Jaringan Seraf Optik

Serat optic adalah sebuah kabel yang terbuat dari kaca yang memiliki kelebihan jika dibandingkan dengan kabel yan lainnya yaitu :

Sedangkan jika dilihat dari kapasitasnya kabel serat optic memiliki kelebihan dalam hal transmisi datanya yaitu :

Sumber : Laudon , Jane P. 2002. Management Information System.7th Edition. Prentice Hall. New Jersey.

Di dalam jaringan serat optic yang menghantarkan cahaya dalam media perambatannya menggunakan prinsip pemantulan sempurna sesuai dengan hukum snellius yang merupakan perbandingan antara indeks bias core yang lebih besar dibandingkan dengan indeks bias cladding. Seperti terlihat pada gambar 

Gambar 2.1. peristiwa pembiasan

Sedangkan untuk transmisi cahaya dalam fiber optic bisa dilihat dari gambar dibawah ini .

Gambar 2.2. perambatan cahaya didalam fiber optik

Dari gambar diatas terlihat ada tiga tipe perambatan cahaya dalam fiber optic, yaitu :

1.       Perambatan cahaya yang bergerak lurus di dalam fiber optic, sehingga cahaya mengalami transmisi jarak jauh

2.       Perambatan cahaya yang mengalami pemantulan (refleksi) didalam fiber optic, hal ini dikarenakan diameter core lebih besar dibandingkan panjang gelombang cahaya, sehingga ada dua atau lebih cahaya yang dapat merambat pada media yang sama

3.       Cahaya mengalami pembiasan (refraksi), hal ini dikarenakan sudut cahaya dating lebih kecil dibandingkan sudut kritisnya, hal ini menyebabakan cahaya tidaka dapat merambat dalam fiber optic.

Jika dilihat dari 3 fenomena diatas maka ada dua hal yang harus dipenuhi agar cahaya dapat merambat dalam fiber optic, yaitu sudut datang yang harus lebih besar dari sudut kritis dan indeks bias core harus lebih besar dari indeks bias cladding.

Jika dilihat dari jumlah perambatan cahaya di dalam serat optic, maka kabel serat optic dibedakan menjadi dua yaitu :

1.       Single mode fibers

Gambar 2.3. single mode fiber

Single mode fiber merupakan sebuah serat optic yang memiliki diameter core lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya sehingga hanya satu cahaya yang dapat melewati serat  optic ini. Adapun diameter single mode yaitu sekitar 0.00035 inch atau 9 micron dengan kapasitas panjang gelombang 1300 – 1550 nm, sehingga jenis ini sangat cocok untuk transmisi jarak jauh yang memiliki kapasitas besar. 

               

2.       Multi mode fibers

Yaitu sebuah serat optic yang dapat melewatkan dua buah cahaya atau lebih karena diameter corenya lebih besar dari panjang gelombangnya. Adapun diameter core untuk jenis ini yaitu  0.0025 inch atau 62.5 micron yang dapat dilewatkan cahaya dengan panjang gelombang 850-1300 nanometer.

Dilihat dari mode perambatannya jenis fiber optic ini terbagi menjadi dua lagi, yaitu :

a.        Multimode step indeks

Multi mode step indeks adalah suatu jenis serat optic dimana indeks biasnya homogeny. Pada jenis serat optic ini cahaya mengalami perambatan berupa pemantulan terhadap setiap cladding, sehingga jarak yang ditempuh setiap cahaya dalam fiber optic cukup besar sehingga disperse  (pelebaran pulsa) yang terjadi cukup besar. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini

Gambar 2. 4. Kabel serat Optik single Mode

b.       Multimode graded indeks

Pada serat tipe ini indeks bias akan selalu berubah tergantung pada jarak setiap lapisan ke cladding, sehingga pusat core memiliki indeks bias terbesar. Pada serat ini cahaya merambat seperti permukaan gelombang longitudinal. Dan karena  walaupun jarak yang ditempuh cahaya berbeda tetapi karena pada bagian ujung tepi serat semua cahaya dalam keadaan sefase sehingga disperse dari cahaya ini menjadi lebih kecil. Hal ini menyebabkan cahaya yang merambat dalam serat ini memiliki kapasitas besar dengan jarak tempuh yang lebih besar dibandingkan dengan multimode step indeks.

