ANALISIS REDAMAN SERAT OPTIK TERHADAP KINERJA JARINGAN SERAT OPTIK MENGGUNAKAN METODE LINK POWER BUDGET DI STO GOMBEL PT. TELKOM SEMARANG

ANALISIS REDAMAN SERAT OPTIK TERHADAPKINERJA JARINGAN SERAT OPTIK

MENGGUNAKAN METODE LINK POWER BUDGETDI STO GOMBEL PT. TELKOM SEMARANG

PROPOSAL TUGAS AKHIR

OLEH

Brilian Dermawan

21060111130041

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

TELEKOMUNIKASI

UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

2015

Proposal Tugas AkhirANALISIS REDAMAN SERAT OPTIK TERHADAP KINERJA JARINGANSERAT OPTIK MENGGUNAKAN METODE LINK POWER BUDGET DI STO

GOMBEL PT. TELKOM SEMARANG

yang diajukan olehBrilian Dermawan21060111130041

kepadaJurusan Teknik Elektro

Fakultas TeknikUniversitas Diponegoro

telah disetujui oleh:

Pembimbing I

NIP. Tanggal: ………………

Pembimbing II

NIP. Tanggal: ………………

Mengetahui,Koordinator Tugas Akhir

NIP. Tanggal: ……..…………………

TELEKOMUNIKASI

ABSTRAK

Abstrak— Pada penelitian ini telah dilakukan analisis redaman serat opticmenggunakan metode optical link power budget.kabel serat optic yang di gunakan SingleMode, Alat bantu yang digunakan untuk pengambilan data pada penelitian ini adalahPower Meter, dan OTDR (Optikal Domain Time Reflec). Digunakan metode link power budgetuntuk mengetahui kinerja dari sistem komunikasi kabel serat optik akibat dari redamanyang terjadi di sepanjang kabel serat optik berdasarkan nilai daya output yang diterima diReceiver. Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa pada jalur STO 2 Mandonga sampaiUniversitas Haluoleo dengan jarak 4800 km, dengan nilai redaman total 2,7 dB danredaman perkilometernya 0,35 dB/km. berdasarkan hasil pengamatan menggunakan alatukur OTDR redaman tersebut di akibatkan oleh karena adanya kotak sambung (menhole)pada jarak 2.207 km. Dari nilai redaman serat optic, maka hasil analisis link power budgetyang didapatkan dengan menggunakan OTDR pada panjang gelombang 1310 nm redamantotal sebesar 1,61 dB dan pada panjang gelombang 1550 nm sebesar 1,27 dB. Dari Hasilperhitungan lebi kecil di banding dengan hasil pengukuran, maka kinerja dari systemkomunikasi serat optik pada jalur tersebut dalam keadaan normal dan dapat digunakanuntuk beroperasi karena daya output masih bisa diterima oleh Receiver di perangkat.

Kata kunci :

Abstract

This study has been carried out analysis of attenuation fiber -optic link using an optical

power in optical fiber budget.kabel use Single Mode , Tools used for data collection in this

study is the Power Meter and OTDR ( Optical Time Domain reflec ) . Link power budget

method is used to determine the performance of a fiber optic cable communication systems

due to rain attenuation along the fiber optic cable is based on the value of the received

power at the receiver output . From the results of this study found that the pathway to the

University STO 2 Mandonga Haluoleo to 4800 km distance , with a total value of 2.7 dB

attenuation and attenuation perkilometernya 0.35 dB / km . based on the observation using

OTDR measurement tools by comparing the attenuation due to the connection box

( menhole ) at a distance of 2,207 km . Of fiber optic attenuation values , the power link

budget analysis results obtained by using the OTDR at 1310 nm wavelength attenuation of

1.61 dB and a total of at a wavelength of 1550 nm of 1.27 dB . of The results of calculations

lebi small compared with the measurement results , the performance of optical fiber

communication systems in the pathway under normal circumstances and can be used to

operate because the power output can still be accepted by the receiver in the device .

