7

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Cahaya

Pada subbab ini akan menjelaskan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan

cahaya, yaitu pemantulan cahaya, pembiasan cahaya, dan indeks bias. Untuk

penjelasannya adalah sebagai berikut :

2.1.1 Pemantulan Cahaya

Pemantulan cahaya terjadi jika suatu cahaya memantul pada suatu bidang

atau jika mengenai suatu benda yang ada. Pemantulan cahaya ini dapat

dibedakan menjadi dua yaitu :

1. Pemantulan biasa, adalah pemantulan di mana cahaya yang dipantulkan

membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada

permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya

cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini juga

disebut pemantulan teratur.

2. Pemantulan baur, adalah pemantulan yang terjadi apabila cahaya mengenai

permukaan yang tidak datar atau tidak rata sehingga pemantulan yang

terjadi akan membaur dan tidak teratur.

(Gunawan, n.d)

8

2.1.1.1 Hukum Pemantulan Cahaya

Menurut Snellius, hukum pemantulan cahaya adalah sebagai berikut :

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu

bidang datar.

2. Sudut datang (i) = sudut pantul (r).

Gambar 2.1 Pemantulan Cahaya

Seperti pada gambar 2.1 menunjukkan adanya sudut i yang

merupakan sudut kritis yaitu sudut datang yang akan menyebabkan

sudut bias menjadi 90o terhadap garis normal. Apabila sudut datang

cahaya lebih besar dari sudut kritis maka cahaya tersebut akan

dipantulkan. Sedangkan, jika sudut datang cahaya lebih kecil dari sudut

kritis maka cahaya tersebut akan dibiaskan. Efek ini juga disebut

sebagai pemantulan internal sempurna.

(Gunawan, n.d)

9

Pemantulan internal sempurna terjadi jika :

1. Sinar datang dari medium yang rapat ke medium yang kurang rapat

dan sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal.

2. Sudut i merupakan sudut kritis yaitu sudut datang yang akan

menyebabkan sudut bias menjadi 90o terhadap garis normal.

3. Sudut datang lebih besar dari sudut kritis maka cahaya akan

dipantulkan.

(Crisp dan Elliot, 2005)

2.1.2 Pembiasan Cahaya

Perubahan arah yang dialami oleh permukaan gelombang pada saat

melintas miring dari satu medium ke medium lain disebut dengan pembiasan

atau refraksi. Pada pembiasan juga terjadi perubahan laju perambatan dan

fenomena ini terjadi pada semua jenis gelombang, tetapi yang paling umum

adalah pada gelombang cahaya.

Gambar 2.2 Pembiasan Cahaya

10

Untuk pembiasan cahaya, akan terjadi jika suatu cahaya merambat dari

suatu medium menuju ke medium yang kerapatannya berbeda. Arah-arah dari

pembiasan cahaya dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

1. Mendekati garis normal

Suatu cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal apabila cahaya

merambat dari medium yang kurang rapat menuju ke medium yang lebih

rapat. Contohnya adalah jika cahaya merambat dari udara ke dalam air

karena udara adalah medium yang kurang rapat dan air adalah medium

yang lebih rapat.

2. Menjauhi garis normal

Cahaya yang merambat dari medium yang lebih rapat menuju medium

yang kurang rapat akan menyebabkan cahaya dibiaskan menjauhi garis

normal. Contohnya adalah jika cahaya merambat dari dalam air menuju

udara karena air adalah medium yang lebih rapat dan udara adalah medium

yang kurang rapat.

Pada optika, perubahan arah menurut hukum Snellius dinyatakan dengan

n1 sin(i) = n2 sin(r). Di mana i dan r merupakan sudut yang dibentuk oleh berkas

radiasi atau sinar datang dan berkas terbias terhadap garis normal (garis khayal

tegak lurus bidang batas antara dua medium). Sedangkan n1 dan n2 merupakan

indeks bias kedua medium.

11

Gambar 2.3 Pembiasan

Hukum ini juga dikenal sebagai salah satu hukum pembiasan (laws of

refraction). Hukum pembiasan yang lain yaitu bahwa sinar datang, sinar bias,

dan garis normal pada titik jatuh berada dalam satu bidang. Perubahan arah

berasal dari perubahan laju perambatan yang selanjutnya mengakibatkan

perubahan panjang gelombang. (Crisp dan Elliot, 2005)

2.1.3 Indeks Bias

Kecepatan dari cahaya sangat tergantung pada bahan dari medium di

mana cahaya tersebut merambat. Indeks bias pada suatu medium dapat

didefinisikan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Indeks bias (n) = (v)bahan dalam di cahayakecepatan (c) hampa ruang di cahayakecepatan

Indeks bias pada suatu medium nilainya tidak pernah lebih kecil dari 1

atau n ≥ 1. Besar dari kecepatan cahaya di ruang hampa adalah sebesar 3 x 108

m/s. Indeks bias bergantung bukan hanya pada macam zat tetapi juga panjang

12

gelombang cahaya. Berikut ini adalah jenis-jenis medium yang ada beserta

indeks biasnya :

Tabel 2.1 Nilai Indeks Bias dari Beberapa Medium yang Berbeda

(Katib dan Achmad, 2000)

2.2 Panjang Gelombang

Panjang gelombang (wavelength) merupakan jarak antara titik-titik berurutan

dengan fase yang sama dalam gelombang. Panjang gelombang ini dinyatakan dalam

satuan meter. Dalam sebuah gelombang sinus yang merambat, panjang gelombang

adalah jarak antara puncak.

13

Gambar 2.4 Panjang Gelombang

Pada gambar 2.4 sumbu x mewakilkan panjang gelombang itu sendiri,

dan I mewakilkan amplitudo. Hubungan sederhana antara panjang gelombang

(λ) dan frekuensi (f), adalah λ = c/f, dengan c merupakan cepat rambat cahaya.

Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh

frekuensi gelombang. Pada radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa,

kecepatan ini adalah kecepatan cahaya (c), untuk gelombang di udara, ini

merupakan kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah:

λ = c / f

Di mana:

λ = panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang

elektromagnetik

c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa 3x 108 m/s

f = frekuensi gelombang

(Isaacs, 1994)

14

2.3 Serat Optik

Pada penjelasan sebelumnya kita telah mengenal fenomena optik yaitu

pemantulan internal sempurna, yang merupakan pemantulan seberkas cahaya pada

permukaan batas antara satu medium dengan medium lain yang indeks biasnya lebih

kecil, bila sudut datang ke medium kedua melebihi suatu sudut kritis tertentu.

Fenomena inilah yang menjadi dasar perambatan cahaya dalam serat optik, di mana

telah dikenal sejak 1854 dan hanya mulai dipraktikan pada tahun 1950-an ketika

penggunaan lapisan cladding diketahui memperbaiki karakteristik perambatan

cahaya tersebut. Sebelum tahun 1970 penggunaan serat optik pada umumnya hanya

digunakan pada bidang kedokteran. Kemudian pada tahun-tahun berikutnya barulah

penggunaan serat optik pada bidang komunikasi mulai diaplikasikan. Pada awalnya

tidak dimungkinkan penggunaannya pada bidang komunikasi karena besarnya rugi-

rugi yang ada yaitu sekitar 1000 dB/km. Namun situasi berubah pada tahun 1970-an

ini ketika penelitian-penelitian dilakukan sehingga rugi-rugi (losses) pada serat optik

dapat dikurangi hingga sekitar 20 dB/km. Penelitian lanjut pada tahun 1979

menghasilkan loss hanya sekitar 0.3 dB/km. Kemampuan loss yang rendah pada

serat optik ini mengarahkan pada sebuah revolusi teknologi yang menggunakan

gelombang cahaya dan yang kemudian memulai era perkembangan komunikasi

dengan serat optik. (Agrawal, 2002)

2.3.1 Jenis Serat Optik

Dalam website http://www.arcelect.com/fibercable.htm menjelaskan

bahwa serat optik terdiri dari beberapa jenis, diantaranya adalah single mode

index, multi mode step index dan multi mode graded index. Struktur dasar yang

15

membedakannya adalah inti (core). Berikut ini adalah penjelasan dari ketiga

jenis serat optik tersebut :

2.3.1.1 Single Mode Index

Gambar 2.5 Single Mode Index

Single mode ini hanya terdapat satu buah indeks sinar tanpa ada

pemantulan yang merambat sepanjang media tersebut, di mana sangat

baik digunakan untuk menyalurkan suatu informasi jarak jauh. Single

mode mempunyai diameter yang sangat kecil sehingga sinar yang

dilewatkan dapat membawa suatu informasi dengan jarak jauh

dibandingkan dengan jenis multi mode, tetapi membutuhkan sumber

cahaya dengan lebar spectrum yang sempit.

Dengan single mode, hanya mengalami sedikit gangguan dalam

perjalanan. Biasanya gangguan hanya berasal dari luar berupa

gangguan fisik. Single mode bekerja menggunakan core yang

berukuran sangat kecil diamaternya sekitar 8-10 mikrometer. Dengan

ukuran kecil tersebut maka hanya satu mode sinar saja yang dapat

dilewatkan.

