jaringan komputer menggunakan fiber optik

Jaringan Komputer Menggunakan Fiber Optik

Written by Tutang MMThursday, 28 March 2013 02:03

Oleh : Asep Supriyadi

Pendahuluan

Tiga dekade belakangan ini, telah dikembangkan sebuah teknologi baru yang menawarkankecepatan data yang lebih besar sepanjang jarak yang lebih jauh dengan harga yang lebihrendah daripada sistem kawat tembaga. Teknologi baru ini adalah serat optik, serat optikmenggunakan cahaya untuk mengirimkan informasi (data). Teknologi serat optik dikembangkansebagai upaya untuk terus meningkatkan kinerja sistem jaringan komputer. Sistem jaringankomputer yang ideal adalah suatu jaringan komunikasi yang mampu mentransfer data dalamkapasitas besar dengan kecepatan tinggi tanpa mengalami gangguan. Teknologi serat optikdikembangkan untuk mendekatkan diri pada tujuan ini.

1. Latar Belakang

Salah satu teknologi yang digunakan dalam membangun suatu sistem jaringan komputer danmasih terus dalam tahap pengembangan adalah teknologi serat optik. Teknologi serat optikdikembangkan sebagai upaya untuk terus meningkatkan kinerja sistem jaringan komputer.Sistem jaringan komputer yang ideal adalah suatu jaringan komunikasi yang mampumentransfer data dalam kapasitas besar dengan kecepatan tinggi tanpa mengalami gangguan.Teknologi serat optik dikembangkan untuk mendekatkan diri pada tujuan ini.

Serat optik menggunakan cahaya untuk mengirimkan informasi (data). Cahaya yang membawainformasi dapat dipandu melalui serat optik berdasarkan fenomena fisika yang disebut totalinternal reflection (pemantulan sempurna). Secara tinjauan cahaya sebagai gelombangelektromagnetik, informasi dibawa sebagai kumpulan gelombang-gelombang elektro-magnetikterpandu yang disebut mode. Serat optik terbagi menjadi 2 tipe yaitu single mode dan multimode. Secara umum system komunikasi serat optik terdiri dari : transmitter, serat optik sebagaisaluran informasi dan receiver. Pada transmitter terdapat modulator, carrier source dan channelcoupler, pada saluran informasi serat optik terdapat repeater dan sambungan sedangkan padareceiver terdapat photo detector, amplifier dan data processing. Sebagai sumber cahaya untuksistem komunikasi serat optik digunakan LED atau Laser Diode (LD).

2. Sejarah Perkembangan Fiber Optic

Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejakzaman dahulu, namun baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali eksperimenuntuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama fiber optik. Percobaan ini jugamasih tergolong cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan,namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembanganselanjutnya adalah ketika para ilmuwan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototype fiberoptik yang sampai sekarang dipakai, yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelaslainnya. Sekitar awal tahun 1960-an, perubahan fantastis terjadi di Asia, yaitu ketika para

1 / 7



ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis fiber optik yang mampu mentransmisikan gambar.

Di lain pihak, para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya melewati gelas (fiber optik)juga mencoba untuk “menjinakkan” cahaya. Kerja keras itu pun berhasil ketika sekitar 1959laser ditemukan. Laser beroperasi pada daerah frekuensi tampak sekitar 15 Hertz – 1014 Hertzatau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro. Pada awalnya, peralatan penghasil sinarlaser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi padasuhu sangat rendah. Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun,pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaranlaser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarakhingga hitungan meter. Sekitar tahun 1960-an ditemukan fiber optik yang kemurniannya sangattinggi, kurang dari satu bagian dalam sejuta.