Judul : ANALISIS REDAMAN SERAT OPTIK TERHADAP KINERJAJARINGAN SERAT OPTIK MENGGUNAKAN METODE LINK POWER BUDGET

DI STO GOMBEL PT. TELKOM SEMARANG

Konsentrasi keilmuan: Teknik Telekomunikasi

I. Latar Belakang Masalah

Meningkatnya kebutuhan akan komunikasi data, terutama

sistem komunikasi serat optik yang pada akhir-akhir ini

berkembang pesat mendorong untuk membuat dan

mengembangkan berbagai metode dan teknologi yang dapat

digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan dalam kapasitas

besar dan kecepatan tinggi dari sistem tersebut. PT.

Telkom melakukan integrasi dari transmisi kabel tembaga

menjadi transmisi kabel serat optik secara perlahan.

Integrasi ini ditunjukkan dengan mengubah brand Speedy

menjadi Indihome. Seiring dengan peningkatan dan

pengembangan menggunakan kabel serat optik sebagai media

transmisi data, maka juga sering terjadi faktor hilangnya

informasi yang diakibatkan oleh rugi–rugi yang terjadi

disepanjang kabel serat optik, salah satu rugi–rugi

tersebut adalah rugi daya yang diakibatkan oleh redaman

di sepanjang kabel serat optik, yang mengakibatkan

perubahan daya dari pemancar optik (Transmitter) hingga

mencapai di penerima optik (Receiver).

Permasalahan redaman dan daya optik juga mempunyai

hubungan dengan perencanaan pemasangan instalasi sistem

komunikasi kabel serat optik ketika sistem tersebut

mengalami gangguan disepanjang kabel serat optik. PT.

Telkom membutuhkan analisis redaman serat optik seminimal

mungkin dalam rangka penambahan pemasangan kabel serat

optik di sekitar Gombel. Oleh karena itu dilakukan

penelitian untuk menganalisis kinerja jaringan serat

optik yang diakibatkan oleh redaman dan daya yang bekerja

di sepanjang kabel serat optik.

II. Batasan Masalah

Untuk menyederhanakan permasalahan dalam Tugas Akhir

ini maka diberikan batasan-batasan sebagai berikut :

- Parameter yang digunakan pada analisis redaman

serat adalah : redaman di sepanjang kabel serat

optik, nilai daya Tx dan daya Rx dengan panjang

gelombang 1550 nm di Jalur konfigurasi Rungkut –

Malang ruas Gempol dan jalur konfigurasi Rungkut –

Sukodono di PT. Telkom Indonesia-Jatim, divisi

Arnet Surabaya Timur.

- Analisis menggunakan link power budget yang

bertujuan untuk mencari nilai daya dari transmitter

(TX) hingga menuju ke receiver (RX).

- Penelitian ini hanya menganalisis kinerja dari SKSO

akibat pengaruh redaman serat optik, redaman

sambungan, redaman konektor yang mengakibatkan

penurunan daya pada kabel serat optik. Komponen dan

Faktor– Faktor pendukung lain pada sistem

komunikasi serat optik yang mempengaruhi kegagalan

dari sistem diabaikan.

- Data yang diambil adalah data redaman pada jalur

konfigurasi Rungkut-Malang ruas Gempol serta jalur

konfigurasi Rungkut-Sukodono, untuk titik ukur

redaman menggunakan jalur kontingensi Rungkut-

Gempol dan Rungkut – Sukodono, sedangkan titik ukur

daya dilakukan di jalur konfigurasi Rungkut-Gempol,

Rungkut-Sukodono serta Rungkut-Malang ruas gempol.

- Data redaman dari Gempol ke Malang menggunakan data

dari PT. Telkom yang berada di Malang, dan nilai Rx

Sensitivity adalah -27 dBm.

