Sehingga data perhitungan yang diperoleh diperbandingkan dengan hasil pengukuran NMS, hasil perbandingannya adalah sebagai berikut :

10

Core

Rx Pengukuran (NMS) (dBm) -18.28 -18.9 -18.88 -18.9 -20.22 -20.38 -20.4 -20.4

Rx Perhitungan (dBm) -21.02 -21.02 -21.03 -21.03 -22.77 -22.77 -22.76 -22.76

Rx Sensitivity (dBm) -27 -27 -27 -27 -27 -27 -27 -27

37 38 11 12 15A 16A 17A 18A

Table 4.11 Data perbandingan Link Power Budget

Grafik 3.8 Grafik perbandingan Link Power Budget

2.3 Analisis Hasil Penilitan Pada analisis redaman ini, membahas mengenai redaman kabel serat optik yang terjadi di sepanjang jalur yang digunakan untuk melakukan penelitian, nilai redaman yang dihasilkan adalah nilai dari hasil pengukuran dan perhitungan dari nilai tersebut akan dibandingkan dengan standart nilai redaman yang digunakan oleh PT. Telkom,seperti tercantum pada bab 3, yaitu mengenai penentuan alat ukur, untuk pengambilan data redaman ini menggunakan dua buah alat ukur, alat ukur yang pertama adalah alat ukur daya menggunakan power meter dan light source, dan alat ukur kedua adalah menggunakan OTDR didalam Alat JDSU MTS-8000. pengambilan data level daya di sepanjang kabel serat optik menggunakan power 11

meter dan laser source secara Original ke End dan dari End ke Original, bertujuan untuk mengetahui kondisi fisik dari kabel serat optik, dalam hal ini dapat dilihat dari nilai daya input yang dipancarkan oleh power meter dengan nilai daya output yang diterima oleh power meter, pembacaan alat ukur ini menggunakan satuan dBm (Desibel milliwat) karena data yang diambil adalah merupakan fungsi dari daya per desibel daya yang dihasilkan. Pengambilan data level daya ini dilakukan dengan 10 kali pengambilan data pada tiap core baik secara Original ke End dan dari End ke Original , core yang digunakan pada jalur Rungkut-Gempol berjunlah 8 core sedangkan core yang digunakan pada jalur Rungkut-Sukodono berjumlah 2 core. Pengambilan core yang digunakan dalam penelitian ini merupakan pemilihan dari beberapa core yang terpasang di OTB. Core yang digunakan jalur Rungkut-Gempol pada penelitian ini adalah sebagai bahan evaluasi ketika setelah dilakukan perbaikan jalur Rungkut ke Gempol. Sedangkan untuk core yang digunakan pada jalur Rungkut-Sukodono adalah pemilihan dari jumlah beberapa jumalh core yang kosong yang mempunyai status idle (core yang kosong, dan sewaktu diperlukan, core ini siap untuk dipasang), pada hasil pengukuran level daya ini didapatkan hasil, baik pengukuran secara Original ke End dan dari End ke Original untuk nilai daya input dari light source adalah 4.33 dBm, pengambilan data input ini dilakukan dengan cara pengukuran light source dengan power meter menggunakan patch cord dan adapter (sambungan patch cord) sebelum alat ini digunakan untuk mengukur pada jalur Rungkut- Gempol dan RungkutSukodono. Setelah daya input didapatkan maka pengukuran kedua dilakukan untuk mengukur nilai dari daya disepanjang kabel serat optik pada jalur Rungkut-Gempol dan jalur Rungkut-Sukodono, dari nilai hasil pengukuran sebanyak 10 kali secara Original ke End dan dari End ke Original pengukuran yang dihasilkan diratarata sehingga didapatkan salah satu pembahasan dari hasil hasil yang telah didapat pada core no. 37 yang mempunyai nilai input daya yang dipancarkan dari rungkut oleh light source bernilai 4.33 maka daya yang diterima oleh power meter bernilai -6.82 dBm, penangkapan oleh power meter didapatkan nilai minus (-) mempunyai arti bahwa pada nilai daya -6.82 dBm level daya yang bekerja disepanjang kabel adalah

