TUGAS
KOMUNIKASI
DATA DAN JARINGAN KOMPUTER
Sistem Komunikasi Fiber Optik
Di
susun oleh;
Fandi Junianto Pratama (10018132)
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN
YOGYAKARTA
2012
BAB I
A. Latar Belakang
Dari teori telekomunikasi diketahui bahwa dengan menggunakan
frekuensi yang lebih tinggi akan didapat lebar band yang lebih besar sehingga
kapasitas penyaluran akan lebih besar. Sistem
Komunikasi Fiber Optik Berlainan dengan telekomunikasi yang mempergunakan
gelombang elektromagnet maka pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas
membawa sinyal informasi. Microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal
listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya
melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat penerima (receiver)
yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang cahaya ini
dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi menjadi gelombang
cahaya pada transmitter dan kemudian merubahnya kembali menjadi sinyal listrik
pada receiver. Pada receiver sinyal listrik dapat dirubah kembali menjadi
gelombang suara. Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau
kebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengan nama
komponen optoelectronic pada setiap ujung serat optik. Dalam perjalanannya dari
transmitter menuju ke receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel
serat optik dan konektor-konektornya (sambungan). Karena itu bila jarak ini
terlalu jauh akan diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang bertugas untuk
memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman.
.
B.
Maksud
dan Tujauan
Dalam komunikasi data jaringan diperlukan penerjemah
(interpreter) yang disebut dengan Protokol. ISO (International Standard
Organization) membuat aturan baku sebagai prinsip komunikasi data dengan nama
model referensi OSI (Open System Interconnection). Dengan adanya model OSI ini
semua vendor perangkat telekomunikasi memiliki pedoman dalam mengembangkan protolcolnya
BAB II
Sistem Komunikasi Fiber Optik
Fiber
optik (serat optik)yakni kabel panjang, untaian tipis dari kaca yang sangat
murni berdiameter rambut manusia. Kabel-kabel diatur dalam bundel disebut kabel
optik dan digunakan untuk mengirimkan sinyal cahaya jarak jauh. Jika Anda
melihat dekat pada serat optik tunggal, Anda akan melihat bahwa ia memiliki
bagian-bagian berikut:
v Core - tipis pusat kaca serat mana cahaya perjalanan
v Kelongsong - bahan Luar optik yang mengelilingi inti yang mencerminkan
kembali cahaya ke dalam inti
v Buffer lapisan - lapisan plastik yang melindungi
serat dari kerusakan dan kelembaban
Ratusan atau ribuan serat optik ini disusun dalam bundel
dalam kabel optik. Bundel dilindungi dengan menutup luar kabel, yang disebut
jaket.
Serat optik datang dalam dua jenis:
v Single-mode fibers
v Multi-mode fibers
Single-mode fibers memiliki core kecil (sekitar 3,5 x 10-4
inci atau 9 mikron diameter) dan mengirimkan sinar laser inframerah (panjang
gelombang = 1.300 sampai 1.550 nanometer). Multi-mode serat memiliki core lebih
besar (sekitar 2,5 x 10-3 inchi atau 62,5 mikron diameter) dan memancarkan
sinar inframerah (panjang gelombang = 850 untuk 1.300 nm) dari dioda pemancar
cahaya (LED). Beberapa serat optik dapat dibuat dari plastik. Serat ini
memiliki inti besar (0,04 inci atau 1 mm diameter) dan mengirimkan lampu merah
tampak (panjang gelombang = 650 nm) dari LED.
