TUGAS JARINGAN AKSES

DESAIN JARINGAN FIBER OPTIK UNTUK STO KAPASAN – STO KETINTANG

Oleh :

Ratna Dwi Kartika Rini 2209106104

Ismie Utami Farma 22101010643

Ikhwanti Indahsari 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

V.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.

V.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.

V.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

V.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

V.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.

V.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

VII.1. Mapping

VII.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.

VII.1.2. Peta

Untuk jalur pemasangan fiber optic, rute yang akan dilewati untuk

menghubungkan kedua STO antara lain adalah :

Jalan Gembong Tebasan àJalan Pecindilan àJalan Undaan Wetan àJalan

Ngemplak - Paneleh àJalan Genteng Besar àJalan Simpang Dukuh àJalan

Gubernur Suryo àJalan jenderal Sudirmanà Jalan Urip SumoharjoàJalan

Darmo Raya àJalan Wonokromo Raya àJalan Jenderal Ahmad Yani àJalan

Margorejo Indah à Jalan Ketintang Baru 4 à jalan Ketintang baru 3 àJalan

Ketintang Baru 13.

Peta secara keseluruhan bisa dilihat seperti gambar di bawah :

VII.2. Penentuan jarak minimum

Pada perancangan ini sesuai dengan pengukuran menggunakan peta, didapatkan jarak

minimum dari Tx ke Rx adalah 10.5 km.

VII.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.

VII.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

5.6＂color 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

VII.5. Perhitungan link budget

VII.5.1. Distance

Jarak antara dua node adalah sejauh 10.5 km, terdapat dua konektor, masing-

masing berada di transmitter dan receiver, kemudian terdapat lima sambungan

(splice).

VII.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

VII.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

VII.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.