12

berkisar 0.1 mW, berdasarkan perhitungan pada sub bab 4.2.1 redaman yang dihasilkan oleh daya bernilai 0.34 dB/kilometer, pada nilai dari redaman yang dihasilkan dari pengukuran daya jika disesuaikan oleh standart nilai redaman yang diterapkan oleh PT. Telkom dengan pada tabel 3.1 bernilai 3 dB/ km dapat dinyatakan sistem tersebut untuk redaman 0.34 dB/km mendekati nilai normal, sehingga tidak diperlukan penambahan alat untuk mengkompensasi redaman, dikarenakan dengan nilai redaman 0.34 dB/km selebihnya jika sistem beroperasi, maka akan dikompensasi oleh margindari daya yang bekerja pada perangkat. Begitu juga sama dengan core no. 38 hingga sampai core no.18A. Pada perhitungan redaman serta perbandingan dengan alat ukur di lapangan dari daya dari core no. 37 hingga core no. 18A redaman tertinggi terjadi pada core no. 11, dikarenakan pada saat pembandingan dengan hasil alat ukur redaman menggunakan OTDR di alat JDSU MTS-8000 pada jarak 32.050 Km jalur Rungkut-Gempol yang terjadi didapatkan patahan hingga bernilai 0.211 dB, sehingga redaman total yang terjadi sebesar 10.911 patahan tersebut diakibatkan karena pada saat perbaikan jaringan kabel, kabel serat optik yang digunakan berbeda jenis, untuk jenis kabel sebelum jarak 5.183 Km menggunakan kabel G.652 sedangkan untuk setelah jarak 5.183 Km, menggunakan kabel jenis G.653. Dari perbedaan fisik dari jenis G.652 dan G.653 terdapat pada diameter core yang disambung (Splice), yang mengakibatkan pola penyebaran berkas tidak merata akbibat dari nilai indeks bias dari core dan cladding berbeda, untuk diameter core dan cladding jenis G.652 bernilai 50 m dan diameter core dan cladding jenis G.653 bernilai 62.5 m. Sedangkan pada analisa redamanberikutnya, pengukuran redaman kedua dilakukan menggunakan OTDR di JDSU MTS-8000, pengukuran dilakukan secara Original ke end,dikarenakan pada penelitian diberi perijinan untuk melakukan pngambilan data secara Original ke End.dari hasil pengukuran di OTDR didapatkan hasil redaman Total dan redaman per kilometer di setiap core, untuk melakukan perbandingan hasil pengukuran redaman dengan hasil perhitungan redamaan secara teoritis, maka redaman total dan redaman perkilometer baik dari pengukuran maupun dari perhitungan secara teoritis diambil pada jarak maksimum hingga berakhir pada titik ukur end. Dari hasil perhitungan redaman secara teoritis didapatkan pada jalur

13

Rungkut ke Gempol hasil untuk core no. 37 bernilai redaman total 0.39 dB, core no. 38 bernilai 0.35dB, core 11 bernilai 0.35 dB, core 12 bernilai 0.36 dB, core 15A bernilai 0.35 dB, core 16A bernilai 0.3 dB, core 17A bernilai 0.33 dB, core 18A bernilai 0.36 dB. Seangkan dari hasil perhitungan teoritis jalur Rungkut ke Sukodono didapatkan hasil untuk core no. 11 bernilai 0.59 dB,dan core no. 14 bernilai 1.43 dB. Dari hasil perhitungan tersebut, analisa redaman di sepanjang kabel serat optik diperbandingkan dengan hasil redaman dari alat ukur serta hasil redaman dari perhitungan daya. Dari hasil perbandingan tersebut diperoleh, hasil dari pengukuran dilapangan lebih kecil daripada hasil perhitungan secara toeritis, hal ini menunjukkan bahwa instalasi jaringan kabel serat optik pada jalur Rungkut ke Gempol serta rungkut ke Sukodono layak untuk dioperasikan. Pada tabel 4.17 didapatkan hasil nilai redaman/Km redaman terbesar disepanjang kabel serat optik untuk jalur Rungkut ke gempol terjadi pada core no. 11. dikarenakan pada core no. 11. pada jarak 29.295 Km terjadi patahan dengan total redaman 10.758 dB. Patahan tersebut yang mengakibatkan degradasi sinar, sehingga ketika sampai pada jarak 32.050 Km total redaman yang dihasilkan menjadi 10.911, hal ini diakibatkan oleh banyak faktor salah satu faktor penyebabnya adalah perbedaan jenis kabel serat optik yang digunakan, solusi untuk mengkompensasi redaman pada core no. 38 ini adalah disambung (splice) ulang, atau diberikan varibale attenuator untuk mengkompensasi daya yang hilang. Sedangkan pada jalur Rungkut ke Sukodono didapatkan hasil untuk nilai redaman yang tertinggi terdapat pada core no. 14, setelah dilakukan pengecekkan ulang, pada core no. 14 redaman terbesar jatuh pada jarak 8.405 Km, jika dibandingkan dengan core no. 11jalur rungkut ke sukodono, jika redaman jatuh pada jarak 8.405 Km maka pengiriman sinar jatuh pada daerah sepanjang, setelah dikonfirmasi ke sepanjang, konektor yang berada pada OTB yang digunakan untuk melakukan true connect ke Sukodono tidak berfungsi, sehingga redaman jatuh pada daerah Sepanjang, namun dari hasil perbandingan pengukuran redaman di lapangan dengan perhitungan secara teoritis, didapatkan hasil pada pengukuran dilapangan jalur Rungkut ke Sukodono mempunyai nilai yang kecil jika dibandingkan dengan perhitungan teoritis hal ini instalasi jaringan kabel untuk

