91534376-makalah-akses
TRANSCRIPT
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.