16

2.3.1.2 Multi Mode Step Index

Gambar 2.6 Multi Mode Step Index

Multi mode step index biasa memiliki diameter core sekitar 50-

400 mikrometer sedangkan cladding-nya 125-500 mikrometer. Serat

optik ini disebut ”Step Index” karena indeks bias berubah secara

drastis dari kulit ke core serat. Pada selubung serat mempunyai indeks

bias yang lebih rendah dari pada indeks bias core serat, akibatnya

semua sinar yang memiliki sudut datang lebih besar dari sudut kritis

akan dipantulkan oleh lapisan kulit serat.

Jadi, pada multi mode step index ini sangat bergantung pada

bahan dari core dan cladding. Tetapi jenis ini jarang dipakai dan

biasanya hanya dipakai untuk menyalurkan informasi dengan jarak

dekat dan kecepatan rendah. Multi mode ini sering terjadi dispersi

(pelebaran pulsa cahaya di dalam serat optik akibat perbedaan

kecepatan rambat pulsa) tetapi memiliki keuntungan yaitu lebih mudah

menyambungkan kabel karena core-nya relatif besar.

17

2.3.1.3 Multi Mode Graded Index

Gambar 2.7 Multi Mode Graded Index

Serat optik ini disebut ”Grade Index” karena terdapat

perubahan dalam indeks bias, di mana besarnya indeks bias core

mengecil ke arah perbatasan core dengan selubungnya. Menurunnya

indeks bias core ke arah batas core dengan selubung menyebabkan

terjadinya pembiasan pada core. Hal ini menyebabkan perambatan

berkas cahayanya akan melengkung sedangkan kecepatan propagasi

antara berkas cahaya yang datang dengan sudut datang yang lebih

besar akan lebih cepat dibandingkan dengan berkas cahaya yang

datang dengan sudut datang yang lebih kecil.

Multi mode graded index ini harganya relatif lebih mahal

karena proses pembuatannya lebih sulit dibandingkan multi mode step

index. Dispersi yang dihasilkan minimum, sehingga baik jika dipakai

untuk jarak yang sedang.

2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan Serat Optik

Ada beberapa kelebihan dari serat optik, yaitu sebagai berikut :

18

1. Mempunyai bandwidth yang lebar sehingga mampu membawa informasi

dengan kapasitas yang besar.

2. Transmission loss (rugi transmisi) yang rendah.

3. Ukuran fisik yang kecil dan ringan memudahkan dalam penanganan dan

instalasi.

4. Kebal terhadap interferensi, misalnya gangguan noise, gangguan

elektromagnetik, dan gangguan akibat frekuensi radio

5. Terhindar dari efek elektrik, karena merupakan komponen pasif atau

komponen tanpa menggunakan listrik.

Sedangkan kelemahan dari serat optik adalah sebagai berikut :

1. Tidak dapat dialiri arus listrik sehingga tidak dapat memberikan catuan

pada pemasang repeater.

2. Penyambungan serat optik menggunakan teknik dan ketelitian yang tinggi

3. Intensitas cahaya yang dipancarkan oleh transmitter dapat merusak retina

mata secara permanen, jika kurang hati – hati saat instalasi.

(Sudaryanto, 2009)

2.3.3 Rugi-rugi pada Serat Optik

Pada umumnya penggunaan media transmisi yang menggunakan suatu

medium perantara seperti melalui kabel ataupun tanpa kabel memiliki rugi-rugi

yang dapat mempengaruhi penurunan daya dari sistem yang dirancang.

Sehingga ada beberapa aspek penting yang menjadi bahan pertimbangan dalam

merancang suatu sistem jaringan. Salah satunya adalah pada penggunaan serat

19

optik sebagai media transmisi yang juga memiliki rugi-rugi transmisi tertentu

yang dikenal dengan istilah atenuasi (redaman).

Rugi-rugi transmisi pada serat optik ini adalah salah satu karakteristik

penting yang mana pengaruhnya menghasilkan penurunan daya dari sistem.

Secara umum rugi-rugi tersebut dapat disebabkan oleh faktor internal seperti

bahan penyusun dan kondisi serat optik tersebut ataupun karena faktor

eksternal seperti gangguan maupun komponen tambahan pada sistem jaringan

serat optik tersebut. Hal ini dapat dipertimbangkan dari pemasangan serta

banyaknya komponen-komponen pendukung yang dibutuhkan dalam

perancangan jaringan seperti connector, splice, ataupun komponen-komponen

pendukung lainnya yang disambungkan pada saluran transmisi.

Rugi-rugi pada serat optik tersebut merupakan peredaman atau atenuasi

cahaya (penurunan rata-rata daya optik) yang ditransmisikan mulai dari

pemancar sampai jarak tertentu. Atenuasi (redaman) dari serat optik ini

dinyatakan dalam satuan decibel (dB).

Decibel (dB) merupakan satuan relatif yang menyatakan level daya atau

tegangan yang dilogaritmakan. Satuannya ada yang absolut dan ada yang

relatif. Pada satuan absolute, yaitu sebagai berikut :

• dBm menyatakan tingkat daya terhadap referensi daya 1 miliwatt. Daya

(dBm) = 10 log P (mwatt)/1 mwatt. Level tegangan pada satuan ini umum

digunakan pada komponen-komponen sistem optik, misalnya sumber optik

dan penerima optik.

20

• dBw menyatakan tingkat daya terhadap daya terhadap referensi daya 1

watt. Daya (dBw) = 10 log P(watt)/1 watt.

Atenuasi (redaman) ini disebabkan oleh beberapa faktor utama yaitu

penyerapan (absorption), hamburan (scattering) dan pembekokan (bending)

serta faktor-faktor lain seperti rugi-rugi pada core dan cladding, rugi-rugi pada

connector dan splice, serta coupling losses.

Pada bahan pembuat serat optik seperti kaca yang umumnya terbentuk

dari silikon-dioksida (SiO2) memiliki variasi indeks bias yang diperoleh dengan

cara menambahkan atau mencampur bahan lain (adiktif) seperti titanium,

thallium, germanium ataupun boron. Dengan susunan bahan yang tepat maka

akan diperoleh atenuasi (redaman) sekecil mungkin. Atenuasi (redaman) ini

menyebabkan pelemahan daya sehingga amplitudo gelombang yang sampai

pada receiver menjadi lebih kecil dibandingkan dengan amplitudo yang

dikirimkan oleh transmitter.

Gambar 2.8 Illustrasi Grafik Perbandingan Atenuasi dengan Amplitudo

Gelombang

21

Sebagai contoh misalkan pada suatu transmisi serat optik ditransmit

cahaya dengan power P(0) dari transmitter, maka pada jarak 1 km, sinyal

tersebut akan mengalami degradasi atau penurunan power menjadi P(1).

Pelemahan sinyal ini dinyatakan dengan satuan dB/km dan dilambangkan

dengan α. Perumusannya secara sistematis dapat menggunakan persamaan.

Keterangan :

P (0) = daya dari transmitter (mW)

P (1) = daya yang diterima (mW)

l = jarak (km)

α = loss (dB/km)

(Keiser, 2000)

2.3.3.1 Penyerapan (Absorption)

Rugi-rugi ini berasal dari penyerapan cahaya oleh serat optik, di

mana cahaya diserap dan diubah menjadi panas. Pada area tertentu,

kaca dapat menyerapi sebagian besar cahaya sehingga untuk mengatasi

hal tersebut digunakan kaca yang benar-benar murni. Walaupun

pelemahan secara umum dirasakan kecil namun jika dengan dilihat

dari faktor lain yaitu jarak yang jauh maka tetap akan besar

pengaruhnya. Faktor-faktor yang menimbulkan rugi penyerapan pada

serat optik antara lain penyerapan ultraviolet, penyerapan infra merah,

dan penyerapan resonansi ion-ion.

22

• Penyerapan Ultraviolet

Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan elektron yang kuat pada

elektron valensi dari bahan silika (kaca). Hal tersebut

menimbulkan rugi-rugi transmisi pada serat optik.

• Penyerapan Infra merah

Hal ini disebabkan oleh adanya getaran ikatan kimia di mana hasil

dari penyerapan photon-photon cahaya oleh atom-atom molekul

core kaca yang menyebabkan photon bergetar secara acak dan

menyebabkan panas.

• Penyerapan resonansi ion

Hal ini disebabkan saat proses pembuatan kaca serat optik

tersebut yang berasal dari ion-ion OH- yang terdapat pada molekul

air dan terperangkap pada kaca. Tidak hanya ion OH-, penyerapan

juga dapat disebabkan oleh ion-ion logam seperti besi, tembaga,

ataupun khromium. Semakin lama usia suatu serat optik maka bisa

diperkirakan akan semakin banyak ion OH- di dalamnya yang

menyebabkan kualitas serat optik menurun.

(Keiser, 2000)

2.3.3.2 Hamburan (Light Scattering)

Rugi-rugi ini berasal dari variasi mikroskopik pada kepadatan

material. Pada dasarnya, serat optik terbentuk dari beberapa molekul.

Keberadaan molekul pada serat optik ini memiliki kepadatan molekul

23

yang lebih padat pada suatu area dibanding dengan area lainnya.