- Alat bantu pengukuran untuk redaman menggunakan

JDSU MTS-8000 sedangkan pengukuran daya menggunakan

optical power meter, untuk melakukan perhitungan

link power budget maka daya yang digunakan adalah

daya yang bekerja pada sistem yang terdapat pada

perangkat yang dimonitoring oleh NMS (Network

Monitoring System).

- Analisis ini dilakukan menggunakan link power budget.

III. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang hendak dicapai dari pembuatan tugas

akhir ini adalah untuk menganalisis redaman serat optik

terhadap kinerja jaringan serat optik sehingga

didapatkan data redaman serat optik seminimal mungkin

pada jalur Rungkut ke Malang ruas gempol yang membantu

PT. Telkom dalam merencanakan penambahan pemasangan kabel

serat optik.

IV.Kajian Pustaka

4.1 Serat Optik

Serat optik adalah pandu gelombang dielektrik atau

media transmisi gelombang cahaya yang terbuat dari

bahan silica atau plastik berbentuk silinder. Serat

optik terdiri dari bagian core yang dikelilingi oleh

bagian yang disebut cladding. Bagian terluar dari

serat optik disebut coating yang berfungsi sebagai

pelindung. Bagian core merupakan jalur utama pemanduan

gelombang cahaya yang mempunyai indeks bias terbesar

n1. Sedangkan bagian cladding mempunyai indeks bias n2

yang nilainya sedikit lebih rendah daripada n1

(Keiser, 1991). Gambar 4.1 menunjukkan skema

penyusunan serat optik.

Gambar 4.1 Skema penyusun serat optik (Keiser, 1991)

Adapun karakteristik pada media transmisi serat

optik, yaitu :

- Ukuran kecil - Tidak dapat

dicabangkan

- Ringan - Tidak menggunakan bahan

tembaga

- Lentur - Rapuh.

- Tidak berkarat

- Rugi-rugi rendah

- Kapasitas tinggi

- Bebas induksi

- Cross Talk rendah

- Tahan temperatur tinggi

- Tidak menimbulkan bunga api

4.2 Konektor

Konektor fiber digunakan untuk menyambungkan dua

ujung fiber optik, yang digunakan pada titik-titik

dimana fiber berakhir pada pemancar dan penerima.

Karena sebuah fiber harus selalu berakhir pada sebuah

pemancar di salah satu ujungnya dan pada sebuah

penerima di ujung yang lain sehingga terdapat rugi

pada konektor. Faktor yang mempengaruhi rugi dalam

konektor pada suatu panjang kabel, yaitu :

- Ketidaksesuaian ukuran inti

- Kesalahan letak inti melintang

- Pemisahan celah memanjang

- Rugi-rugi celah optis

- Kesalahan letak sudut

- Persiapan ujung fiber yang tidak sempurna

- Kotoran. Redaman dari konektor serat optik didefinisikan

dengan rumus :

A = -10 log [Pout/Pin]

Dimana;

A = Atenuasi (dB)

Pin = daya optik sebelum titik koneksi (Watt)

Pout = daya optik setelah titik koneksi (Watt)

4.3 Parameter Serat Optik

Parameter serat optik antara lain, yaitu :

a. Kecepatan Propagasi

Propagasi dalam serat optik disebabkan oleh

adanya suatu refleksi (pantulan), sedangkan

refleksi terjadi akibat adanya perbedaan indeks

bias antara core dengan cladding. Bila berkas

cahaya datang dari suatu media yang lebih padat

(n1) ke media yang kurang padat (n2) dimana n1 >

n2 maka pada bidang batas antara kedua media akan

terjadi pantulan. Bila sudut datang melebihi

sudut kritis maka diperoleh pantulan total, dan

bila sudut datang lebih kecil dari sudut kritis

akan terjadi pembiasan dan pemantulan sebagian.

