PENGANTAR FIBER OPTIK KULIAH OPTIK KE-2 SRI RAHAYU, ST,M.Kom 1
Nov 08, 2015
PENGANTARFIBER OPTIK
KULIAH OPTIK KE-2
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 1
Spektrum Frekuensi
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 2
Spektrum Frekuensi (itu) Terbatas
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 3
Perkembangan Produk Bitrate-Distance
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 4
Kebutuhan Layanan Jaringan Akses
Slides borrowed from C. Courcoubetiss Basic concepts and directions in telecommunications
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 5
Teknologi Dasar
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 6
Saluran Twisted-Pair
Twisted-pair wire :
dua rangkaian kabel
tembaga, yang
masing2 terbungkus
isolator
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 7
Coaxial cable : insulated copper wire wrapped in a solid
or braided metal shield, then in an external cover
Saluran Coaxial
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 8
Saluran Fiber-Optic Fiber-optic cable puluhan atau ratusan helai kaca atau plastik tipis yg menyalurkan
gelombang cahaya
(bukan listrik)
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 9
Karakteristik Transmisi Point to PointNo Media Transmisi
TerpanduRange
FrekuensiRedaman
KhususPenundaan
KhususJarak Repeater
1 Twisted pair (dengan beban)
0 3,5 (kHz) 0,2 dB/km@ 1 kHz
50 ms/km 2 km
2 Twisted pair (kabel multipasangan)
0 1 (MHz) 0,7 dB/km@ kHz
5 ms/km 2 km
3 Kabel koaksial 1 500 (MHz) 7 dB/km @ 10 MHz
4 ms/km 1 9 km
4 Serat Optik 186 -370 (THz) 0,2 0,5 dB/km
5 ms/km 40 km
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 10
Macam Twisted-pair :UTP : Unshielded twisted pairSTP : Shielded twisted pairFTP : Foil twisted pairSSTP : Shielded screen twisted pair
Macam-macam serat optik:Single ModeMultimode step-indexMultimode graded-index
Transmisi Digital Jaringan Akses
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 11
Tentang : ADSL
ADSL : Asymmetric Digital Subcriber Line
Teknologi modem yg paling luas digunakan
Menyediakan transmisi data digital berkecepatan tinggi lewat jaringan telepon biasa.
Memanfaatkan kabel twisted-pair yg telah terpasang, dan menghubungkan secara virtual (maya) semua pelanggan ke jaringan telepon.
Asimetrik : ADSL menyediakan lebih banyak kapasitas downstream(dari sentral ke pelanggan) dibandingkan upstream (dari pelanggan ke sentral)
12SRI RAHAYU, ST,M.Kom
Perbandingan Alternatif xDSL
No Keterangan ADSL HDSL SDSL VDSL
1 Data Rate 1,5 9 Mbps (downstream)16 640 kbps (upstream)
1,544 Mbps atau2,048 Mbps
1,544 Mbps atau2,048 Mbps
13 52 Mbps (downstream)16 640 kbps (upstream)
2 Mode Asimetris Simetris Simetris Asimetris
3 Pasangan tembaga 1 2 1 1
4 Jangkauan (UTP 24-gauge) 3,7 5,5 km 3,7 km 3,0 km 1,4 km
5 Pensinyalan Analog Digital Digital Analog
6 Kode Jalur CAP/DMT 2BIQ 2BIQ DMT
7 Frekuensi 1 5 MHz 196 kHz 196 kHz U 10 MHz
8 Bit/siklus Bervariasi 4 4 Bervariasi
UTP = unshielded Twisted Pair
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 13
Standar Pembawa FDM(Amerika Utara & Internasional)
Jumlah
Kanal Suara
Bandwidth
(kHz)
Spektrum (kHz) AT&T ITU-T
12 48 60 - 108 Grup Grup
60 240 312 - 552 Supergrup Supergrup
300 1.232 812 2.044 Mastergrup
600 2.520 564 3.084 Mastergrup
900 3.872 8.516 12.388 Supermastergrup
N x 600 Mastergrup
multipel
3.600 16.984 564 17.548 Jumbogrup
10.800 57.442 3.124 60.566 Jumbogrup
multipel
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 14
Standar Pembawa TDM(Amerika Utara & Internasional)
AMERIKA UTARA PCM - 24
Tujuan Jumlah Kanal
Suara
Kec. Data (Mbps) KET
DS-1 24 1,544 T1
DS-1C 48 3,152
DS-2 96 6,312 T2
DS-3 672 44,736 T3
DS-4 4.032 274,176 T4
INTERNASIONAL (ITU T) PCM -30
Tingkat Jumlah Kanal
Suara
Kec. Data (Mbps) KET
1 30 2,048 E1
2 120 8,448 E2
3 480 34,368 E3
4 1.920 139,264 E4
5 7.680 565,148 E5
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 15
TDM Vs FDM
Sifat-sifat TDM mempunyai beberapa keuntungan terhadap sistemFDM yaitu :
Kecepatan tranmisi yang tinggi.
