Proposal Tugas Akhir.q Repaired)

Analisis Minimalisasi Rugi-Rugi Pada Media Transmisi Serat Optik

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi telekomunikasi sekarang ini mengalami kemajuan sangat cepat. Ini diakibatkan adanya permintaan dan peningkatan kebutuhan akan informasi, yang terus memacu para pengembang dalam memberikan suatu sistem yang handal dan efisien, baik dari segi kualitas maupun kuantitas dalam arti bahwa sistem tersebut dapat menyalurkan informasi ke manapun juga tanpa membutuhkan waktu yang lama. Semakin beragamnya layanan informasi, tuntutan kehandalan jaringan yang memadai, dan persaingan antar pemberi layanan telekomunikasi yang semakin ketat berakibat pada meningkatnya tuntutan sistem transmisi yang memiliki kapasitas bandwidth besar dan kualitas tinggi. Antisipasi kebutuhan bandwidth yang besar ini telah diupayakan dengan meningkatkan kualitas media transmisi yang digunakan, di antaranya dengan menggunakan serat optik. Serat optik digunakan sebagai media transmisi pilihan, karena memiliki beberapa keunggulan, antara lain : memiliki bandwidth yang besar, redaman transmisi kecil, ukuran kecil, dan tidak terpengaruh oleh gelombang elektromagnetik. Pada proposal tugas akhir ini, akan dilakukan pengkajian dalam menganalisis dan meminimalisasi rugi-rugi pada media transmisi serat optik yang diakibatkan oleh rugirugi yang timbul dari bahan serat optik itu sendiri dan rugi-rugi yang ditimbulkan akibat penggunaan serat optik itu sebagai media transmisi. 1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan pada tugas akhir ini, yaitu : 1. Bagaimana prinsip transmisi serat optik. 2. Apa yang dimaksud dengan rugi-rugi pada media transmisi serat optik. 3. Apa penyebab terjadinya rugi-rugi pada media transmisi serat optik. 4. Bagaimana cara mengetahui rugi-rugi pada serat optik. 5. Bagaimana langkah meminimalisasi rugi-rugi yang diperoleh.Proposal Tugas Akhir Teknik Elektro

1


1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian adalah untuk menganalisis dan meminimalisasi rugi-rugi yang timbul pada media transmisi serat optik berdasarkan pengamatan dan perhitungan. 1.4 Luaran Yang Diharapkan Diharapkan melalui kegiatan penelitian dalam rangka penyusunan tugas akhir ini, dapat menghasilkan acuan maupun pedoman dalam bentuk karya tulis untuk menganalisis secara ilmiah rugi-rugi yang timbul pada media transmisi serat optik dan cara meminimalisasi rugi-rugi tersebut. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah untuk: 1. Mengetahui prinsip kerja pemantulan cahaya pada transmisi serat optik. 2. Mengetahui penyebab rugi-rugi yang terjadi pada media transmisi serat optik. 3. Mendapatkan solusi untuk meminimalisasi rugi-rugi yang timbul pada media transmisi serat optik. 4. Para pemberi jasa layanan telekomunikasi khususnya teknisi dilapangan bisa lebih mudah mengetahui jenis-jenis rugi-rugi pada media transmisi serat optik. 5. Menjadi referensi bagi perusahaan pemberi layanan jasa telekomunikasi.