Adanya perbedaan ini menimbulkan variasi indeks bias pada serat

optik dalam jarak tertentu yang relatif kecil dibandingkan dengan

panjang gelombang. Variasi indeks bias ini menyebabkan hamburan

Rayleigh dari cahaya tersebut. Karena adanya berkas cahaya yang

mengenai suatu materi dalam serat optik tersebut yang kemudian

menghamburkan atau memancarkan berkas-berkas cahaya tersebut ke

segala arah. (Keiser, 2000).

2.3.3.3 Pembengkokan (Bending)

Pada saat melakukan pemasangan serat optik pada suatu saluran

transmisi akan ada beberapa kondisi yang akan mengubah keadaan

fisik dari serat optik tersebut. Misalnya adalah kondisi lapangan atau

daerah yang berkelok-kelok dan tidak menentu sehingga mengharus-

kan kabel dipasang dengan pembelokan. Selain itu, tekanan secara

fisik dari lingkungan maupun kesalahan instalasi juga akan

berpengaruh dalam mengubah kondisi fisik serat optik.

Perubahan fisik ini biasa disebut dengan bending dan terdiri dari

dua jenis, yaitu sebagai berikut :

• Pembengkokan makro

Pembengkokan makro adalah pembengkokan kabel serat optik

dengan radius pembengkokan yang mempengaruhi banyaknya

pelemahan sinyal yang berpropagasi dalam core. Adanya

pembengkokan dengan radius pembengkokan lebih besar dari

24

radius core serat optik, dengan kata lain yaitu sudut datang sinar

atau cahaya lebih kecil dari pada sudut kritis sehingga sinar tidak

dipantulkan sempurna tapi dibiaskan, mengakibatkan sebagian

sinyal hilang terutama dalam pembengkokan serat optik.

Gambar 2.9 Rugi-rugi Pembengkokan Makro

Gambar 2.10 Rugi-rugi karena Pelengkungan

Untuk mengurangi rugi-rugi karena pembengkokan maka

nilai Numerical Aperture dibuat besar. Numerical Aperture (NA)

adalah ukuran atau besarnya sinus sudut pancaran maksimum dari

sumber optik yang merambat pada inti serat yang cahayanya masih

dapat dipantulkan secara total, di mana nilai NA juga dipengaruhi

oleh indeks bias core dan cladding.

25

Gambar 2.11 Numerical Aperture

Besarnya nilai NA diperoleh dengan rumus :

di mana :

NA = Numerical Aperture

θ = sudut cahaya yang masuk dalam serat optik

n1 = indeks bias core

n2 = indeks bias cladding

(Keiser, 2000)

• Pembengkokan mikro

Pembengkokan mikro berasal dari keadaan kabel yang tidak

sempurna akibat berbagai pengaruh eksternal, seperti tekanan dari

luar, ataupun ketidaksempurnaan bentuk core di dalam kabel serat

optik tersebut. Adanya perubahan radius core berakibat sama

seperti halnya pembengkokan mikro di mana sinyal yang

berpropagasi akan hilang pada saat berpropagasi.

)(sin 22

21 nnNA maks −== θ

26

Gambar 2.12 Pembengkokan Mikro

Pembekokan mikro yang diakibatkan oleh tekanan dari

luar kabel diantisipasi dengan mempergunakan pembungkus yang

lebih kuat dan tidak sensitif terhadap pengaruh eksternal.

(Keiser, 2000).

2.3.3.4 Rugi-Rugi pada Core dan Cladding

Telah diketahui sebelumnya bahwa struktur serat optik terdiri

dari 3 lapisan yaitu inti (core), cladding, dan pembungkus di mana

setiap bagian serat optik tersebut dibuat dari berbagai macam material

yang berbeda. Walaupun core dan cladding memiliki bahan penyusun

dasar yang sama, namun core memiliki indeks bias yang lebih besar

dari cladding dengan adanya bahan adiktif yang ditambahkan dalam

material penyusun core. Pengaruh bahan penyusun inilah yang juga

berpengaruh pada atenuasi (redaman) yang terjadi, meskipun atenuasi

(redaman) tersebut pada kondisi nyatanya tidak terlalu diperhatikan,

namun tetap dilihat sebagai salah satu faktor terjadinya rugi-rugi.

(Keiser, 2000).

27

2.3.3.5 Rugi-rugi pada Connector dan Splice

Pada saluran transmisi serat optik dipastikan banyak komponen-

komponen yang diperlukan dan tersambung satu sama lain. Salah satu

komponen tersebut adalah connector serat optik. Connector ini dapat

dibagi menjadi dua, yaitu connector yang menghubungkan dua kabel

serat optik (biasa dikenal dengan coupler) dan connector yang dengan

terhubung langsung dengan kabel serat optik. Connector dalam hal ini

bersifat tidak permanen sehingga dapat diganti sesuai dengan

sambungan serat optik yang dibutuhkan. Hal kedua adalah splice yang

merupakan penyambungan antar kabel serat optik dan sifat sambungan

tersebut permanen di mana dua buah serat optik di-fusion untuk

disambungkan.

Connector dan splice memiliki pengaruh yang sangat besar

terhadap rugi-rugi pada transmisi serat optik. Jika dilihat dari

penggunaan connector, rugi-rugi ini dapat timbul karena

dimungkinkannya adanya batas atau celah berupa udara antara dua

serat optik yang disambung dengan menggunakan connector tersebut

atau disebut dengan fresnel reflection. Hal ini menyebabkan perbedaan

indeks bias, meskipun kedua serat optik memiliki indeks bias yang

sama namun tetap akan ada daya yang dipantulkan kembali ke arah

kabel serat optik pengirim karena ada perbedaan indeks antara core

dari serat optik dengan udara.

Jika dilihat pada proses splicing terdapat ketidaksempurnaan

pada proses fusion sehingga dapat terjadi fusion failure ataupun loss

28

yang terlalu besar. Hal ini dapat terjadi karena dimensi serat optik

yang demikian kecil sehingga penyambungan menjadi tidak tepat

sehingga sinar dari bahan serat optik ke serat optik lainnya tidak dapat

dirambatkan seluruhnya. Ada beberapa kesalahan dalam

penyambungan yang dapat menimbulkan rugi-rugi splicing serat optik

atau disebut dengan insertion loss, yaitu:

• Sambungan kedua serat optik membentuk sudut.

• Kedua sumbu berimpit namun masih ada celah diantara keduanya.

• Ada perbedaan ukuran antara kedua serat optik yang disambung.

Untuk mengukur besarnya rugi-rugi karena sambungan digunakan

rumus sebagai berikut :

Loss (dB) = 10 Log (P out / P in)

Di mana :

P out = daya sesudah sambungan (mW)

P in = daya sebelum sambungan (mW)

(Keiser, 2000)

2.3.3.6 Coupling Loss

Pada serat optik terdapat rugi-rugi yang timbul karena

pemasangan atau penyambungan. Hal ini dapat terjadi karena energi

yang diradiasikan oleh sumber optik dapat dimasukkan ke dalam serat

optik. Coupling loss dapat terjadi pada tiga tipe sambungan optik,

29

yaitu sambungan light source-to-fiber, sambungan fiber-to-fiber, dan

sambungan fiber-to-source. Rugi-rugi sambungan lebih sering

disebabkan pada salah satu masalah penyambungan yang dapat terjadi

pada saluran (lateral misalignment), longitudinal misalgnment, dan

(sudut) angular misalignment.

Gambar 2.13 Masalah-masalah Penyambungan Serat Optik

(Keiser, 2000)

30

2.3.4 Connector Serat Optik

Gambar 2.14 Connector Serat Optik

Dalam website http://www.fiberoptics4sale.com/Merchant2/fiber-optic-

connectors.php menjelaskan mengenai connector kabel serat optik di mana

terdiri dari beberapa tipe, yaitu tipe ST (Straight Tip), tipe SC (Subscriber

Connectors), tipe FC (Ferrule Connector), tipe LC (Lucent Connector/Little

Connector/Local Connector), dan tipe SMA (SubMiniature). Connector serat

optik tipe ST dan tipe SC adalah tipe yang paling banyak digunakan untuk

koneksi pada Optical Termination Box (OTB).

Connector serat optik adalah komponen penting yang digunakan dalam

jaringan serat optik. Connector serat optik ini juga merupakan bagian utama

dalam patch panel dan pigtail serat optik. Untuk connector serat optik, ada

connector untuk serat optik single mode dan konektor untuk serat optik multi

mode. Connector serat optik untuk single mode bisa dengan PC (Polished

Connectors), UPC (Ultra-Polished Connectors), atau APC (Angle-Polished

Connectors), sedangkan connector serat optik untuk multi mode hanya bisa

dengan PC (Polished Connectors) atau UPC (Ultra-Polished Connectors).

31

PC, UPC, atau APC lebih kepada bagaimana mengasah ferrule dari

connector serat optik. Jika dilihat, connector multi mode biasanya dengan boot

hitam atau warna krem. Untuk single mode PC dan UPC biasanya berwarna

biru atau hitam, sedangkan single mode APC berwarna hijau. Insertion loss

merupakan data teknis penting dari connector serat optik, di mana semakin

kecil semakin baik. Insertion loss dari APC lebih kecil dari UPC, dan insertion

loss UPC lebih kecil dari PC.