Tidak memerlukan banyak filter, sehingga harganya menjadi mudah.
Kelemahan sistem TDM dibanding dengan FDM adalah pada TDM memerlukan bidang frekwensi ( Bandwidth ) yang lebar.
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 16
TDM Vs FDM
Sifat-sifat TDM mempunyai beberapa keuntungan terhadap sistem
FDM yaitu :
Kecepatan tranmisi yang tinggi.
Tidak memerlukan banyak filter, sehingga harganya menjadi mudah.
Kelemahan sistem TDM dibanding dengan FDM adalah pada TDM memerlukan bidang frekuensi ( bandwidth ) yang lebar.
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 17
Pertumbuhan Internet(Pendorong permintaan High Bandwidth Communications
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 18
Jaringan Internet
From: www.caida.orgSRI RAHAYU, ST,M.Kom 19
Hierarki Sinyal SONET/SDHTanda SONET Kec. Data
(Mbps)
Kec. Payload
(Mbps)
Tanda ITU-T
STS-1/OC-1 51,84 50,112
STS-3/OC-3 155,52 150,336 STM-1
STS-9/OC-9 466,56 451,008
STS-12/OC-12 622,08 601,344 STM-4
STS-18/OC-18 933,12 902,016
STS-24/OC-24 1.244,16 1.202,688
STS-36/OC-36 1.866,24 1.804,032
STS-48/OC-48 2.488,32 2.405,376 STM-16
STS-96/OC-96 4.876,64 4.810,752
STS-192/OC-192 9.953,28 9.621,504 STM-64
STS-768 39.813,12 38.486,016 STM-256
STS-3072 159.252,48 153.944,064
Catatan :
STS= Synchronous Transport Signal
OC= Optical CarrierSRI RAHAYU, ST,M.Kom 20
Serat Optik
Tipis (2 - 125m)
Media fleksibel dpt mengarahkan sinar optik
Bisa dibuat dr berbagai bahan kaca dan plastik
Kecuali :
-ultrapure fused silicaultrapure sulit diproduksi
-serat higher-loss multicomponentloss besar, tapi lebih ekonomis, tetap menyediakan kinerja baik
-serat plastik murah, untuk link pendek, tingkat loss masih bisa diterima.
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 21
BAHAN FIBER OPTIK
Syarat :
Harus dapat dibuat panjang Harus tembus pandang Eefisien Memungkinkan memiliki beda indeks bias kecil antara inti dan kulit.
Yang memenuhi syarat :
Fiber gelas
Fiber gelas halida
Fiber gelas aktif
Fiber gelas berkulit plastik
Fiber plastik
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 22
Keunggulan Serat optik(Vs twisted pair & coaxial) Kapasitas lebih besar BW lebar, Bit rate tinggi
Ukuran lebih kecil, lebih ringan mengurangi persyaratan penyokong struktural
Atenuasi lebih rendah juga konstan
Isolasi elektromagnetik tahan gangguan, impulse noise, crosstalk (jg tanpa radiasi, sulit disadap).
Jarak repeater yg lebih besar lebih ekonomis, sumber kesalahan lebih sedikit.
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 23
Mengapa FIBER ?
Palais-Fiber Optic Communications
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 24
Struktur Dasar : Serat Optik
Berbentuk silindris terdiri 3 bagian konsentris: tengah, selubung dan jaket.
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 25
Bagian Dasar :
Inti :
Bagian paling dalam, terdiri satu helai tipis atau lebih, terbuat dari kaca atau plastik, diameter 8-50m.
Selubung:
Mengelilingi masing-masing serat, dari kaca atau plastik yang berbeda sifat dg inti, diameter 125m. Antar muka inti-selubung berfungsi sbg pemantul agar cahaya tdk keluar inti.
Jaket :
Lapisan paling luar, mengelilingin satu atau sebundel serat berselubung, terbuat dari plastik dan materi berlapis untuk melindunginya dr uap, abrasi, kehancuran atau bahaya lingkungan lain
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 26
Aplikasi Serat Optik (Katagori Aplikasi Dasar) Long-haul trunk
Bisa 1500 km, 20rb-60rb saluran suara
Metropolitan trunk(menggabungkan kanal perkotaan)
Rata-rata 12km, bisa 100rb kanal suara
dlm satu kelompok trunk
Rural Exchange trunk(menggabungkan desa-kota)
Panjang 40km 160km,
Karakteristik Transmisi
Single-Mode:
Multi-Mode:- Step-index
-Graded-index
Cladding
Core 50-200m
n1
125-
400m
n2Profil Indeks bias
Cladding
Core 50-100m
n1
125-
140m
n2
Profil Indeks bias
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 28
WINDOW OPTIK
Window Optik adalah range
frekuensi optik dimana
redaman serat optik paling rendah,
range frekuensi ini yang akan
digunakan sebagai carrier
Window Pertama800 - 900 nm
Window Kedua1300 nm
Window Ketiga1550 nm
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 29
Redaman Efektif
Industri telekomunikasi menggunakan 2 window: 1310 & 1550
1550 window disiapkan untuk aplikasi long-haul Less attenuation
Wider window
Optical amplifier0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1100 1300 1500 1700 1900
Wavelength
Loss
in d
B/k
m
1310
window
l
1550
window
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 30
Utilisasi Frekuensi
Hitung :
= 1550 nm diruang hampa
Berapa sesungguhnya pada serat optik single mode
(v = 2,04 x 108 m/detik) 1055 nm?