14

lokasi Rungkut menuju ke Sukodono, serta Rungkut menuju ke Sepanjang layak untuk dioperasikan.

2.4 Analisis Link Power Budget Analisis link power budget digunakan untuk mengetahui tingkat kinerja dari pemasangan jaringan kabel yang baru sebelum dioperasikan ke dalam perangkat. Analisis ini bertujuan untuk menyesuaikan apakah sistem jika disesuaikan dengan redaman yang terjadi di sepanjang kabel serat optik dan daya yang bekerja pada perangkat transmisi, bisa bekerja dengan baik maupun sebaliknya. Pengambilan daya Tx dan daya Rx dilakukan dari pengamatan di NMS (Network\ Monitoring System) yang berada di ruang transmisi. Pada penelitian ini link power budget digunakan untuk menghitung daya dari transmitter hingga sampai pada receiver optik dan hasil akhir dari perhitungan ini akan dibandingkan dengan nilai Rx sensitivity didalam perangkat Transmisi, pehitungan link power budget dilakukan pada jalur Rungkut ke Malang menggunakan ruas Gempol.Sedangkan untuk jalur Rungkut ke Sukodono tidak dilakukan analisa link power budget, dikarenakan pada jalur Rungkut ke Sukodono tidak terdapat NMS (Network Monitoring System), salah satu dari area wilayah pengoperasisan NMS mencakup pada daerah transmisi Rungkut-Malang yang berada pada topologi jaringan Ring 5 wilayah operasional Telkom Arnet SBT. Perhitungan link power budget dilakukan dengan cara penjumlahan dari redaman (Loss) di sepanjang kabel serat optik dengan nilai Margin yang digunakan untuk mengkompensasi redaman yang terjadi, pada perhitungan redaman kabel didapatkan hasil pada sub bab 4.2.1, dari nilai hasil perhitungan redaman tersebut ditambahkan dengan nilai redaman yang terjadi pada jalur Gempol ke Malang, untuk nilai redaman dari Gempol ke Malang adalah 17.45 dB yang didapatkan berdasarkan asumsi dari operator di Telkom Malang, dikarenakan wilayah dan wewenag dari Tekom Rungkut hingga mencapai Gempol, sedangkan untuk jarak jaringan kabel dari Rungkut ke malang didapatkan dari penjumlahan jarak kabel dari Rungkut ke Gempol dengan Gempol Ke Malang, pada jarak Rungkut ke Gempol diketahui dari alat ukur OTDR di JDSU-MTS 8000, jarak yang diambil adalah jarak maksimum dari total pengukuran. Sedangkan untuk

15

jarak dari Gempol ke Malang didapatkan nilai 59 Km, jarak tersebut didapatkan dari hasil konfirmasi Telkom Rungkut kepada Telkom Malang. Data dari hasil perhitungan link power budget didapatkan untuk core 37 dengan daya yang bekerja sebesar 13.98 dBm dan jarak transmisi 91.009 Km serta redaman total 26.9 dB maka daya yang diterima receiver sebesar -18.92 dBm, yang berarti pada kinerja sitem daya yang bekerja sebesar 0.01 mW. Jika daya dari hasil perhitungan link power budget dibandingkan dengan nilai RX sensitivity (-27 dBm) nilai daya hasil perhitungan tersebut lebih kecil, maka jika sistem tersebut digunakan untuk transmisi dalam keadaan normal. Dari pengukuran serta perhitungan link power budget yang didapatkan pada jalur Rungkut- Malang didapatkan hasil pada tabel 4.19, dari tabel tersebut jika dilihat nilai Rx pada core 37 hingga core 18A digunakan untuk transmisi ke Malang,maka pada perhitungan link power budget dengan menggunakan daya transmitt 13.98 dBm pada perangkat, maka kinerja dari sistem tersebut layak untuk dioperasionalkan dengan kondisi normal.

16