2.3.4.1 Connector SC (Subscriber Connector / Square Connector / Standard

Connector)

Gambar 2.15 Connector SC

Gambar 2.16 Coupler SC (kiri) dan Connector SC Duplex (kanan)

Connector serat optik SC dengan struktur push-pull adalah salah

satu connector yang sering atau biasa digunakan dan cocok untuk jenis

serat optik single mode. Connector SC ini low cost karena

32

menggunakan plastic housing, selain itu memiliki akurasi yang baik,

dan banyak digunakan dalam instalasi dengan jumlah yang besar.

2.3.4.2 Connector LC

Gambar 2.17 Connector LC Simplex dan Duplex

Gambar 2.18 Coupler LC Simplex dan Duplex

Connector serat optik LC berjenis push-pull. Ukuran ferrule dan

sleeve-nya yang digunakan connector LC dan adaptor LC adalah

setengah SC dan FC, yaitu 1.25 mm. Connector LC biasanya digunakan

pada jaringan serat optik single mode dan juga multi mode.

33

2.3.4.3 Connector ST

Gambar 2.19 Connector ST (kiri) dan Coupler ST (kanan)

Connector serat optik ST menggunakan housing metal tetapi tidak

berstruktur skrup, berjenis push-pull. Connector ST biasa digunakan

untuk 10Base-F yang ferrule-nya terbuka keluar, sedangkan SC

digunakan untuk 10Base-F dan ferrule dirancang dalam housing.

2.3.5 Penyambungan Antar Connector

2.3.5.1 Penyambungan Mekanik

Gambar 2.20 Penyambungan pada Connector FC

Pada connector serat optik, mekanisme penyambungan antar

kabel melalui connector-nya tidak seperti yang diaplikasikan pada

connector kabel elektronik yang terdapat slot atau connector khusus,

34

namun dengan menggunakan coupler antar dua connector. Pada

penggunaannya coupler tersebut hanya disambungkan antar

connector dapat berupa mekanisme colok atau menekan connector

serta memutar dan mengunci rapat sambungan. Contoh coupler

tersebut dapat dilihat pada gambar penyambungan FC connector di

atas.

2.3.5.2 Splicing

Dalam website http://www.fiberoptics4sale.com/Merchant2/

fiber_optic_cable_termination.php menjelaskan bahwa Splicing

adalah penyambungan dua serat optik tanpa penggunaan connector

apapun, yang mana metode splicing terdapat dua metode, yaitu

mekanikal splicing dan fusion splicing.

Gambar 2.21 Metode Mekanikal splicing

Mekanikal splicing merupakan metode yang mana

penyambungan dua kabel serat optik dilakukan dengan

mensejajarkan dua kabel serat optik serta menempatkan atau

menyanggah dengan suatu bantalan/selubung (alignment sleeve)

35

yang dilakukan secara mekanikal. Dengan pensejajaran ini, maka

gelombang cahaya dapat diteruskan dari satu kabel serat optik ke

kabel serat optik lain. Kelebihan dari mekanikal splicing ini adalah

tidak membutuhkan listrik untuk proses splicing-nya karena

penyambungan secara mekanikal.

Gambar 2.22 Metode Fusion Splicing

Metode fusion splicing menggunakan alat khusus di mana

kedua ujung kaca serat optik yang sudah dikupas bagian cladding-

nya yang selanjutnya dipotong bagian ujung agar rata kemudian

dibersihkan dengan alkohol yang bertujuan membersihkan debu dan

partikel kecil lainnya yang dapat menghabat proses pemanasan serta

dapat mengagalkan proses penyambungan. Selanjutnya kedua fiber

dipadukan secara presisi, kemudian dibakar (fuse) pada suhu tertentu

dengan menggunakan fuser serat optik sehingga kaca meleleh,

menyatu dan tersambung secara permanen. Setelah tersambung

bagian yang terkupas ditutup kembali dengan selubung yang diberi

penyangga lalu dipanaskan. Faktor yang dapat menimbulkan splice

loss misalnya seperti proses pemotongan yang berdapat pada sudut

36

potong serat optik serta proses pembersihan dari partikel seperti

debu. Loss yang terjadi dengan metode ini sangat kecil dibandingkan

dengan metode mekanikal yaitu sebesar 0.01 dB – 0.03 dB.

2.4 Unjuk Kerja Sistem Komunikasi Serat Optik

Untuk mengetahui unjuk kerja sistem komunikasi serat optik ada beberapa hal

yang harus diketahui yaitu :

2.4.1 Perhitungan Optical Power Budget

Menurut Syauki (n.d:6) dalam perancangan jaringan, untuk memenuhi

performa yang diinginkan maka dilakukan perhitungan anggaran daya optikal

(optical power budget) yang digunakan untuk menentukan optical power

sampai pada jarak terjauh tanpa penguat daya. Dengan diketahuinya daya kirim

transmitter dan daya terima receiver maka kita harus mengetahui optical power

budget sampai pada jarak terjauh dan dapat mengetahui saat kapan penggunaan

penguat dan receiver dapat menerima data dengan baik. Oleh karena itu,

digunakan persamaan sebagai berikut:

Pt(dBm) - Pr (dBm) = Ltot (dB) + Margin (dB)

Di mana :

- Pt = daya kirim transmitter

- Pr = daya terima receiver

- Ltot = redaman total yang didapat dari persamaan redaman

- Margin = sebagai cadangan daya yang terdiri dari ageing margin, splicing

margin dan level margin

37

Persamaan redaman:

( ) LcsLLfLtot 2.13

. +

−

+= αα

Di mana :

- Ltot = redaman total

- αf = loss serat optik (dB/Km)

- αs = loss splice (dB/splice)

- Lc = loss connector

- L = jarak (km)

2.4.2 Komponen Utama Sistem Komunikasi Serat Optik

Sistem komunikasi serat optik terdiri dari 3 komponen utama yaitu:

1. Transmitter berupa Laser Diode ( LD ) dan Light Emmiting Diode (LED).

2. Media transmisi berupa fiber optik.

3. Receiver yang merupakan detektor penerima digunakan PIN dan APD.

Penjelasannya adalah sebagai berikut :

2.4.2.1 Transmitter

Dalam website http://idkf.bogor.net/yuesbi/e-DU.KU/edukasi.

net/TIK/serat_optik/materi2.html menjelaskan bahwa transmitter

adalah alat yang mengkonversi sinyal listrik menjadi sinyal cahaya

sehingga informasi dapat dikirimkan dengan media serat optik.

Transmitter ini terdiri dari dua bagian yaitu :

38

1. Rangkaian elektrik, yang berfungsi untuk mengkonversi sinyal

analog menjadi sinyal digital, selanjutnya data tersebut

ditumpangkan kedalam sinyal gelombang optik yang telah

termodulasi.

2. Sumber gelombang optik, berupa sinar Laser Diode (LD) dan Light

Emmiting Diode (LED). Pemakaiannya disesuaikan dengan sistem

komunikasi yang diperlukan.

Laser Diode (LD)

Laser Diode dapat digunakan untuk sistem komunikasi optik yang

sangat jauh seperti Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) dan Sistem

Komunikasi Serat Optik (SKSO), karena mempunyai karakteristik yang

handal yaitu dapat memancarkan daya dengan intensitas yang tinggi,

stabil, hampir monokromatis, terfokus, dan merambat dengan kecepatan

sangat tinggi, sehingga dapat menempuh jarak sangat jauh.

Pembuatannya sangat sukar karena memerlukan spesifikasi tertentu

sehingga harganya pun mahal. Laser Diode ini tidak ekonomis dan

tidak efisien jika digunakan untuk sistem komunikasi jarak dekat dan

pada trafik kurang padat.

Light Emmiting Diode (LED)

LED digunakan untuk sistem komunikasi jarak sedang dan

dekat agar sistem dapat ekonomis dan efektif. Karena LED lebih mudah

pembuatanya, maka harganya pun relatif lebih murah.

39

2.4.2.2 Receiver

Dalam website http://idkf.bogor.net/yuesbi/e-DU.KU/edukasi.

net/TIK/serat_optik/materi2.html menjelaskan bahwa receiver adalah

alat yang mengkonversi sinyal cahaya yang dikirimkan oleh transmitter

dengan media serat optik menjadi sinyal listrik. Receiver ini terdiri dari

2 bagian, yaitu detektor penerima dan rangkaian elektrik

1. Detektor penerima

Detektor penerima ini berfungsi untuk menangkap cahaya

berupa gelombang optik pembawa informasi, misalnya PIN diode

atau APD (Avalance Photo Diode) di mana pemilihannya

tergantung keperluan sistem komunikasinya. Untuk melakukan

komunikasi jarak pendek akan lebih efisien jika menggunakan

detektor PIN diode, karena PIN diode sangat baik digunakan untuk

bit rate rendah dan sensitifitasnya tinggi untuk LED. Untuk

melakukan komunikasi jarak jauh digunakan detektor APD yang

mampu bekerja pada panjang gelombang 1310 nm, 1490 nm serta

1550 nm dengan kualitas yang baik.

Sumber cahaya LD terlihat memiliki daya lebih besar, stabil,

konstan pada bit rate berapapun, sedangkan sumber cahaya LED

mempunyai daya pancar yang lebih kecil dan pada bit rate 100

Mbps dayanya mulai menurun.