Dalam bahasa sehari-hari artinya serat yang sangat bening dan tidak menghantar listrik inisedemikian murninya, sehingga konon, seandainya air laut itu semurni serat optik, denganpencahayaan yang cukup kita dapat menonton lalu-lalangnya penghuni dasar SamuderaPasifik. Seperti halnya laser, fiber optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal.Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga tahun 1968 atauberselang dua tahun setelah fiber optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemanducahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalamteknologi material, fiber optik mengalami pemurnian, dehidran (pengeringan), dan lain-lain.Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat dibawah 1 dB/km. Tahun 1980-an,bendera lomba industri fiber optik benar-benar sudah berkibar. Nama-nama besar di duniapengembangan fiber optik bermunculan. Charles K. Kao diakui dunia sebagai salah seorangperintis utama. Dari Jepang, muncul Yasuharu Suematsu. Raksasa-raksasa elektronik macamITT dan STL jelas punya banyak sekali peranan dalam mendalami riset-riset fiber optik.Berdasarkan penggunaannya, maka sistem komunikasi serat optik (SKSO) dibagi menjadi 6tahap generasi, yaitu seperti diuraikan di bawah ini.

Generasi Pertama (mulai 1975)

Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya, terdiri darialatencoding yang mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik, transmitter yangmengubah sinyal listrik menjadi sinyal gelombang berupa LED dengan panjang gelombang 0,87mm, serat silika sebagai penghantar sinyal gelombang, repeater sebagai penguat gelombangyang melemah di perjalanan,receiver yang mengubah sinyal gelombang menjadi sinyal listrikberupa fotodetector, dan alatdecoding yang mengubah sinyal listrik menjadi output (misalsuara).

Repeater bekerja melalui beberapa tahap, mula-mula ia mengubah sinyal gelombang yangsudah melemah menjadi sinyal listrik, kemudian diperkuat dan diubah kembali menjadi sinyalgelombang. Generasi pertama ini pada tahun 1978 mencapai kapasitas transmisi sebesar 10Gb.km/s.

Generasi Kedua (mulai 1981)

2 / 7



Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran teras serat diperkecil agar menjadi tipe mode tunggal.Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias teras. Dengan sendirinya,transmitterjuga diganti dengan diode laser dan panjang gelombang yang dipancarkannya 1,3mm. dengan modifikasi ini, generasi kedua mampu mencapai kapasitas transmisi 100 Gb.km/s,10 kali lipat lebih besar daripada generasi pertama.

Generasi Ketiga (mulai 1982)

Terjadi penyempurnaan pembuatan serat silika dan pembuatan chip diode laser berpanjanggelombang 1,55 mm. kemurnian bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapatdibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 mm sampai 1,6 mm. Penyempurnaan inimeningkatkan kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.

Generasi Keempat (mulai 1984)

Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya yang dipakai bukanmodulasi intensitas, melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang sudah lemahintensitasnya masih dapat dideteksi dan jarak yang ditempuh, juga kapasitas transmisinya ikutmembesar. Pada tahun 1984, kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksilangsung. Sayang, generasi ini terhambat perkembangannya karena teknologi peranti sumberdan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal. Tetapi, tidak dapat disangkal bahwasistem koheren ini punya potensi untuk maju pesat pada masa-masa yang akan datang.

Generasi Kelima (mulai 1989)

Pada generasi ini, dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater padagenerasi-generasi sebelumnya. Sebuah penguat optik terdiri dari sebuah diode laser InGaAsP(panjang gelombang 1,48 mm) dan sejumlah fiber optik dengan doping erbium (Er) di terasnya.Pada saat serat ini disinari diode lasernya, atom-atom erbium di dalamnya akan tereksitasi danmembuat inversi populasi, sehingga bila ada sinyal lemah masuk penguat dan lewat di dalamserat, atom-atom itu akan serentak mengadakan deeksitasi yang disebut emisi terangsang(stimulated emission) Einstein. Akibatnya, sinyal yang sudah melemah akan diperkuat kembalioleh emisi ini dan diteruskan keluar penguat. Keunggulan penguat optik ini terhadap repeateradalah tidak terjadinya gangguan terhadap perjalanan sinyal gelombang, sinyal gelombangtidak perlu diubah jadi listrik dulu dan seterusnya, seperti yang terjadi pada repeater. Denganadanya penguat optik ini, kapasitas transmisi melonjak hebat sekali. Pada awalpengembanganya hanya dicapai 400 Gb.km/s, tetapi setahun kemudian, kapasitas transmisisudah menembus harga 50 ribu Gb.km/s.