Proposal Tugas Akhir Teknik Elektro

2


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Cahaya Cahaya merupakan gelombang transversal. Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 x 108 m/s. Sifat-sifat cahaya, yaitu : 1. Dapat mengalami pemantulan (refleksi) 2. Dapat mengalami pembiasan (refraksi) 3. Dapat mengalami pelenturan (difraksi) 4. Dapat diuraikan (dispersi) 5. Dapat diserap arah getarnya (polarisasi) 6. Bersifat sebagai gelombang dan partikel. Cahaya yang dipancarkan sumber cahaya akan merambat ke segala arah dengan lurus. Karena cahaya merambat lurus, dan mengenai benda, maka dibelakang benda tidak akan terkena cahaya dan gelap. Ruang gelap di belakang benda yang terkena cahaya disebut bayang-bayang. 2.1.1 Dispersi Cahaya Dispersi cahaya adalah penguraian warna-warna cahaya. Suatu berkas sinar putih bila melalui prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru dan ungu. Adapun penyebab dispersi cahaya adalah karena setiap warna cahaya memiliki panjang gelombang yang berbeda sehingga sudut biasnya berbeda-beda. 2.1.2 Difraksi Cahaya Difraksi cahaya merupakan lenturan dimana terjadinya peristiwa pematahan gelombang oleh celah sempit sebagai penghalang. Difraksi terjadi dengan kuat bila lebar celah tidak jauh berbeda dengan panjang gelombangnya. 2.1.3 Pemantulan Cahaya (Refleksi) Cahaya sebagai gelombang dapat memantul bila mengenai suatu benda. Pemantulan cahaya dibedakan menjadi 2, yaitu :Proposal Tugas Akhir Teknik Elektro

3


1. Pemantulan teratur, yaitu bila cahaya mengenai permukaan yang datar. 2. Pemantulan baur, yaitu bila cahaya mengenai permukaan yang tidak rata. 2.1.3.1 Hukum Pemantulan Cahaya Bila sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat maka sinar dibiaskan menjauhi garis normal. Sudut i merupakan sudut kritis, yaitu sudut datang yang menyebabkan sudut bias 90 terhadap garis normal. Bila sudut datang lebih besar dari sudut kritis, cahaya tidak dibiaskan melainkan dipantulkan dengan sempurna. Adapun hukum dari pemantulan cahaya yang dikemukakan oleh Willebrord Snellius, yaitu : 1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar. 2. Sudut datang (i) = sudut pantul (r) 2.1.3.2 Sudut Kritis Sudut perambatan sinar cahaya akan bertambah jika sinar memasuki sebuah bahan dengan indeks bias yang lebih kecil. Jika sudut datang sinar (di dalam bahan pertama) menuju bidang perbatasan terus diperbesar, akan tercapai suatu titik dimana sudut bias menjadi 90o dan sinar akan merambat sejajar dengan bidang perbatasan di dalam bahan kedua. Sudut datang yang menyebabkan terjadinya hal ini disebut sebagai sudut kritis. 2.1.3.3 Pemantulan Sempurna (Refleksi) Cahaya sebagai gelombang dapat memantul bila mengenai suatu benda. Cahaya akan dipantulkan apabila : 1. Sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat maka sinar dibiaskan menjauhi garis normal. 2. Sudut i merupakan sudut kritis, yaitu sudut datang yang menyebabkan sudut bias 90 terhadap garis normal. 3. Sudut datang lebih besar dari sudut kritis, cahaya tidak dibiaskan melainkan dipantulkan dengan sempurna. 2.1.4 Pembiasan Cahaya (Refraksi) Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambat cahaya. Pembiasan cahaya terjadi jika cahaya merambat dari suatu medium menembus ke medium lain yang memiliki kerapatan yang berbeda. Misalkan dari udara ke kaca, dari air ke udara dan dari udara ke air.Proposal Tugas Akhir Teknik Elektro

4


2.1.5 Atenuasi Cahaya yang merambat dalam serat optik intensitasnya akan berkurang, pengurangan intensitas ini disebut atenuasi. Atenuasi disebabkan oleh penyerapan cahaya oleh bahan material serat optik serta penghamburan cahaya. Besarnya atenuasi tergantung jarak yang ditempuh dan karakteristik bahan serat optik. 2.2 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 2.1. Skema penyusun serat optik (Keiser, 1991)

Adapun karakteristik pada media transmisi serat optik, yaitu: Ukuran kecil Ringan Lentur Tidak berkarat Rugi-rugi rendah Kapasitas tinggi Bebas induksi Cross Talk rendah Tahan temperatur tinggi Tidak menimbulkan bunga api - Tidak dapat dicabangkan - Tidak menggunakan bahan tembaga - Rapuh.


5


2.3 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 Redaman dari konektor serat optik didefinisikan dengan rumus: A = -10 log [Pout/Pin] Dimana; A = Atenuasi (dB) - Kesalahan letak sudut - Persiapan ujung fiber yang tidak sempurna - Kotoran.