Gambar 2.5 kabel serat optic Graded index

Didalam proses penggunaannya kabel serat optic biasanya dibandel dalam ukuran tertentu sesuai dengan penggunaannya. Dalam proses penggunaan kabel serat optic ini harus mempertimbangkan beberapa hal yaitu kekuatan fiber optic dari kondisi tekanan dari luar sehingga pelemahan (atenuasi) dan penyebaran pulsa cahaya dapat dikurangi meskipun berada pada lingkungan yang ekstrim atau dengan kata lain serat optic harus meminimalkan efek microbending.

Didalam desain kabel serat optic ada beberapa desain yang sering digunakan di lapangan, yaitu :

a.        Loose tube

Pada jenis serat in fiber optic dibundel dalam sebuah pipa longgar yang terbuat dari PBTP (Polybutylene Terepthalete) dan berisi Thixotropic jelly yang berfungsi untuk menahan air dan melindungi dari pengaruh mekanik. Pada loose tube berisi lebih dari 10 serat optik. Disaini ni sering digunakan di Jerman.

b.       Fluted

Dalam disain Fluted, serat optik disimpan dalam sebuah galur plastik di pusat dan bebas bergerak.disain fluted banyak digunakan di Perancis dan Kanada

c.        Ribbon

Disain Ribbon ditemukan di AT&T Bell Lab. Disain ini berupa susunan linier dari 12 serat optik yang disisipkan diantara dua pita poliester dengan bahan perekat sensitif tekanan di sisi serat

d.       Stranded

Desain tight-Bound stranded dipelopori di jepang dan digunakan di AS untuk berbagai aplikasi. Dalam desain ini beberapa serat optik terlapis dihelaikan di sekeliling bagian pendukung pusat yang berfungsi sebagai bagian penguat dan helaian ini dapat berupa metalik atau nonmetalik.

e.       Lightpack

Desain Lightpack merupakan desain yang sederhana dimana beberapa serat optik dipasang bersama-sama dengan bahan pengikat dalam satu unit.

sesuai dengan konstruksinya, kabel fiber optic dibedakan menjadi :

1.       Kabel Duct

2.       Kabel Bawah Tanah

3.       Kabel atas tanah

4.       Kabel Rumah

Sedangkan spesifikasi dari kabel serat optic untuk menentukan kualitas sebuah kabel dapat terlihat dari beberapa parameter, yaitu :

a.        Fibre bending (tekukan Serat)

b.       Cable bending (tekukan kabel)

c.        Tensile Strength ( kekuatan tekanan)

d.       Crush (keretakan)

e.       Impact ( beban maksimal yang dapat ditahan fiber optic)

f.         Cable torsion

Pada table dibawah ini terlihat jarak repeater yang dibutuhkan untuk melewatkan cahaya dalam single mode dan multi mode fiber optic

Table 2.1

Adapaun empat klasifikasi dasar dalam pembangunan jaringan serat optik

a. Long Haul trunk biasa digunakan untuk jaringan telepon panjangnya kira – kira 1500 km, kapasitasnya tinggi.
b. Metropolitan trunk : memiliki panjang kira – kira 12 km dan memiliki dan memiliki kurang lebih 100.000 saluran.
c. Rural exchange trunk :  memiliki panjang sirkuit berkisar antara 40 sampai 160 km, menghubungkan daerah perkotaan dan pedesaan, dan memiliki saluran suarakurang dari 5000.
d. Subcriber loop local area network : adalah serat yang langsung menghubungkan stasiun sentral secara langsung ke pelanggan.

Dalam standarisasi penggunaannya kabel serat optic yang sudah terpasang patc cord diberikan warna yang menjadi spesifikasinya seperti terlihat pada table dibawah ini :

Table 2.2

warna jacket	artinya
kuning	serat optik single mode
orange	serat optik multi mode
aqua	Optimal laser 10 giga 50/125 mikrometer serat optik multi-mode
abu-abu	Kode warna serat optik multi-mode, yang tidak digunakan lagi
biru	Kadang masih digunakan dalam model perancangan

Sedangkan warna untuk konektor dapat dijelaskan pada table 2.3 di bawah ini

Table 2.3

warna konektor	arti fisik
biru	Physical Contact (PC), 0°
hijau	Angle Polished (APC), 8°
hitam	Physical Contact (PC), 0°
abu-abu, krem	Physical Contact (PC), 0°
putih	Physical Contact (PC), 0°
merah

Sedangkan untuk mengenali kabel serat optic biasanya diatas kabel serat optic diberi tanda pengenal yaitu