Sistem Relay Serat Optik
Untuk memahami bagaimana serat optik digunakan dalam sistem
komunikasi, mari kita lihat sebuah contoh dari film Perang Dunia II atau
dokumenter dimana dua kapal angkatan laut di armada kebutuhan untuk
berkomunikasi satu sama lain dengan tetap menjaga keheningan radio atau di laut
badai. Satu kapal menarik di samping yang lain. Kapten salah satu kapal
mengirimkan pesan ke seorang pelaut di dek. Pelaut menerjemahkan pesan ke dalam
kode Morse (titik dan garis) dan menggunakan lampu sinyal (lampu sorot dengan
tipe rana venetian buta di atasnya) untuk mengirim pesan ke kapal lain. Seorang
pelaut di dek kapal lain melihat pesan kode Morse, decode ke dalam bahasa
Inggris dan mengirim pesan ke kapten. Sekarang, bayangkan melakukan hal ini
ketika kapal berada di kedua sisi laut dipisahkan oleh ribuan kilometer dan
Anda memiliki sistem komunikasi serat optik di tempat antara dua kapal. sistem
relay Fiber-optik terdiri dari:
v Transmitter - Memproduksi dan encode
sinyal cahaya
v Serat optik - Melakukan lampu sinyal
melalui jarak
v Regenerator Optical - Mei perlu
untuk meningkatkan sinyal cahaya (untuk jarak jauh)
v Optical receiver - Menerima dan
decode sinyal cahaya
Pemancar
Pemancar adalah seperti pelaut di
dek kapal pengiriman. Ia menerima dan mengarahkan perangkat optik untuk
menghidupkan lampu "on" dan "off" dalam urutan yang benar,
sehingga menghasilkan sinyal cahaya. Pemancar secara fisik dekat dengan serat
optik dan bahkan mungkin memiliki lensa untuk memfokuskan cahaya ke dalam
serat. Laser memiliki kekuatan lebih dari LED, tetapi lebih bervariasi dengan
perubahan suhu dan lebih mahal. Panjang gelombang yang paling umum dari sinyal
cahaya 850 nm, 1.300 nm, dan 1.550 nm (inframerah, porsi non-terlihat dari
spektrum).
Optical Regenerator
Seperti disebutkan di atas, beberapa
kehilangan sinyal terjadi ketika cahaya ditransmisikan melalui serabut,
terutama untuk jarak panjang (lebih dari setengah mil, atau sekitar 1 km)
seperti dengan kabel bawah laut. Oleh karena itu, satu atau lebih regenerator
optik disambung kabel sepanjang untuk meningkatkan sinyal cahaya terdegradasi. Sebuah
regenerator optik terdiri dari serat optik dengan lapisan khusus (doping).
Bagian doping adalah "dipompa" dengan laser. Ketika sinyal
terdegradasi masuk ke lapisan doped, energi dari laser memungkinkan molekul
diolah menjadi laser sendiri. Molekul-molekul doping kemudian memancarkan
sinyal, cahaya baru yang lebih kuat dengan karakteristik yang sama sebagai
sinyal cahaya yang masuk lemah. Pada dasarnya, regenerator adalah laser penguat
untuk sinyal masuk.
Optical Receiver
Penerima optik seperti pelaut di dek
kapal penerima. Dibutuhkan sinyal cahaya yang masuk digital, decode mereka dan
mengirim sinyal listrik, TV komputer pengguna lain atau telepon (menerima
kapten kapal). Penerima menggunakan photocell atau photodiode untuk mendeteksi
cahaya.
Kelebihan Fiber Optik
v Murah - Beberapa mil kabel optik
dapat dibuat lebih murah daripada panjang setara dengan kawat tembaga. Ini
menghemat provider anda (TV kabel, Internet) dan Anda uang.
v Thinner - Serat optik dapat ditarik
untuk diameter lebih kecil dari kawat tembaga.
v Kompatibilitas Tinggi - Karena serat
optik lebih tipis dari kabel tembaga, serat lebih dapat dibundel menjadi sebuah
kabel yang diberikan-diameter daripada kabel tembaga. Hal ini memungkinkan
saluran telepon lebih untuk pergi melalui kabel yang sama atau lebih banyak
saluran untuk datang melalui kabel ke dalam kotak TV kabel.
v Sinyal degradasi berkurang-
Hilangnya sinyal pada serat optik lebih kecil dari pada kawat tembaga.
v Sinyal Cahaya - Tidak seperti sinyal
listrik dalam kabel tembaga, sinyal cahaya dari satu serat tidak mengganggu
orang-orang dari serat lainnya pada kabel yang sama. Ini berarti percakapan
telepon yang lebih jelas atau penerimaan TV.