Generasi Keenam (mulai 1988)

Pada tahun 1988, Linn F. Mollenauer memelopori sistem komunikasi soliton. Soliton adalahpulsa gelombang yang terdiri dari banyak komponen panjang gelombang.Komponen-komponennya memiliki panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit dan jugabervariasi dalam intensitasnya. Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadibeberapa komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa soliton

3 / 7



merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran sekaligus (wavelength divisionmultiplexing). Eksperimen menunjukkan bahwa soliton minimal dapat membawa lima saluranyang masing-masing membawa informasi dengan laju 5 Gb.km/s. Cacah saluran dapat dibuatmenjadi dua kali lipat lebih banyak jika dibuatkan multiplexing polarisasi karena setiap saluranmemiliki dua polarisasi yang berbeda. Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35 ribuGb.km/s.

Cara kerja sistem soliton ini adalah efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang gelombangnyasama akan merambat dengan laju yang berbeda di dalam suatu bahan jika intensitasnyamelebihi suatu harga batas. Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek dispersi,sehingga soliton tidak akan melebar pada waktu sampai di receiver. Hal ini sangatmenguntungkan karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil bahkan dapatdiabaikan. Tampak bahwa penggabungan ciri beberapa generasi teknologi fiber optik akanmampu menghasilkan suatu sistem komunikasi yang mendekati ideal, yaitu yang memilikikapasitas transmisi yang sebesar-besarnya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya.Yang jelas, pada masa mendatang dunia komunikasi, tidak dapat dihindari lagi, akan dirajaioleh teknologi fiber optik.

3. Struktur, Bentuk dan Macam Jenis Fiber Optik

Sebagai media transmisi yang berfungsi untuk menyalurkan data dalam bentuk cahaya, makaserat optik harus dibuat dari semacam bahan kaca (atau plastik). m, suatu nilai yang sangatmmsampai 125 mDiameter serat optik berkisar antara 2 kecil. Dalam upaya untuk memperolehkinerja yang baik, biasanya serat ultra pure fused silika adalah bahan yang sering digunakansebagai bahan pembuat serat optik karena memiliki loss kecil.

Serat optik berbentuk silinder yang terdiri dari tiga bagian yaitu bagian core, cladding, danjacket (pembungkus) (lihat gambar). Core adalah bagian terdalam yang terdiri dari satu seratatau lebih, serat inilah yang merupakan jalur bagi sinyal cahaya. Tiap serat dikelilingi olehcladding dan kemudian ditutupi oleh coating. Bagian terluar adalah jacket yang berfungsimelindungi serat optik dari pengaruh luar, seperti kelembapan udara, abrasi dan kerusakan.

Pada dasarnya serat optik merupakan suatu kesatuan yang terdiri dari komponen-komponenpendukung yang membentuk suatu sistem. Hal ini dikarenakan informasi (data) yang akanditransmisikan dalam serat optik berupa cahaya, sehingga sebelum informasi disalurkanterlebih dahulu informasi tersebut diubah bentuknya menjadi cahaya.

Pada umumnya sistem transmisi serat optik terdiri tiga bagian yaitu dari sumber cahaya, mediatransmisi dan detektor. Sumber cahaya adalah bagian dari sistem yang mengubah sinyal listrikmenjadi sinyal cahaya yang sesuai. Tugas ini biasanya dilakukan oleh LED (Light EmittingDiode) atau bisa juga menggunakan dioda laser, yaitu dioda yang dapat memancarkan sinarlaser. Media transmisi dijalankan oleh serat optik. Sebagai detektor digunakan photo-diodeyaitu dioda yang dapat menyerap cahaya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang sesuai.Penyaluran data melalui serat optik dapat digambarkan sebagai berikut: data berupa sinyallistrik diubah menjadi cahaya yang sesuai oleh LED sebagai sumber cahaya, kemudian cahayaberisi data tadi merambat di dalam serat optik sebagai media transmisi menuju ke penerima

4 / 7



berupa photodioda sebagai detektor dan mngubah cahaya menjadi sinyal listrik yang sesuai(lihat gambar).