2. Rangkaian elektrik, berfungsi untuk mengkonversi cahaya

pembawa informasi yang dibawa dengan melakukan regenerasi

40

timing, regenerasi pulse, serta konversi sinyal cahaya (digital) ke

sinyal listrik.

2.4.3 Wavelength Division Multiplexing (WDM)

Gambar 2.23 Proses Kerja Wavelength Division Multiplexing

Wavelength Division Multiplexing (WDM) dalam komunikasi serat

optik merupakan suatu teknologi yang memungkinkan sejumlah sinyal

informasi yang berbeda ditansmisikan melalui sebuah serat optik tunggal

dalam waktu yang bersamaan sehingga memungkinkan komunikasi

bidirectional (upstream dan downstream). Hal ini dapat dilakukan karena

teknik ini menggunakan panjang-panjang gelombang (warna) sinar laser yang

berbeda sebagai kanal-kanal informasi untuk setiap transmisinya dan panjang

gelombang ini dapat diterapkan pada serat optik jenis single mode atau pun

multi mode. Teknik multiplexing ini memungkinkan untuk mengembangkan

kapasitas jaringan serat optik tanpa menambah jaringan serat optik.

(Stallings, 2007)

41

2.5 PON

Pada masa sekarang di mana teknologi semakin berkembang, terus-menerus

terjadi lonjakan permintaan terhadap bandwidth. Hal tersebut dimotori oleh

pertumbuhan yang pesat pada sektor seperti layanan Video-On-Demand (VOD) dan

munculnya aplikasi-aplikasi seperti online gaming, sistem peer-to-peer

downloading, dan sebagainya. Di mana sektor-sektor tersebutlah yang

menghidupkan kembali industri komunikasi optik. Setelah lebih dari dua dekade

dilakukan penelitian aktif, sistem akses optik broadband berbasiskan Passive

Optical Network (PON) ini pada akhirnya menyediakan solusi dan sebagai tahap

generasi selanjutnya dalam akses broadband pada masa kini.

Passive Optical Network (PON) sendiri merupakan teknologi komunikasi optik

untuk akses jaringan, di mana berbasis hanya pada elemen atau komponen pasif

seperti splitter. PON ini merupakan arsitektur dengan jaringan point-to-multipoint

karena pada satu serat optik mampu untuk melayani banyak pelanggan (client) atau

pengguna (user), biasanya 16 sampai 128 pengguna. Pada PON, medium tranmisi

dilakukan secara bersama dan arus trafik dari stasiun-statiun yang berbeda di-

multiplex-kan. Dilihat dari jarak dan transmisi bandwidth, PON lebih meningkat jika

dibandingkan DSL yang masih menggunakan kabel tembaga.

Pada mulanya riset tentang PON ini dimulai pada tahun 1980-an. Di mana

pencapaian penting pertama yang distandarisasikan pada tahun 1995 adalah Full-

Service Access Network (FSAN), yang kemudian terbentuk dan menyediakan sebuah

spesifikasi sistem untuk ATM PON (APON). Kemudian pada tahun 1997, ITU-T

merilis G.983.1 berdasarkan pada spesifikasi FSAN. Pada saat ini APON lebih

dikenal dengan sebutan Broadband PON (BPON) untuk menekankan bahwa,

42

meskipun berbasis ATM, setiap layanan broadband dapat diperoleh dengan

teknologi ini.

Sejak perilisan G.984.x untuk Gigabit PON (GPON) pada 2003, APON/BPON

dianggap sebagai teknologi pendahulunya. GPON menyediakan multigigabit

bandwidth dengan biaya rendah daripada BPON, dengan keunggulan lain yaitu

menyalurkan data yang terpaket lebih efisien dengan GPON encapsulation mode

(GEM). Sebuah pendekatan alternatif lain menghasilkan Ethernet PON (EPON),

dirilis pada tahun 2004 sebagai bagian dari standar IEEE 802.3ah untuk Ethernet

pada akses jaringan.

Gambar 2.24 Perbandingan Teknologi PON

Passive Optical Network (PON) memiliki perbedaan dari teknologi shared

access pada media transmisi lainnya, jika dilihat dari sifat-sifat fisik splitter optik

pasifnya yang melakukan pendistribusian sinyal optik serta port dan connector pada

splitter optik.

Teknologi Passive Optical Network memberikan keuntungan dari besarnya

bandwidth serta cakupannya jika dibandingkan dengan DSL serta efektif dan lebih

mudah untuk diurus daripada aktif Ethernet.

43

• PON lebih transparan karena distribusi jaringan secara optik bekerja hanya

pada perangkat-perangkat layer 1. Hampir semua jenis layanan dapat

dibangun di atas PON, paket, TDM, WDM, ataupun analog. Transparansi

ini memudahkan migrasi ke teknologi baru tanpa perlu mengganti elemen

jaringan yang ada. Sebagai contoh, proses migrasi WDM-PON

memerlukan penggantian peralatan, tetapi tidak pada distribusi jaringan

optiknya.

• Arsitektur PON point-to-multipoint pada jalur downstream memberikan

kemudahan pada layanan broadcast seperti TV. Layanan broadcast dapat

khusus diberikan secara terpisah dalam hal panjang gelombangnya dari

layanan data secara unicast dan multicast.

• Terdapat banyak topologi jaringan dapat diterapkan pada teknologi PON

seperti topologi star. Beberapa skema 1:N passive splitter dapat saling

dihubungkan yang kemudian terbentuk topologi tree. Penggunaan splitter

1:2 dan sambungan connector juga dapat menghasilkan topologi ring dan

bus.

44

Gambar 2.25 Topologi pada PON: (a) star; (b) tree; (c) bus; (d) ring

(Hens dan Caballero, 2008)

2.5.1 Broadband PON (BPON)

Broadband PON atau BPON merupakan versi pertama dari PON yang

termasuk ke dalam standar internasional pada pertengahan tahun 1990. Pada

saat tersebut merupakan pilihan yang logis memilih ATM encapsulation

untuk BPON (APON, di mana telah diketahui sebelumnya). Pada saat ini

BPON menyediakan kecepatan upstream sampai dengan 155.52 Mbit/s, dan

kecepatan downstream sampai dengan 622.08 Mbit/s dengan cakupan sampai

dengan 20 km. BPON sendiri dapat melayani sampai dengan 32 ONUs.

45

Gambar 2.26 Pemakaian Bandwidth Optik oleh BPON dengan Panjang

Gelombang Berbasis Duplexing Untuk Upstream dan Downstream

(Hens dan Caballero, 2008)

2.5.2 Gigabit PON (GPON)

Masih standarisasi dari ITU-T dengan versi G.984 BPON dikembangkan

menjadi GPON. Perkembangan yang dilakukan yaitu pada total bandwidth,

efisiensi penggunaannya, mendukung bit rate yang lebih tinggi, dan perbaikan

dalam keamanan. Secara spesifiknya, GPON menyediakan 1244.16 / 1244.16,

1244.16 / 2488.32 dan 2488.32 / 2488.32 Mbit/s transmisi interface. GPON

tidak dapat saling dioperasikan dengan BPON, walaupun line rate-nya sama.

Dengan metode enkapsulasi GPON membuat data yang dikirim lebih efisien

dalam paketnya dengan frame segmentation. Kapasitas bandwidth pada

GPON mencapai 2.488 Gbps untuk downstream, sedangkan upstream

mencapai 1.244 Gbps. (Hens dan Caballero, 2008)

46

2.5.3 Ethernet PON (EPON)

Ethernet PON atau EPON merupakan alternatif IEEE untuk PON. Versi

pertama EPON dirilis pada tahun 2004, di mana membuat teknologi ini

merupakan versi terbaru dari PON. EPON berbasiskan pada Ethernet, yang

merupakan teknologi jaringan paling sukses yang dispesifikasikan oleh IEEE.

Pada EPON terdapat dua interface alternatif, yaitu yang dikenal dengan

1000BASE-PX10 dan 1000BASE-PX20, di mana 1000BASE-PX10 memiliki

cakupan minimum sekitar 10 km dan 1000BASE-PX20 memiliki cakupan

minimum sekitar 20 km. Pada umumnya jumlah Optical Network Unit (ONU)

yang dapat terhubung sekitar 16 ONU, di mana dimungkinkan juga penerapan

alternatif splitting rasio. Terdapat hubungan timbal balik antara cakupan dan

splitting rasio yang dikarenakan optical loss bertambah seiring penambahan

jarak dan percabangan jalur. Sehingga jumlah Optical Network Unit (ONU)

dapat lebih namun dengan jarak antara Optical Network Unit (ONU) dan

Optical Line Terminal (OLT) lebih pendek. (Hens dan Caballero, 2008)

2.5.4 Gigabit Ethernet PON (GEPON)

Masih standarisasi IEEE 802.3ah atau EFM GEPON ini merupakan

perkembangan dari EPON, terlihat dari namanya yaitu Gigabit, kapasitas

layanannya yang membuatnya berbeda dari EPON. Teknologi jaringan serat

optik ini cocok untuk diaplikasikan pada FTTH dan FTTB karena merupakan

jaringan FO point-to-multipont, di mana sebuah serat optik digunakan untuk

melayani beberapa pelanggan.