v Rendah daya - Karena sinyal pada
serat optik mendegradasi kurang, lebih rendah daya pemancar dapat digunakan
sebagai pengganti dari pemancar listrik tegangan tinggi diperlukan untuk kabel
tembaga. Sekali lagi, ini menghemat selular Anda dan Anda uang.
v Sinyal Digital - Serat optik secara
ideal cocok untuk membawa informasi digital, yang terutama berguna dalam
jaringan komputer.
v Non-flammable - Karena tidak ada
listrik dilewatkan melalui serat optik, tidak ada bahaya kebakaran.
v Ringan - Kabel optik berat kurang
dari kabel kawat tembaga sebanding. kabel serat-optik mengambil sedikit ruang
di dalam tanah.
SEJARAH DAN PERKEMBANGAN TEKNOLOGI
SERAT OPTIK
Dari teori telekomunikasi diketahui
bahwa dengan menggunakan frekuensi yang lebih tinggi akan didapat lebar band
yang lebih besar sehingga kapasitas penyaluran akan lebih besar pula.
Berdasarkan teori ini dilakukan penelitian penggunaan cahaya untuk komunikasi.
v Pada tahun 1960, Maiman dari Hunges
Airecraft menemukan LASER (Light Amplication by Stimulated Emission of
Radiotion), kemudian timbul pemikiran untuk menggunakan cahaya sebagai alat
komunikasi.
v Sinar LASER karena karakteristiknya,
dapat diperlukan sama dengan seperti gelombang elektromagnetik dan cukup baik
digunakan untuk menyalurkan informasi.
v Laser pertama kali dicoba sebagai
alat komunikasi dengan cara memancarkan sinar tersebut ke udara, namun
percobaan ini gagal karena banyaknya gangguan seperti hujan, angin, salju, dan
lain-lain sehingga percobaan serupa tidak pernah dilakukan lagi.
v Percobaan selanjutnya dilakukan
dengan memancarkan sinar Laser ke dalam BEAM GUIDE (pipa) yang didalamnya
dipasang lensa pada jarak tertentu, lensa tersebut berfungsi untuk memfokuskan
sinar Laser yang datang.
Dari hasil percobaan ini ternyata, rugi-rugi transmisi seperti pada butir [c] diatas dapat diperkecil, namun akurasi letak lensa sepanjang BEAM GUIDE harus dijaga tetap, karena bila ada perubahan atau pergeseran letak lensa (akibat benturan atau goncangan) akan mengganggu perambatan sinar Laser tersebut.
Komunikasi dengan cara ini, tidak dipergunakan lagi karena tidak praktis serta membutuhkan biaya mahal.
Dari hasil percobaan ini ternyata, rugi-rugi transmisi seperti pada butir [c] diatas dapat diperkecil, namun akurasi letak lensa sepanjang BEAM GUIDE harus dijaga tetap, karena bila ada perubahan atau pergeseran letak lensa (akibat benturan atau goncangan) akan mengganggu perambatan sinar Laser tersebut.
Komunikasi dengan cara ini, tidak dipergunakan lagi karena tidak praktis serta membutuhkan biaya mahal.
v Dari bermacam-macam jenis Laser
(Laser solid, liquid dan semikoduktor) maka jenis Laser semikonduktor yang
terbaik, meskipun umur operasionalnya pendek.
v Pada tahun 1966, DR KAO melakukan
percobaan dengan merambatkan sinar Laser ke dalam Transparan Fiber. Namun cara
tersebut hanya berhasil untuk jarak relatif pendek. Hal tersebut disebabkan
karena kurang sempurna proses pembuatan Transparan Fiber, sehingga timbul
rugi-rugi bahan yang dapat menghambat proses perambatan cahaya didalamnya.
v Pada tahun 1970, pabrik gelas
Cording di Amerika Serikat berhasil membuat fiber dengan bahan dasar silica
yang mempunyai rugi-rugi bahan relatif kecil (± 20 dB/km), sehingga sangat baik
digunakan untuk komunikasi cahaya.
v Bersamaan waktu dengan ditemukan
silica sebagai bahan dasar fiber, umur operasional Laser semikonduktorpun
berhasil ditingkatkan menjadi 10.000 jam (oleh Hayashi dan Panish).