1. Nama pabrik pembuat

2. Tahun pembuatan

* Tipe serat optik :

- SM = Single Mode

- GI = Graded Indeks

- SI = Step Index

* Pemakaian kabel optik :

- D = Duct

- A = Aerial

- B = Buried

- S = Submarine

- I = Indoor

* Jenis kabel optik :

- LT = Loose tube

- SC = Slotted core

- TB = Tight Buffered

* Struktur penguat :

- SS = Solid Steel Core

- WS = Standred Wire Steel

- GRP = Glass Reinforced Plastik

Panjang tanda pengenal kabel termasuk nama pabrik dan

tahun pembuatan adalah satu meter.

Contoh: SM-D-LT SS 6-3X2 2Q

Beberapa komponen yang digunakan dalam jaringan serat optic adalah

1.       Serat Optik

Serat optic adalah suatu kabel yang terbuat dari SiCl₄ yang berfungsi untuk menghantarkan cahaya yang mengandung informasi dengan kecepatan yang sangat tinggi ke receiver. Dalam pembuatan serat optic terdiri dari tiga tahapan, yaitu :

a.       Membuat perform kaca

Dalam tahap ini merupakan suatu proses kimia yang dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satu diantaranya adalah proses Modified Chemical Vapor Deposition (MCPD) yang ditemukan oleh AT&T laboratories. Dalam proses MCPD ini oksigen digelembungkan dengan larutan silicon klorit (SiCl₄), geranium clorit (GeCl₄) beserta bahan kimia lainnya. Ketepatan campuran menentukan bentuk fisika dan sifat serat optic (indeks bias, koefisien pengembangan, titik didih, dll). Langkah selanjutnya tahap MCPD adalah dengan menghubungkan uap gas kedalam silicon sintetis atau tabung kuarsa dalam mesin bubut khusus, sewaktu mesin berputar suatu obor pemanggang digerakkan naik turun di luar tabung. Sehingga diperoleh selongsong pembungkus yang tetap.

b.        Drawing serat optic dari perform

Tahap ini merupakan sebuah tahapan dimana selengsong perform dimasukkan ke dalam menara drawing serat optic. Selongsong mendapat suhu yang lebih rendah di dalam tungku grafit (1900⁰C - 2200⁰C) sehingga ujungnya mencair sampai gumpalan lelehan jatuh karena gravitasi. Selagi jatuh akan mendingin dan membentuk benang. Operator kemudian memasang elaian benang melalui rangkanian cangkir pembungkus dan oven sinar ultraviolet diatas kumparan traktor. Mekanisme traktor secara perlahan menarik serat optic dari selongsong perform yang panas dan dikontrol secara tepat dengan menggunakan laser micrometer untuk mengukur diameter serat optic. Serat optic ini ditarik dengan kecepatan 10-20 m/ detik. Dan biasanya kumparan hanya memuat kurang dari 2,2 Km serat optic.

Gambar 2. 1 proses MCVD

c.        Pengetesan serat optic

Untuk pengetesan serat optic ini bertujuan untuk memasatikan kualitas fiber optic yang dihasilkan. Adapun beberapa criterianya adalah :

1.       Penguatan daya rentang harus bertahan pada tekanan 10000 atm

2.       Indeks bias àpenentuan numerical aperture untuk kerusakan menjaga optic

3.       Geometri serat optic à diameter inti, besarnya pembungkus, dan keseragaman diameter jacket

4.       Ketipisan à penentuan luas

5.       Kapasitas informasi yang dibawa à bandwidth

6.       Disperse cahaya

7.       Pengesetan jangkauan suhu dan kelembaban

8.       Ketergantungan suhu pada ketipisan

9.       Kemampuan untuk menghantarkan cahaya dibawah air.

Dalam proses pembuatan serat optic terdapat beberapa cara lainnya yaitu proses Outside Vapor deposition (OVD) yang digunakan oleh cornig glass work, proses vapor Axial Deposition (VAD) yang digunakan di jepang. Sedangkan proses yang sering digunakan oleh perusahaan Philips di Eindhoven Belanda menggunakan Plasma Chemical – Vapor Deposition (PCVD).

2.       Transmitter

Transmitter pada dasarnya mengubah input sinyal listrik kedalam modulasi cahaya. Peralatan yang paling umum digunakan adalah Light emitting Dioda (LED) dan Laser Dioda (LD).