Kecepatan perambatan cahaya pada medium

memiliki kecepatan rambat yang lebih kecil dari

kecepatan rambat cahaya pada ruang hampa,

kecepatan tersebut dapat dirumuskan sebagai

berikut :

V=Cn

dimana :

V = kecepatan rambat cahaya pada media serat

optik

C = kecepatan rambat cahaya pada ruang hampa

n = indeks bias media yang dilalui berkas

cahaya

b. Numerical Aperture (NA)

Numerical Aperture adalah ukuran atau besarnya

sinus sudut pancaran maksimum dari sumber optik

yang merambat pada inti serat yang cahayanya

masih dapat dipantulkan secara total, dimana

nilai NA juga dipengaruhi oleh indeks bias core

dan cladding. Pada gambar 4.2 menunjukkan Numerical

Aperture. Besarnya nilai NA dapat diperoleh dengan

rumus :

NA=sinθmaks

¿√n12−n22

dimana :

NA = Numerical Aperture

θ = sudut cahaya yang masuk dalam serat

optik

n1 = indeks bias core > n2 = indeks

bias cladding

Gambar 4.2 Numerical Aperture

c. Dispersi

Dispersi adalah suatu berkas cahaya yang

melintas didalam serat optik dengan mode,

kecepatan atau panjang gelombang yang berbeda.

Dispersi dapat menyebabkan pelebaran pulsa pada

pulsa cahaya yang ditransmisikan pada serat optik

sehingga mengakibatkan jumlah pulsa/satuan waktu

(bit rate) dan jarak menjadi terbatas. Dispersi

dibedakan menjadi 2, yaitu :

- Dispersi Intermodal yang merupakan

penghamburan cahaya karena adanya perbedaan

kecepatan rambat cahaya.

- Dispersi Kromatik yang merupakan adanya

impulse cahaya yang melintas diserat optik

yang terdiri atas berbagai macam warna yang

merambat dengan kecepatan yang berbeda

sehingga menyebabkan terjadinya pelebaran

pulsa cahaya pada ujung serat.

d. Penghamburan Rayleigh (Rayleigh Scatterin)

Peristiwa ini terjadi karena adanya berkas

cahaya yang meengenai suatu materi dalam serat

optik yang kemudian menghamburkan ataupun

memancarkan berkas-berkas cahaya tersebut ke

segala arah. Hal ini disebabkan oleh ketidak-

homogenan materi yang terdapat dalam serat optik

tersebut yang mempunyai sifat menghamburkan suatu

berkas cahaya.

e. Pemantulan Fresnel

Ketika sinar cahaya menumbuk sebuah titik

perubahan indeks bias dan terpencar ke segala

arah, komponen pancaran yang merambat dengan

sudut datang mendekati garis normal (90°) akan

langsung lewat menembus bidang perbatasan. Akan

tetapi tidak semua bagian dari cahaya yang datang

dengan sudut mendekati garis normal akan menembus

bidang perbatasan. Sebagian kecil dari cahaya itu

akan terpantul balik di bidang perbatasan,

seperti pada gambar 4.3. Efek ini dapat menjadi

masalah untuk cahaya yang meninggalkan ujung

output serat optik. Seberapa besar proporsi cahaya

yang menembus bidang perbatasan dan seberapa

besar yang terpantul balik ditentukan oleh

besarnya perubahan indeks bias di bidang

perbatasan, dan dapat ditentukan menggunakan

rumus :

Daya terpantul = (n1−n2

n1+n2)2

dimana :

n1 = indeks bias core

n2 = indeks bias cladding

Gambar 4.3 Pemantulan Fresnel

f. Pemantulan dan Pembiasan

- Pemantulan

Pemantukan adalah suatu keadaan dimana berkas

cahaya dari suatu media yang rapat ke media

yang kurang rapat. Bila sudut datang dari suat

berkas cahaya lebih besa dari sudut kritisnya

maka akan terjadi pemantulan sempurna.

- Pembiasan

Pembiasan terjadi apabila sudut datang lebih

kecil daripada sudut kritis.

4.4 Rugi-Rugi di Dalam Serat Optik

Pada umumnya rugi-rugi serat optik dibagi

berdasarkan dari mana rugi-rugi tersebut ditimbulkan,

yaitu :

a. Rugi-rugi yang timbul dari bahan serat optik itu

sendiri.

b. Rugi-rugi yang timbul akibat penggunaan serat

optik tersebut sebagai media transmisi.