v Selain Laser semikonduktor,
dikembangkan sumber optik lainnya yang dinamakan LED. Sama halnya dengan Laser
dapat memancarkan cahaya dengan baik, namun karena tidak adanya umpan balik pada
cahaya yang dipancarkannya atau dimasukkan pada fiber, maka LED menghasilkan
cahaya yang tidak koheren.Sinar LED dapat memancarkan dalam beberapa mode yang
berbeda sehingga hanya sesuai untuk serat optik multimode dengan diameter
besar.
v Pada sisi penerima (Detektor),
Johnson menemukan Photo Diode yang dapat menguatkan sinyal datang dan Avalanche
Photo Diode (APD) sampai saat ini masih merupakan Detektor optik yang
diunggulkan.
v Pada tahun 1976, dilakukan uji coba
penggunaan kabel optik untuk jaringan penghubung (junction) ternyata hasilnya
cukup baik, sehingga pada tahun-tahun berikutnya penggunaannya mulai
dipromosikan secara meluas.
v Pada tahun 1980, Amerika dan Spanyol
telah menggunakan kabel optik sebagai sarana telekomunikasi pedesaan (Rural
Telecommunication).
v Pada tahun 1983, setelah serat optik
dikembangkan dan diproduksi oleh banyak negara dan penggunaannya secara luas
mulai dilakukan, Jepang dan Amerika bekerja sama membangun sistem transmisi
yang menghubungkan Jepang-Hawaii (sepanjang 7000 km) dengan menggunakan kabel
optik.
v Indonesia sendiri sejak tahun 1986
telah menggunakan kabel serat optik sebagai jaringan penghubung antar sentral
lokal di wilayah Daerah Khusus Ibukota Jakarta, sedang yang terjauh adalah
pembangunan kabel opitk Jakarta- Surabaya oleh NKF.
v Pada tahun 1996 dimulai penggunaan
secara massal tipe serat optik single mode di Indonesia oleh PT Telkom dan
Indosat. Untuk menggantikan Tipe Multimode, karena pertimbangan redaman pada
tipe singlemode lebih kecil daripada tipe multimode. Pada tahun 1999 di
Indonesia dibangun Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) yang menghubungkan
Surabaya – Banjarmasin, Surabaya – Makassar, Banjarmasin – Makassar menggunakan
topologi SDH.
KARAKTERISTUK SERAT OPTIK
a. Ukuran kecil Diameter luar serat optik berkisar antara 100-250 µm. Diameter maksimum setelah dilapisi/dibungkus dengan plastick/nilon sebagai jaket menjadi ± 1 mm. Ukuran ini masih sangat kecil dibandingkan dengan konduktor kabel coaxial (1- 10 mm).
b. Ringan Dibandingkan dengan kabel transmisi biasa (Spesifigravity 9.8) maka specifigravity bahan silica sebagai serat optik yaitu 2.2, sehingga beratnya menjadi 1/2 – 1/3 berat kabel transmisi biasa.
c. Lentur Pada umumnya serat optik tidak akan patah bila dilengkungkan dengan radius 5mm. Oleh karenanya kabel serat optik mempunyai kelenturan yang sama dengan kabel transmisi biasa, sehingga teknis pemasangannya tidak jauh berbeda dengan teknik pemasangan kabel biasa.
d. Tidak berkarat Bahan silica sebagai bahan dasar serat optik mempunyai sifat kimia yang sangat stabil oleh karenanya tidak mungkin berkarat.
STRUKTUR DASAR SERAT OPTIK
Struktur dasar dari serat optik
sebenarnya tersusun atas coating, cladding dan core. Namun demi alasan keamanan
maka ditambahkan pengaman setelah lapisan coating. Lapisan tersebut bisa berupa
plastik, seng, atau anyaman kawat besi tergantung pada kondisi kabel optik
ditempatkan. Berikut adalah gambar susunan dari fiber optik.
Struktur dasar serat optik
> Core ( Inti ) Core berfungsi
untuk menentukan cahaya merambat dari satu ujung ke ujung lainnya. Core terbuat
dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi. Ada juga yang terbuat dari
hasil campuran silica dan glass. Sebagai inti, core juga tempat merambatnya
cahaya pada serat optik. Memiliki diameter 10 µm – 50 µm. Ukuran core
mempengaruhi karakteristik dari serat optik.