Beberapa perbedaan antara LED dengan LD adalah :

LD

a.        Dapat menghasilkan tenaga yang lebih besara dibandingkan LSD

b.       Sangat mudah berubah suhu

c.        Lebih mahal

d.       Panjang gelombang yang digunakan adalah 850 nm, 1300 nm dan 1550 nm (inframerah)

e.       Kecepatan beberapa ribuan MHz

Gambar 2.2 Laser Dioda

LED

a.        Area pancaran yang relative besar

b.       Digunakan untuk transmisi jarak pendek

c.        Lebih ekonomis

d.       Output cahaya lebih stabil dengan lingkungan sekitar

e.       Output cahaya sangat linier sebanding dengan input arus listrik

f.         Kecepatan beberapa ratus MHz.

Dalam memasukkan cahaya kedalam suatu serat terdapat dua metode yaitu : dengan penguciran dan yang kedua dengan menempelkan ujung serat optic pada LED atau LD. Pada proses penempelan ini sejumlah cahaya yang masuk kedalam serat optic akan dipengaruhi empat factor, yaitu :

a.        Intensitas LD dan LED

b.       Area permukaan cahaya

c.        Sudut penerimaan serat

d.       Kehilangan karena pembiasan dan perambata.

     Gambar 2.3 : LED

Didalam pemilihan jenis transmitter yang digunakan harus mempertimbangkan beberapa hal yaitu :

a.        Dimensi fisik harus sesuai dengan ukuran kabel serat optic yang digunakan

b.       Sumber cahaya haru dapat membangkitan tenaga optic yang cukup sehingga BER yang diinginkan bertemu

c.        Efisiensi cahaya yang tinggi

d.       Sumber optic harus cukup linier untuk menjaga generasi harmonis dan distorsi intermodulasi

e.       Harus mudah dimodulasi

f.         Ukuran yang ringan, kecil, murah dan dapat diandalkan

3.       Konektor

Konektor optic merupakan salah satu perlengkapan kabel serat optic yang berfungsi sebagai penghubung serat. Terdapat beberapa jenis konektor yang digunakan yaitu konektor SMA yang merupakan jenis single mode fibers. Jenis kedua dari konektor yaitu konektor ST yang sering digunakan untuk komunikasi dengan loss kurang dari 1 dB (20%) per KM. konektor ST dapat digunakan untuk single mode fibers ataupun multimode fibers

Gambar 2.4 : jenis konektor Fiber optic

a.        FC (Fiber Connector): digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang dapat diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat lain, akurasinya tidak akan mudah berubah.

b.       SC (Subsciber Connector): digunakan untuk kabel single mode, dengan sistem dicabut-pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel, dan dapat diatur secara manual serta akurasinya baik bila dipasangkan ke perangkat lain.

c.        ST (Straight Tip): bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk kabel multi mode maupun single mode. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut.

d.       Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan.

e.       D4: konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya.

f.         SMA: konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya.

g.        E200

Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil:

1.       LC

2.       SMU

3.       SC-DC

4.       Regenerator

Regenerator berfungsi untuk menaikkan sinyal cahaya yang turun setelah melewati jarak jauh seperti bawah laut. Sebuah regenerator optic terdiri dari serat optic dengan jacket khusus yang terdoping.

5.       Receiver

                Pada dasarnya Receiver Optik berfungsi untuk mengubah modulasi cahaya yang dating dari serat optic ke bentuk asalnya. Komponen Receiver menyediakan dua fungsi yaitu :

a.        Receiver harus sensitive dalam mendeteksi cahaya yang dipasangkan dalam kabel serat optic

b.       Receiver harus menguraikan modulasi cahaya untuk menentukan identitas biner yang mewakilinya.

Sehingga secara umum receiver yang sempurna harus memiliki daya deteksi yang tinggi yang dapat mendeteksi sinyal optic tingkat rendah yang datang dari kabel serat optic. Selain itu receiver yang digunakan harus memiliki bandwidth yang tinggi atau waktu kenaikan yang cepat sehingga dapat menanggapi dengan cepat dan menguraikan sebuah sinyal cahaya dengan modulasi data digital dengan kecepatan cahaya yang tinggi. Dalam hal ini terdapat dua jenis struktur fotodioda yang sering digunakan dalam receiver, yaitu :

a.        Poitive instrinsic Negative (PIN)

b.       Avalanche Photo Diode (APD)