Bagian Fiber Optik

Fiber optik dibuat dari silikon dan germanium bereaksi dengan oksigen membentuk SiO2 danGeO2.SiO2 dan GeO2 menyatu dan membentuk kaca Serat optik terdiri dari 3 bagian, yaitu :1. Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengirimansinar dilakukan2. Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali kedalam inti(core).3. Buffer Coating adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan.

Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murnibahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.

Tipe Fiber Optik

Berdasarkan faktor struktur dan properti sistem transmisi yang sekarang banyakdiimplementasikan, teknologi fiber optik terbagi atas dua type yaitu:

Single mode fiber optik

Single mode fiber optik memiliki banyak arti dalam teknologi fiber optik. Dilihat dari faktorproperti sistem transmisinya, single mode adalah sebuah sistem transmisi data berwujudcahaya yang didalamnya hanya terdapat satu buah indeks sinar tanpa terpantul yang merambatsepanjang media tersebut dibentang. Satu buah sinar yang tidak terpantul di dalam media optiktersebut membuat teknologi fiber optik yang satu ini hanya sedikit mengalami gangguan dalamperjalanannya. Itu pun lebih banyak gangguan yang berasal dari luar maupun gangguan fisiksaja.

Single mode dilihat dari segi strukturalnya merupakan teknologi fiber optik yang bekerja

5 / 7



menggunakan inti (core) serat fiber yang berukuran sangat kecil yang diameternya berkisar 8sampai 10 mikrometer. Single mode dapat membawa data dengan bandwidth yang lebih besardibandingkan dengan multi mode fiber optiks, tetapi teknologi ini membutuhkan sumber cahayadengan lebar spektral yang sangat kecil pula dan ini berarti sebuah sistem yang mahal. Singlemode dapat membawa data dengan lebih cepat dan 50 kali lebih jauh dibandingkan denganmulti mode.

Transmisi data melalui single mode hanya menggunakan satu lintasan cahaya yang merambatmelalui serat. Metode semacam ini dapat menghindarkan ketidakakuratan yang dapat terjadidalam penyaluran data. Diameter serat yang diperlukan haruslah cukup kecil untuk mendukungmetode ini yaitu sekitar 3 – 10 mm. Cahaya yang diperlukan haruslah cahaya dengan koherensidan intensitas tinggi yaitu laser, sehingga diperlukan suatu sumber cahaya yang mampumenghasilkan cahaya yang sangat tajam (koheren dan berintensitas tinggi) yang memerlukanteknologi tinggi.

Multi mode fiber optik

Sesuai dengan nama yang disandangnya, teknologi ini memiliki kelebihan dan kekuranganyang diakibatkan dari banyaknya jumlah sinyal cahaya yang berada di dalam media fiberoptik-nya. Sinar yang berada di dalamnya sudah pasti lebih dari satu buah. Multi mode fiberoptik merupakan teknologi transmisi data melalui media serat optik dengan menggunakanbeberapa buah indeks cahaya di dalamya. Cahaya yang dibawanya tersebut akan mengalamipemantulan berkali-kali hingga sampai di tujuan akhirnya.

Pada jenis ini, suatu informasi (data) dibawa melalui beberapa lintasan cahaya yang dijalarkanmelalui serat dari satu ujung ke ujung lainnya. Metode semacam ini dapat mengakibatkanketidakakuran data yang dikirimkan kepada penerima, karena lintasan cahaya yang satu dapatberbeda waktu tempuhnya dibandingkan lintasan yang lain sehingga data yang dikirim menjadiberubah ketika sampai di penerima. Transmisi data jenis ini menggunakan diameter serat (core)sekitar 50 mm, dan cladding sekitar 125 mm.