> Cladding berfungsi sebagai
cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Dengan
adanya cladding ini cahaya dapat merambat dalam core serata optic. Cladding
terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias yang lebih kecil dari core.
Cladding merupakan selubung dari core. Diameter cladding antara 5 µm – 250 µm.
Hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan
cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis).
> Coating ( Jaket ) Coating
berfungsi sebagai pelindung mekanis pada serat optik dan identitas kode warna.
Terbuat dari bahan plastic. Berfungsi untuk melindungi serat optik dari
kerusakan.
JENIS-JENIS SERAT OPTIK
1. Multimode Step Index
Pada
jenis multimode step index ini, diameter core lebih besar dari diameter
cladding. Dampak dari besarnya diameter core menyebakan rugi-rugi dispersi
waktu transmitnya besar. Penambahan prosentase bahan silica pada waktu
pembuatan. Tidak terlalu berpengaruh dalam menekan rugi-rugi dispersi waktu
transmit. Berikut adalah gambar dari perambatan gelombang dalam serat optik
multimode step index.
Perambatan Gelombang pada Multimode
Step IndexMultimode Step Index mempunyai karakteristik sebagai berikut :
Indeks bias core konstan. Ukuran core besar
(50mm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis. Penyambungan kabel lebih mudah
karena memiliki core yang besar. Sering terjadi dispersi. Hanya digunakan untuk
jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah.
2. Multimode Graded Index
Pada
jenis serat optik multimode graded index ini. Core terdiri dari sejumlah
lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda, indeks bias tertinggi
terdapat pada pusat core dan berangsur-angsur turun sampai ke batas
core-cladding. Akibatnya dispersi waktu berbagai mode cahaya yang merambat
berkurang sehingga cahaya akan tiba pada waktu yang bersamaaan. Berikut adalah
gambar perambatan gelombang dalam multimode graded index.
Perambatan Gelombang pada Multimode Graded Index
Multimode Graded Index mempunyai
karakteristik sebagai berikut :
v Cahaya merambat karena difraksi yang
terjadi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat.
v Dispersi minimum sehingga baik jika digunakan
untuk jarak menengah
v Ukuran diameter core antara 30 µm –
60 µm. lebih kecil dari multimode step Index dan dibuat dari bahan silica
glass.
v Harganya lebih mahal dari serat
optik Multimode Step Index karena proses pembuatannya lebih sulit.
3. Single mode Step Index
Pada
jenis single mode step index. Baik core maupun claddingnya dibuat dari bahan
silica glass. Ukuran core yang jauh lebih kecil dari cladding dibuat demikian
agar rugi-rugi transmisi berkurang akibat fading. Seperti ditunjukan gambar
berikut.
Perambatan Gelombang pada Singlemode Step Index
Singlemode Step Index mempunyai
karakteristik sebagai berikut :
v Serat optik Singlemode Step Index
memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan ukuran claddingnya.
v Ukuran diameter core antara 2 µm –
10µm.
v Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja
yaitu sejajar dengan sumbu serat optik.
v Memiliki redaman yang sangat kecil.
v Memiliki bandwidth yang lebar.
v Digunakan untuk transmisi data
dengan bit rate tinggi.
v Dapat digunakan untuk transmisi
jarak dekat, menengah dan jauh.
Untuk jenis single mode ini ada beberapa spesifikasi yang umum digunakan. Yaitu G652, G653, G665, G662.
Untuk jenis single mode ini ada beberapa spesifikasi yang umum digunakan. Yaitu G652, G653, G665, G662.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
Karena keunggulan ini, Anda melihat
serat optik di banyak industri, terutama telekomunikasi dan jaringan komputer.
Misalnya, jika Anda telepon Eropa dari Amerika Serikat (atau sebaliknya) dan
sinyal dipantulkan dari sebuah satelit komunikasi, Anda sering mendengar gema
di telepon. Tetapi dengan kabel serat optik transatlantik, Anda memiliki
koneksi langsung tanpa gema.
REFRENSI