47

GEPON dirancang untuk keperluan telekomunikasi atau pun jalur data.

Kelebihan dari GEPON antara lain mudah diintegrasikan, fleksibel, mudah

diatur, dan menyediakan fungsi QoS. Selain itu, GEPON juga dapat

menggantikan teknologi DSL yang sebelumnya telah ada karena GEPON

dapat menyediakan bandwidth yang tinggi (sampai dengan 1Gbps) dan juga

melayani beberapa kebutuhan dalam waktu yang sama.

GEPON menyediakan konektifitas untuk semua tipe komunikasi IP atau

paket Ethernet karena memakai sebuah jaringan layer 2 yang menggunakan IP

untuk membawa voice, data, dan video. GEPON menyediakan komunikasi

yang aman karena terdapat enkripsi pada kedua ujungnya (upstream dan

downstream), sehingga kebocoran informasi dapat diminimalisasi.

Penggunaan standar GEPON tidak ada batasan terhadap jumlah Optical

Network Unit (ONU) yang digunakan pada sisi pelanggan. Jumlah Optical

Network Unit (ONU) yang banyak dan kecepatan jaringan yang tinggi ini

dapat diaplikasikan pada sistem FTTH, seperti akses IP-telephone, data

broadband, dan IPTV. GEPON merupakan kombinasi yang tepat antara

teknologi Ethernet dan teknologi Passive Optical Network. Dengan teknologi

GEPON, komponen aktif serat optik yang digunakan antara Optical Line

Terminal (OLT) dan Optical Network Unit (ONU) dapat dikurangi, sehingga

dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan dan memudahkan dalam

pemeliharaan. (Hens dan Caballero, 2008)

48

2.5.5 Komponen Utama pada PON

Passive Optical Network atau PON mempunyai beberapa komponen

utama sehingga jaringan serat optik dapat didistribusikan pada para pelanggan.

Komponen tersebut adalah sebagai berikut :

2.5.5.1 OLT (Optical Line Terminal)

Gambar 2.27 Optical Line Terminal

OLT atau Optical Line Terminal (tranismitter) merupakan

komponen yang akan mendistribusikan sinyal cahaya menggunakan

media serat optik menuju ke Optical Network Unit (ONU). OLT

biasanya berada pada kantor pusat operator jaringan telekomunikasi

sehingga dengan alat ini baik data, voice, maupun video akan

dikirimkan secara langsung dengan menggunakan serat optik.

(PT Infokom Internusa,n.d)

49

2.5.5.2 ONU (Optical Network Unit)

Gambar 2.28 Optical Network Unit

ONU atau Optical Network Unit (receiver) merupakan alat yang

dipasang pada sisi pelanggan atau disebut sebagai end-user. ONU akan

mendapatkan sinyal cahaya yang telah didistribusikan oleh Optical Line

Terminal (OLT) dan akan mengubah sinyal cahaya tersebut menjadi

sinyal analog, kemudian sinyal tersebut akan di-demultiplexing

sehingga pelanggan dapat menerima layanan seperti voice, video dan

data dengan menggunakan kabel tembaga. (PT Infokom Internusa,n.d)

2.5.5.3 Serat Optik

Gambar 2.29 Serat Optik

50

Serat optik merupakan saluran transmisi yang hanya menerima

sinyal cahaya dan komponen ini tidak membutuhkan listrik atau disebut

sebagai pasif komponen. Serat optik memiliki dua tipe yaitu serat optik

untuk indoor dan outdoor. Serat optik indoor maupun outdoor

mempunyai bagian yang hampir sama yaitu terdapat core dan cladding.

Core adalah tempat cahaya akan masuk ke dalam serat optik. Di mana

core merupakan bagian inti dari serat optik yang terbuat dari kaca tipis,

jadi core akan selalu dilewati oleh cahaya. Indeks bias core harus lebih

besar dari indeks bias cladding agar tidak ada cahaya yang dibiaskan

keluar. Core ini memiliki diameter yang berbeda-beda tergantung pada

serat optik dan cladding merupakan bagian yang mempunyai peranan

melapisi core agar cahaya tidak dibiaskan ke luar dan tetap dipantulkan

di dalam core. Cladding bisa dianggap sebagai lapisan selimut karena

mengelilingi core. Cladding harus memiliki indeks bias yang kecil agar

cahaya di dalam core selalu dipantulkan, jadi cladding dapat

memantulkan sinar kembali ke dalam core. (PT Infokom Internusa,n.d)

2.5.5.4 Optical Splitter

Gambar 2.30 Optical Splitter

51

Optical splitter merupakan komponen pasif karena dapat berjalan

tanpa menggunakan listrik. Fungsi utama dari optical splitter ini adalah

membagi dari satu jalur menjadi beberapa jalur yang akan didistribusi.

Sehingga jaringan serat optik dapat melayani banyak pelanggan.

Optical splitter mempunyai dua jenis yaitu symmetrical splitter dan

asymmetrical splitter. (PT Infokom Internusa,n.d)

• Symmetrical Splitter

Symmetrical splitter terdapat 5 buat tipe yaitu 1x2, 1x4, 1x8,

1x16 dan 1x32. Dengan menggunakan splitter ini dapat membagi

dari satu jalur menjadi dua jalur hingga 32 jalur. Semakin banyak

jalur maka semakin besar loss yang didapat. Berikut ini adalah tabel

splitter loss.

Tabel 2.2 Insertion Loss pada Symmetrical splitter

(PT Infokom Internusa, n.d)

• Asymmetrical splitter

Berbeda dengan symmetrical splitter, pada asymmetrical

splitter hanya mempunyai dua jalur untuk keluarannya. Setiap jalur

keluaran dari splitter ini mempunyai rasio yang berbeda, sehingga

splitter ini digunakan pada lokasi pelanggan yang berbeda-beda

52

jaraknya. Splitter ini dapat menghemat optical power yang akan

diteruskan ke pelanggan berikutnya. Berikut ini adalah insertion

loss pada tiap splitter:

Tabel 2.3 Insertion Loss pada Asymmetrical Splitter

(PT Infokom Internusa, n.d)

2.6 FTTX

Mengacu pada e-paper dari ZTE Corporation (n.d) bahwa FTTX atau Fiber

to the X merupakan istilah yang digunakan untuk beberapa arsitektur jaringan serat

optik pada dunia telekomunikasi. Dengan menggunakan serat optik ini akan

menjawab masalah keterbatasannya bandwidth dengan menggunakan jaringan kabel

tembaga. Beberapa arsitektur jaringan serat optik yang ada adalah sebagai berikut:

53

2.6.1 FTTH ( Fiber To The Home)

Gambar 2.31 Fiber To The Home

Fiber To The Home merupakan arsitektur jaringan serat optik yang

disalurkan hingga ke rumah-rumah. Di mana Optical Network Unit (ONU)

dipasang dan ditempatkan di rumah-rumah dan untuk mengirimkan data-data

ke ONU tiap – tiap rumah maka digunakan splitter. Layanan yang sering

digunakan pada arsitektur ini adalah VoIP, IPTV dan internet.

54

2.6.2 FTTB (Fiber To The Building)

Gambar 2.32 Fiber To The Building

FTTB atau Fiber To The Building adalah arsitektur di mana serat optik

akan didistribusikan hingga ke gedung-gedung komersial. Biasanya ONU

akan diletakkan pada ruangan telekomunikasi basement yang kemudian akan

dihubungkan ke tempat pelanggan dengan menggunakan kabel tembaga

indoor. Penggunaan splitter di sini digunakan untuk melayani beberapa client

di beberapa lantai yang berbeda.

55

2.6.3 FTTC (Fiber To The Curb)

Gambar 2.33 Fiber To The Curb

Arsitektur Fiber To The Curb ini adalah arsitektur yang membawa

akses serat optik sampai ke suatu curb di mana setiap curb tersebut berisi

beberapa pelanggan, biasanya dari 8 hingga 24 pelanggan. Splitter akan

dipasang di luar gedung atau di luar curb yang ada dan untuk ONU akan

dipasang di dalam curb sehingga dapat melayani pelanggan yang ada.

2.6.4 FTTN/FTTCab (Fiber To The Node/Neighborhood)

Gambar 2.34 Fiber To The Node/Neighborhood

56

FTTN adalah salah satu arsitektur jaringan serat optik yang dibuat

hingga pada node tertentu yang biasanya berupa kabinet berlokasi di pinggir

jalan. Perbedaan nya dengan FTTC yaitu jarak antara titik pendistribusian

dengan pelanggan pada FTTN lebih jauh dibandingkan FTTC, dan pelanggan

yang dapat dilayani lebih banyak.

2.7 Video Streaming

Streaming adalah sebuah teknologi untuk memainkan file video atau audio

baik secara langsung maupun pre-recorded dari sebuah server. Dengan kata lain,

file video atau audio yang terletak pada sebuah server dapat secara langsung

dijalankan pada komputer client sesaat setelah ada permintaan, sehingga proses

download video atau audio yang menghabiskan waktu cukup lama dapat dihindari.