Sinyal cahaya dalam teknologi Multi mode fiber optik dapat dihasilkan hingga 100 modecahaya. Banyaknya mode yang dapat dihasilkan oleh teknologi ini bergantung dari besarkecilnya ukuran core fiber-nya dan sebuah parameter yang diberi nama Numerical Aperture(NA). Seiring dengan semakin besarnya ukuran core dan membesarnya NA, maka jumlahmode di dalam komunikasi ini juga bertambah.

Ukuran core kabel Multi mode secara umum adalah berkisar antara 50 sampai dengan 100mikrometer. Biasanya ukuran NA yang terdapat di dalam kabel Multi mode pada umumnyaadalah berkisar antara 0,20 hingga 0,29. Dengan ukuran yang besar dan NA yang tinggi, makaterciptalah teknologi fiber optik Multi mode ini.

Berdasarkan indeks bias core :1. Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.2. Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadipada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded

6 / 7



indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsayang terjadi dapat diminimalkan.

4. Aplikasi Serat Optik (Fiber Optic)

Penggunaan serat optik (fiber optic) secara umum tidak ada sampai tahun 1970 dapat saatCorning Glass Works dapat memproduksi serat optik (fiber optic) dengan ketipisan 20 dB/km.Sudah diakui bahwa serat optik (fiber optic) akan memungkinkan bagi transmisi telekomunikasihanya bila gelas bisa dibuat begitu murni sehingga ketipisannya mencapai 20 dB/km ataukurang dari itu. Ini berarti 1% cahaya akan tersisa setelah menempuh 1 km.

Ketipisan serat optik (fiber optic) saat ini berkisar dari 0,5 dB/km tergantung pada serat optik(fiber optic) yang dipakai. Batas ketipisan berdasar pada aplikasi yang dimainkan. Aplikasikomunikasi serat optik (fiber optic) telah dengan melaju pesat, sejak pemasangan sistem seratoptik (fiber optic) komersial pertama 1977. Perusahan-perusahaan telepon sudah memulaisejak awal, mengganti sistem kawat tembaga mereka yang lama dengan jalur serat optik (fiberoptic). Perusahaan-perusahaan telepon masa kini mengunakan serat optik (fiber optic)diseluruh sistem mereka sebagai arsitektur tulang punggung(backbone) dan sebagai sistemtelekomunikasi telepon hubungan jarak jauh antar kota. Perusahaaan-perusahan TV Kabel(Cable TV) yang lagi marak di masa ini juga sudah mulai mengintegrasikan serat optik (fiberoptic) di dalam sistem kabel mereka.

Jalur-jalur utama yang menghubungkan kantor-kantor pusat kebanyakkan telah diganti denganserat optik (fiber optic). Beberapa provider telah mulai bereksperimen dengan serat optik (fiberoptic) ke pinggiran jalan menggunakan serat optik (fiber optic) / hibrida koaksial. Hibridasemacam ini memungkinkan adanya intregasi serat optik (fiber optic) dan koaksial dilokasi yangdekat. Lokasi ini, yang disebut Node, akan menyediakan penerima optis yang mengubahimplus-implus cahaya ke sinyal elektronik. Sinyal tersebut kemudihan disalurkan kerumah-rumah pribadi melalui kabel koaksial.

Local Area Network (LAN) adalah group kolektif komputer, atau sistem komputer, yangdihubungkan satu dengan yang lain yang memungkinkan dijalankannya database atauperangkat lunak (software) program bersama. Universitas, gedung perkantoraan dan pabrikindustri, cuma sebagian kecil saja diantara sekalian pengguna yang memanfaatkan serat optik(fiber optic) dalam sistem LAN mereka. Perusahaan-perusahaan listrik merupakan kelompokyang baru muncul yang mulai memanfaatkan fiber optik dalam sistem komunikasi mereka.Hampir semua pabrik, listik sudah memiliki sistem komunikasi serat optik (fiber optic) yangdigunakan untuk memonitor sistem jaringan listriknya.

7 / 7

jaringan komputer menggunakan fiber optik

Documents