Panjang
Gelombang
Ruang Hampa
()
Frekuensi
(THz)
Label-Band Tipe Serat Aplikasi
820 - 900 366 333 - Multimode LAN
1280 - 1350 234 222 S Single mode Beragam
1528 - 1561 196 192 C Single mode WDM
1561 - 1620 L Single mode WDM
*WDM=Wavelength Division Multiplexing
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 31
SKSO: Sistem Komunikasi Serat Optik
Sumber Optik:
Lighting Emitting Diode (LED)
LED sesuai digunakan hanya untuk komunikasi fiber optik jarak dekat.
Injection Laser Diode (ILD)
ILD sesuai digunakan untuk komunikasi fiber optik jarak jauh.
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 32
Syarat Sumber Cahaya
Small size
850, 1300, atau 1550 nm
Daya
Linieritas
Modulasi sederhana
Respon frekuensi
Modulasi
Biaya murah
Reliabilitas tinggi
SUMBER CAHAYA
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 33
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 34
Konversi Elektrik ke Cahaya
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 35
Konfigurasi Sistem Transmisi
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 36
Rugi-rugi daya optis pada point-to point link :
A= 2 c + n sp + f L
f : konstanta redaman fiber (dB/km)
c : loss konektor (dB/buah)
sp : loss splice (dB/bh)
n : jumlah/banyaknya
L : panjang link
Koneksi Point-to-Point (P-to- P)
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 37
Redaman Total :
A = 2 c + n sp + f L + MS
Pt : daya optis dipancarkan dr sumber ujung fiber [dBm]
Pr : daya diterima detektor [dBm]
A : redaman total [dB]
c : Rugi-rugi konektor [dB/bh]
sp : Rugi-rugi splice [dB/bh]
f : konstanta redaman fiber [dB/Km]
L : panjang link [Km]
MS : margin sistem [dB] unt. mengantisipasi
Daya diterima detektor :
Pr = Pt A
Anggaran daya terpenuhi jika :
daya diterima detektor >= sensitifitas penerima
LINK POWER BUDGET (P-to-P)
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 38
Optical Fiber System (Multiplexing)
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 39
EDFA (erbium-doped fiber amplifier)
Merup. perangkat repeater optik yg dipakai menguatkan scr intensif sinyal optik yg dibawa lewat sistem komukasi fiber optik
Sebuah fiber optik di-doping dg elemen erbium, shg fiber glass dpt menyerap cahaya pd satu frekuensi dan mengemisikan cahaya tsb pd frekuensi yg lain
Sebuah laser semikonduktor eksternal akan meng-kopel cahaya dlm fiber pada panjang gelombang inframerah (980 atau 1480 nm). Aksi ini akan mengeksitasi atom erbium.
Sinyal tambahan pada antara 1530 dan1620 nm masuk fiber dan men-stimulan atom erbium yg telah tereksitasi untuk mengemisikan photonpada yg sama dg sinyal incoming.
Proses tsb akan menguatkan sinyal optik lemah menjadi sinyal dg daya yg lebih tinggi, berpengaruh pd peningkatan kuat sinyal.
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 40
Diagram EDFAElemen dasar sebuah EDFA ditunjukkan dlm gambar.
Penguatan medium dlm amplifier adalah fiber optik yg dibuat spesial dg core yg didoping dg erbium(Er).
Fiber yg telah didoping erbium (EDF) dipompakan oleh sebuah laser semikonduktor yg dikopling dg menggunakan sebuah wavelength selective coupler (WDM coupler), yg mengkombinasi cahaya laser yg dipompakan dg cahaya sinyal (the signal light).
Cahaya yg dipompakan berpropagasi baik dlm arah yg sama seperti sinyal (co-propagation) atau dalam arah berlawanan (counter-propagation).
Optical isolator dipakai untuk mencegah terjadinya osilasi dan dampak noise yg disebabkan refleksi sinyal yg tak diinginkan
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 41
Optical Fiber Attenuation Vs Fiber Amplifier Gain
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 42
Global Undersea Fiber Systems
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 43
Installed Fiber in US
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 44
UUNET
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 45
Contoh : Metro Network
SRI RAHAYU, ST,M.Kom 46