Saat file video atau audio di-stream, maka akan terbentuk sebuah buffer di

komputer client dan data video atau audio tersebut akan mulai di-download ke

dalam buffer yang telah terbentuk pada komputer atau mesin client. Dalam waktu

sepersekian detik, buffer telah terisi penuh dan secara otomatis data video atau

audio akan dijalankan oleh sistem. Sistem akan membaca informasi dari buffer

sambil tetap melakukan proses download data, sehingga proses streaming tetap

berlangsung ke komputer client. (Septima, 2009)

Konsep dasar dari video streaming adalah membagi paket video ke dalam

beberapa bagian, kemudian mentransmisikan paket tersebut dan pada client dapat

men-decode serta memainkan potongan paket file video tanpa harus menunggu

seluruh file terkirim ke komputer penerima. Secara garis besar konsep dasar tersebut

dibagi ke dalam tiga tahap, yaitu :

57

1. Mempartisi atau membagi data video yang telah terkompresi ke dalam

paket-paket data

2. Pengiriman paket-paket data video

3. Pihak client men-decode dan menjalankan video, walaupun paket yang

berikutnya masih dalam proses pengiriman ke komputer client.

(Akbar, 2010)

Bisa dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.35 Proses Streaming

Video streaming ini juga memiliki dua jenis layanan, yaitu On-Demand dan

Live. Untuk layanan On-Demand, streaming dilakukan dengan menyiarkan file

media yang telah disimpan atau direkam sebelumnya. Sedangkan layanan Live

dilakukan secara langsung, dalam artian kejadian sedang berlangsung saat itu juga

(real time), misalnya video conference.

Media streaming memiliki beberapa manfaat diluar dari yang sudah terlihat

pada kinerjanya, yaitu sebagai berikut :

58

• Cost-effective method of communication, yaitu organisasi atau perusahan

bisa menyimpan uang dari berkurangnya biaya untuk media distribusi.

• Faster time to market, yaitu dengan memproduksi video atau audio yang

ditempatkan pada streaming server bisa lebih cepat untuk dipasarkan,

daripada harus menggunakan media fisik (misalnya CD atau kaset)

• Create more options for communications, dalam hal ini media streaming

merespon keinginan penonton untuk menyediakan channel dari media

yang berbeda dan sebagai media komunikasi yang memberikan

kesempatan bagus untuk mendekati penonton

• Tracking and profiling, yaitu ketika meng-klik link dari media streaming,

informasi tentang yang di-klik tadi akan disimpan pada log server media

streaming.

(Follansbee, 2004)

2.8 IP Multicast

Beberapa aplikasi membutuhkan data yang dikirim dari pengirim ke

beberapa penerima sekaligus. Sebagai contoh dari aplikasi ini berhubungan dengan

media seperti audio dan video broadcast, info harga saham secara real-time dan

aplikasi teleconference. Sebuah jasa di mana data dikirim dari suatu pengirim ke

banyak penerima ini disebut dengan komunikasi multipoint atau multicast, dan

aplikasi yang memerlukan multicast delivery service disebut dengan multicast

applications.

59

Gambar 2.36 Perbandingan Konsep Unicast, Broadcast, dan Multicast

Pada gambar 2.42 di atas secara sederhana membandingkan konsep multicast

dengan jenis komunikasi lainya. Pada unicast atau komunikasi point-to-point, data

dikirim ke satu host penerima, pada broadcast atau komunikasi one-to-all data

ditransmisikan kesemua host penerima dalam satu lingkup tertentu. Sebagai contoh

dalam satu jaringan LAN, maka semua host penerima berada dalam lingkup LAN

tersebut. Multicast secara umum dapat dikatakan paduan dari unicast dan broadcast.

Pada multicast, data ditransmisikan ke sekelompok host penerima yang sebelumnya

telah ditentukan untuk dapat menerima data tersebut, atau disebut dengan multicast

group atau host group.

Pada prinsipnya. konsep multicast ini dapat diimplementasikan pada jaringan

baik yang menggunakan unicast atau broadcast. Namun kedua solusi tersebut

memiliki kekurangan. Pada solusi unicast ke multicast, pengirim mentransmisikan

satu salinan data secara terpisah untuk masing-masing host dalam grup multicast.

Hal ini memungkinkan untuk grup multicast yang ukurannya kecil, tetapi ketika

jumlah host relatif besar, proses transmisi data yang sama secara beberapa kali

memboroskan banyak sumber daya sehingga tidak efisien. Sedangkan pada solusi

broadcast ke multicast, data dikirim ke semua host dalam sebuah jaringan, misalnya

60

host akan akan memutuskan data jika penerima bukan merupakan anggota dari grup

multicast. Solusi ini dapat efektif bekerja ketika host dari grup multicast terletak

pada jarigan LAN yang sama dan LAN mendukung transmisi secara broadcast.

Membuat pengiriman multicast secara efisien dalam jaringan paket switching

memerlukan seluruh rangkaian protokol baru dan mekanisme pada lapisan jaringan.

Pertama, alamat multicast harus tersedia yang dapat menunjuk grup multicast

sebagai yang dituju dari datagram. Kedua, harus ada mekanisme yang

memungkinkan host untuk bergabung dan meninggalkan grup multicast. Ketiga,

adanya kebutuhan untuk protokol routing multicast untuk mengatur jalurnya,

disebut distribution tree, dari pengirim kepada anggota dari grup multicast. Hal-hal

yang berkaitan dengan pengaturan distribution tree multicast disebut sebagai

routing multicast.

Gambar 2.37 Pengiriman Secara Multicast dalam Jaringan IP

61

IP multicast melibatkan baik host dan router. Dalam IPv4 support IP

multicast bersifat opsional, tetapi hampir semua host dan router men-support

multicast. Host yang merupakan anggota dari grup multicast saling bertukar

Internet Group Management Protocol (IGMP) messages dengan router. Router

melakukan dua proses utama dalam IP multicast, yaitu multicast routing dan

multicast forwarding. Multicast routing membuat distribution tree untuk suatu grup

multicast dengan mengatur isi dari tabel routing multicast. Dalam multicast, tabel

routing dapat terdaftar beberapa alamat hop berikutnya untuk entri tabel routing.

Seperti dalam unicast, forwarding mengacu pada pengolahan datagram yang masuk,

lookup tabel routing, dan transmisi pada interface keluar. Ketika sebuah paket

multicast tiba di router, router melakukan lookup di tabel routing multicast untuk

entri yang cocok. Router meneruskan satu salinan paket ke setiap alamat hop

berikutnya dalam pencocokan entri tabel routing. (Communication Group, n.d)

Pengalamatan IP multicast ditentukan pada alamat IP kelas D oleh Internet

Assigned Number Authority (IANA). Pengalamatan ini dinotasikan dengan prefix

biner 1110 pada empat bit di oktet pertama. Rentang alamat untuk IP multicast

mulai dari 224.0.0.0 sampai dengan 239.255.255.255, bisa dilihat pada gambar di

bawah ini:

Gambar 2.38 Alamat Kelas D

(Williamson, 2000)

62

Salah satu fitur yang menonjol dari IP multicast adalah penggunaan

kelompok alamat IP bukan alamat IP tujuan. Sebuah kelompok multicast terdiri dari

nomor host yang berpartisipasi dan teridentifikasi dalam alamat kelompok, di mana

partisipannya bisa dari lokasi geografis yang berbeda.

Alamat IP multicast berbeda dengan alamat IP unicast yang membagi field

alamatnya dalam tiga sub-field (network ID, subnet ID, dan host ID), tetapi

beberapa segmen dari kelas D adalah well-known atau reserved. Misalnya alamat

dari 224.0.0.0 sampai 224.0.0.225 digunakan untuk mengontrol jaringan lokal,

alamat 224.0.1.0 sampai 224.0.1.255 digunakan untuk mengontrol internetwork.

(Panwar, Mao, Ryo dan Li, 2004)

Tabel 2.4 Link Local Alamat Multicast

63

Penggunaan atau aplikasi dari IP multicast saat ini berkembang pesat dalam

perusahaan-perusahaan berbasis jaringan. Microsoft NetShow dan NetMeeting

merupakan aplikasi yang biasa digunakan untuk melakukan voice atau video

streaming. Protokol yang biasa digunakan untuk multicast antara client dan server

adalah IGMP (Internet Group Management Protocol). Dengan IGMP ini, multicast

yang tersedia berada pada subnet dengan client yang terkonfigurasi.

(Palmatier, Lyons, dan Thurston, 2001)

64

2.9 VLAN (Virtual Local Area Network)

Gambar 2.39 VLAN

VLAN atau Virtual Local Area Network merupakan pengembangan dari

LAN di mana VLAN merupakan kelompok perangkat yang terletak pada LAN tetapi

sudah dikonfigurasi menggunakan perangkat lunak manajemen sehingga perangkat

tersebut dapat berkomunikasi tanpa harus menuruti lokasi fisik dari perangkat karena

VLAN didasarkan pada logikal bukan didasarkan pada koneksi fisikal. VLAN dapat

dibuat dengan pengelompokkan berdasarkan keinginan kita seperti departemen dan

sebagainya tanpa terpengaruh oleh lokasi fisik dari perangkat. Dengan penggunaan

VLAN dapat meningkatkan kinerja jaringan secara keseluruhan dan penggunaan

VLAN dapat dengan mudah jika terjadi perubahan, pemindahan atau penambahan

suatu perangkat karena VLAN bersifat yang logikal. VLAN diciptakan melalui

konfigurasi dari perangkat switch dan paket broadcast tidak akan mendapat VLAN

lainnya karena tiap VLAN merupakan broadcast domainnya tersendiri. Broadcast

65

domain merupakan pengelompokkan layer 3, sehingga diperlukan perangkat router

untuk mem-forward traffic antar VLAN.