4.4.1 Rugi-Rugi yang Timbul dari Bahan Serat Optik

itu Sendiri

1. Absorption Loss

Rugi-rugi yang disebabkan karena masih banyaknya

kotoran-kotoran pada bahan gelas (terutama yang

terbuat dari glass multi komponen). Kotoran-

kotoran tersebut dapat berupa logam (besi,

tembaga) atau air dalam bentuk ion-ion yang dapat

menyerap sinar yang melaluinya akan berubah

menjadi energi panas. Energi panas ini akan

menyebabkan daya berkurang.

2. Rugi-rugi Penyebaran Rayleigh

Penyebaran Rayleigh terjadi sebagai akibat tidak

homogennya indeks bias pada core serat optik.

Bilamana pada core serat optik terjadi perubahan

indeks bias yang lebih pendek daripada panjang

gelombang sinar yang dirambatkan, maka akan

terjadi hamburan.

Rumus yang digunakan untuk rugi-rugi penyebaran

rayleigh, sebagai berikut:

∞S=34.748π2¿¿

dimana;

∞S = Rugi-rugi Rayleigh (dB)

βt = Koefisien kemampatan isothermis bahan

(7.10-11 m2/N)

n = Indeks bias inti (1.46)

kb = konstanta Boltzman (1.38 x 10-

23Joule/oK)

Tf = suhu dimana fluktuasi kerapatan

melebur dalam glass (1400 oK)

λ = panjang gelombang (m)

4.4.2 Rugi-Rugi Penggunaan Serat Optik Sebagai Media

Transmisi

1. Rugi-rugi Pelengkungan (Bending Losses)

Rugi-rugi ini terjadi pada saat sinar melalui

serat optik yang dilengkungkan, dimana sudut

datang sinar lebih kecil dari pada sudut kritis

sehingga sinar tidak dipantulkan sempurna tapi

dibiaskan. Gambar 4.4 menunjukkan rugi-rugi

karena pelengkungan.

Gambar 4.4 Rugi-rugi karena pelengkungan

Untuk mengurangi rugi-rugi karena pelengkungan

maka harga Numerical Arpature (NA) dibuat besar.

2. Rugi-rugi Penggandengan Ragam (Mode Coupling Losses)

(1)

(2)

Daya yang sudah dilepaskan dengan baik ke dalam

suatu ragam yang merambat mungkin kemudian

digandengkan ke dalam suatu ragam bocor atau

ragam radiasi pada sebuah titik yang agak jauh

pada serat optik. Efek penggandengan ini dapat

terjadi karena rugi-rugi ini timbul pada saat

serat optik yang dikopel/disambungkan dengan

sumber cahaya atau photo detector. Rugi-rugi

coupling dapat diperkecil dengan penambahan lensa

di depan sumber cahaya atau pembentukan permukaan

tertentupada sumber cahaya atau ujung serat

optik. optik. Gambar 4.5 menunjukkan rugi-rugi

karena penggandengan ragam.

Gambar 4.5 Rugi-rugi karena penggandengan ragam

Rugi-rugi (Loss) penggandengan ragam secara

umum sebagai berikut:

μ= P¿

PoutMaka:

L=−10logƞdimana;

Pin = Daya yang dimasukkan ke dalam serat

optik (Watt)

Pout = Daya yang dipancarkan oleh sumber

cahaya (Watt)

(3)

(4)

μ = Efisiensi penyambungan

atau

L=−10logƞDengan;

ƞ=2π [cos−1 d

2a−d2a √[1−( d

2a )2]]

dimana :

L = Rugi-rugi (dB)

d = lebar antara sambungan (μm)

a = lebar kabel fiber (cm)