(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011)

2.9.1 Cara Kerja VLAN

VLAN diklasifikasi dapat menggunakan MAC address-based, port-based

dan protokol-based. Untuk MAC address-based mengklasifikasi VLAN

berdasarkan MAC address, untuk port-based di mana VLAN dibagi

berdasarkan port sedangkan untuk protocol-based berdasarkan protokol layer 3

yaitu IP address. Semua informasi yang mengandung tagging VLAN akan

disimpan dalam suatu database jika tag-nya berdasarkan port yang digunakan

maka database harus mengindikasi port-port yang digunakan oleh VLAN

untuk mengindikasi port tersebut maka digunakan perangkat switch yang

manageable sehingga dengan perangkat inilah dapat melakukan konfigurasi

suatu VLAN dan menyimpan semua informasi-informasi tersebut. Secara garis

besar VLAN dibagi atas end-to-end VLAN dan geografis VLAN.

Jaringan end-to-end VLAN mempunyai karakteristik sebagai berikut :

• Keanggotaan VLAN suatu pengguna tergantung dari departemen itu sendiri.

• Setiap VLAN mempunyai set keamanan yang sama untuk tiap pengguna.

• Keanggotaan VLAN tidak berubah-ubah walaupun pengguna berpindah

lokasi secara geografis.

66

• Semua anggota VLAN mempunyai pola traffic flow 80/20 (80% traffic

berada pada VLAN lokal dan 20% keluar dari VLAN lokal yang sama).

Jaringan geografis VLAN mempunyai karakteristik sebagai berikut :

• Keanggotaan VLAN berdasarkan lokasi pengguna.

• Biasanya mempunyai traffic flow 20/80 (20% traffic berada pada VLAN

lokal dan 80% keluar dari VLAN lokal).

(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011)

2.9.2 Keuntungan dari VLAN

Manfaat utama dari penggunaan VLAN pada suatu jaringan adalah

sebagai berikut (cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011) :

1. Security

Dengan pengelompokan VLAN dapat membatasi pengguna yang bisa

mengakses suatu data sehingga dapat memungkinkan terkontrolnya

keamanan data dalam tiap-tiap departemen.

2. Cost reduction

Dapat mengurangi biaya yang akan dikeluarkan jika terdapat penambahan

jaringan dan lebih efisien dalam pemakaian bandwidth dan uplinks.

3. Higher performance

Memisahkan jaringan layer 2 ke dalam berbagai logical workgroups

(broadcast domains) yang dapat mengurangi traffic data yang tidak

diperlukan dan meningkatkan performa jaringan.

4. Broadcast strom mitigation

67

Dengan penerapan VLAN maka dapat mengurangi jumlah perangkat yang

turut serta dalam sebuah broadcast strom.

5. Improved IT staff effeciency

VLAN membuat lebih mudah untuk mengelola suatu jaringan dan

konfigurasi VLAN dapat langsung tersebar apabila ada sebuah switch baru

yang terhubung ke dalam jaringan tersebut sehingga hal tersebut dapat

memudahkan IT staff dalam mengindentifikasikan fungsi dari VLAN

dengan pemberian nama yang sesuai pada VLAN

6. Simpler project or application management

Dengan pemanfaatan VLAN ini tidak dibatasi oleh letak geografis

sehingga tiap departemen dapat berkomunikasi walaupun jarak yang jauh

dengan VLAN ID yang sama. Sehingga dapat dengan mudah mengelola

seuatu proyek atau pekerja.

2.9.3 VLAN ID Range

VLAN akses dibagi menjadi dua yaitu normal range VLANs dan

extended range VLANs (cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011).

Normal Range VLAN :

• Digunakan dalam bisnis kecil dan menengah dan jaringan perusahaan

• VLAN ID antara 1 sampai dengan 1005

• Untuk VLAN ID 1002 -1005 telah digunakan untuk token ring dan FDDI

VLANs

68

• VLAN ID 1 dan 1002 hingga 1005 akan otomatis dibuat dan tidak dapat

dihapus.

• Konfigurasi yang disimpan dalam file database VLAN, yang disebut

vlan.dat. File vlan.dat terletak di memori flash dari switch.

Extended Range VLANs :

• Menyediakan layanan untuk memperluas infrastruktur ke sejumlah

pelanggan dan beberapa perusahaan global dapat memperpanjang VLAN

ID

• VLAN ID antara 1006 sampai dengan hingga 4094

• Disimpan di dalam running configuration file.

• VTP tidak mempelajari extended range VLANs

2.9.4 Tipe VLANs

Berikut ini adalah beberapa terminologi di dalam VLAN yaitu VLAN

data, native VLAN, VLAN manajemen, dan VLAN voice.

(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011).

1. VLAN Data

VLAN data merupakan VLAN yang dikonfigurasikan untuk membawa

data-data yang dipakai oleh pengguna yang akan dipisahkan dengan

traffic data, suara, ataupun dengan manajemen switch. VLAN data sering

kali disebut sebagai User VLAN.

69

2. VLAN Default

Semua port pada switch pada umumnya menjadi anggota VLAN default

yaitu VLAN 1 di mana tidak dapat diberi nama maupun dihapus sehingga

semua port pada switch tersebut merupakan bagian dari broadcast

domain yang sama.

3. Native VLAN

Native VLAN dikeluarkan untuk port trunking 802.1Q di mana port

trunking 802.1Q tersebut mendukung traffic jaringan yang data dari

banyak VLAN (tagged traffic) sama baiknya dengan yang data dari

sebuah VLAN (untagged traffic). Untuk port trunking 802.1Q ini

menempatkan untagged traffic pada native VLAN. Native VLANs

ditetapkan dalam spesifikasi IEEE 802.1Q untuk menjaga kompatibilitas

4. VLAN Manajemen

VLAN manajemen merupakan VLAN yang dikonfigurasi untuk

mengatur perangkat switch. Secara default, VLAN 1 akan bekerja sebagai

VLAN manajemen dan kita dapat memberikan IP address dan subnet

mask pada VLAN manajemen sehingga perangkat switch tersebut dapat

dikonfigurasi atau dikelola melalui HTTP maupun Telnet.

5. VLAN Voice

VLAN ini dapat mendukung Voice over IP atau VoIP di mana VLAN

yang ditugaskan khusus untuk komunikasi data suara. Untuk traffic VoIP

membutukan yaitu bandwidth untuk memastikan kualitas suara,

kemampuan untuk diteruskan pada jaringan yang padat dan delay kurang

dari 150 ms untuk melewati jaringan.

70

2.9.5 VLAN Trunking

Gambar 2.40 VLAN Trunking

Trunking adalah sebuah hubungan (link) point-to-point antara satu atau

lebih Ethernet switch interface dengan device lainnya. Dengan adanya trunking

dapat menghemat port yang dipakai ketika sebuah link antara dua device yang

mengimplementasikan VLAN yang telah dibuat. Trunking ini menggunakan

protocol IEEE 802.1Q agar dapat saling berkomunikasi pada interface gigabit

Ethernet dan fast Ethernet sehingga dengan VLAN trunking dapat

memungkinkan pertukaran data dalam seluruh jaringan. Sebuah VLAN

trunking bukan memiliki suatu VLAN tertentu melainkan merupakan saluran

untuk VLAN antara switch maupun router.

Trunking protocol dikembangkan untuk mengatur perpindahan frame

dari suatu VLAN yang berbeda pada sebuah link fisik tunggal secara efektif.

Ada dua tipe mekanisme trunking yaitu sebagai berikut:

71

1. Frame Filtering

Pada frame filtering ini sebuah tabel filtering dibangun untuk tiap

perangkat switch di mana switch tersebut saling berbagai informasi tabel

address. Saat switch menerima sebuah paket frame maka switch akan

melakukan perbandingan alamat frame yang diterima dengan alamat yang

ada pada tabel filtering. Perangkat switch hanya bekerja sampai pada layer

2 dan hanya menggunakan informasi header dari Ethernet frame untuk

meneruskan paket dan didalam paket tersebut tidak terdapat informasi

mengenai dari VLAN mana paket tersebut berasal.

2. Frame Tagging

Pada frame tagging telah menggunakan standar mekanisme trunking

oleh IEEE di mana trunking protocol yang menggunakan frame tagging

akan mempercepat pengiriman frame dan mempermudah dalam

pengaturan. Link fisik yang unik antara dua perangkat switch mampu

membawa traffic untuk semua VLAN. Untuk mencapai hal ini, maka

setiap frame yang dikirim pada link diberikan tag untuk

mengidentifikasikan frame tersebut milik VLAN yang mana. Untuk frame

tagging pada VLAN akan secara khusus dikembangkan untuk komunikasi

pada switched network. Frame tagging akan menempatkan identifier pada

header tiap framenya

(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011)