ƞ = effisiensi

3. Rugi-rugi Penyambungan (Splicing Losses)

Rugi-rugi penyambungan dengan fusion splice. Rugi-

rugi ini ditimbulkan sebagai akibat tidak

sempurnanya kegiatan penyambungan (splice) sehingga

sinar dari serat optik yang satu tidak dapat

dirambatkan seluruhnya ke dalam serat yang

lainnya. Beberapa kesalahan penyambungan yang

menimbulkan rugi-rugi :

- Sambungan kedua serat optik membentuk sudut

- Sumbu kedua serat optik tidak sejajar

- Sumbu kedua serat optik berimpit namun masih

ada celah diantaranya

- Ada perbedaan ukuran antara kedua serat optik

yang disambung.

4.5 Prinsip Kerja pada Media Transmisi Serat Optik

Berlainan dengan telekomunikasi yang mempergunakan

gelombang elektromagnetik, maka pada serat optik

gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal

informasi. Pertama-tama 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

mengubah 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 disepanjang 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.

4.6 Sumber Cahaya Serat Optik

Sumber cahaya disebut sebagai komponen aktif dalam

sistem komunikasi serat optik. Fungsinya mengubah arus

listrik menjadi energi optik (cahaya) sehingga dapat

dikopling ke serat optik. Selanjutnya sinyal optik

yang dihasilkan sumber ini akan membawa informasi

sampai ke receiver.

Laser Diode (LD) dan Light Emitting Diode (LED) merupakan

sumber optik yang cocok untuk sistem serat optik.

Kedua sumber ini mempunyai dimensi yang sesuai dengan

diameter serat optik sehingga dapat mengemisikan

cahaya dengan spectral width yang sempit pada panjang

gelombang dimana redaman dan dispersi serat, kecil,

dan dapat memodulasi sinyal dengan bandwidth yang lebar

dan menghasilkan daya optik output yang cukup besar.

LED dapat memodulasi bandwidth sinyal sampai 300MHz,

sedangkan Laser mampu mencapai 2,5GHz. Dalam

aplikasinya, LED banyak dipakai untuk komunikasi

dengan jarak sedang (kurang dari 10 km) dan Laser

untuk komunikasi jarak jauh (hingga 100 km).

4.7 OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)

OTDR dipakai untuk mendapatkan gambaran visualisasi

dari redaman serat optik sepanjang sebuah link yang

di-plot pada sebuah layar dengan jarak yang digambarkan

pada sumbu X dan redaman pada sumbu Y.

OTDR berfungsi juga untuk mengetahui redaman serat,

loss sambungan, loss konektor dan lokasi gangguan /

letak titik putus serat optik seperti pada gambar.

(Idealnya nilai loss tidak boleh lebih besar dari 0.4

dB). Gambar 4.6 dan 4.7 menunjukkan visual loss. Gambar

4.8 menunjukkan tampilan OTDR.

Gambar 4.6 Visual Loss 1

Gambar 4.7 Visual Loss 2

Gambar 4.8 Tampilan OTDR

4.8

V. Jadwal Penelitian

Tabel 6.1 Jadwal Pelaksanaan Pembuatan Tugas Akhir

Kegiatan

2015Septembe

r

Oktober November Desember Januari

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Pembelaja

ranPerang

kat TEMSPengambila

n Data

Di 10 BTSPengkajian

DataPengolahan

DataPenulisan

laporan

VII. Daftar Pustaka

[1]Harri Holma and Antii Toskala. HSDPA/HSUPA for

UMTS: High Speed Radio Access for Mobile

Communications. England: John Wiley and Sons,

Ltd.2006.

[2]Kariono. Pengenalan Drive Test.

Http ://pengepulilmu.blogspot.com (diakses tanggal

10 April 2014).

[3]Anurag,Kumaret.al. WirelessNetworking. USA:

Morgan Kaufmann. 2008.

[4] Tiphon.“Telecommunicationsand Internet Protocol

Harmonization Over Networks (TIPHON)General Aspects

of Quality of Service(QoS)”, DTR/TIPHON-05001.2008.