Pin = daya optik sebelum titik koneksi (Watt) Pout = daya optik setelah titik koneksi (Watt) 2.4 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 :


6


dimana : V C n = kecepatan rambat cahaya pada media serat optik = kecepatan rambat cahaya pada ruang hampa = 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. Besarnya nilai NA dapat diperoleh dengan rumus:

dimana : NA = Numerical Aperture = sudut cahaya yang masuk dalam serat optik > n2 = indeks bias cladding

n1 = indeks bias core

Gambar 2.2 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 :


7


- 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 ketidakhomogenan materi yang terdapat dalam serat optik tersebut yang mempunyai sifat menghamburkan suatu berkas cahaya. e. Pemantulan Fresnel Berkas cahaya yang datang tegak lurus pada suatu bidang permukaan yang merupakan batas antara udara (n 0 = 1) dengan inti serat optik. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut: 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.

2.5 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.Proposal Tugas Akhir Teknik Elektro

8


2.5.1 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:

dimana; S = Rugi-rugi Rayleigh (dB) = Koefisien kemampatan isothermis bahan (7.10-11 m2/N) n kb Tf = Indeks bias inti (1.46) = konstanta Boltzman (1.38 x 10-23Joule/oK) = suhu dimana fluktuasi kerapatan melebur dalam glass (1400 oK) = panjang gelombang (m)

2.5.2 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.


9


Gambar 2.3 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) 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.

Gambar 2.4 Penggandengan ragam (Mode Coupling)

Rugi-rugi (Loss) penggandengan ragam secara umum sebagai berikut:(1)

Maka: L = -10 Log dimana; Pin Pout atau L = -10 LogProposal Tugas Akhir Teknik Elektro (3) (2)

= Daya yang dimasukkan ke dalam serat optik (Watt) = Daya yang dipancarkan oleh sumber cahaya (Watt) = Efisiensi penyambungan

10


Dengan;

[dimana; L = Rugi-rugi (dB)

[

( ) ]]

(4)

d = lebar antara sambungan ( m) a = lebar kabel fiber (cm) = 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. 2.6 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 receiverProposal Tugas Akhir Teknik Elektro

11


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. 2.7 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). 2.8 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)


12


Gambar 2.5 Visual Loss 1

Gambar 2.6 Visual Loss 2


13


Gambar 2.7 Tampilan OTDR


14


BAB III

GAMBARAN UMUM RENCANA PENELITIAN

3.1 Metode Pelaksanaan Penelitian Rencana penelitian akan dilaksanakan di PT Telekomunikasi Indonesia pada Area Network Makassar untuk sentral Balaikota. Pada kegiatan penelitian akan dilakukan pengamatan pada alat yang bertugas memantau jejak serat optik dari transmitter menuju ke receiver untuk mengamati loss ataupun rugi-rugi yang timbul sepanjang media serat optik yang terpakai. Pada kegiatan penelitian juga akan dilakukan analisis terhadap rugi-rugi pada media transmisi serat optik yang diakibatkan oleh rugi-rugi yang timbul dari bahan serat optik itu sendiri dan rugi-rugi yang ditimbulkan akibat penggunaan serat optik itu sebagai media transmisi. Adapun langkah-langkah pelaksanaan kegiatan penelitian adalah sebagai berikut. 3.1.1 Konsultasi Dosen Pembimbing Sharing dengan dosen pembimbing seputar kegiatan penelitian akan dilaksanakan. 3.1.2 Pengkajian Mencermati potensi-potensi penunjang penelitian. 3.1.3 Observasi Mengamati loss ataupun rugi-rugi pada alat yang bertugas memantau jejak saluran transmisi serat optik dari transmitter menuju receiver. 3.1.4 Analisis Data Menganalisis jenis dan besarnya rugi-rugi yang terjadi pada media transmisi serat optik sebagai objek penelitian. 3.1.5 Studi Pengukuran dan Perhitungan Melakukan pengukuran dan perhitungan dengan menggunakan program simulasi fiber optik dan rumus-rumus secara teoritis pada rugi-rugi tansmisi serat optik.


15


3.1.6 Analisis Perbandingan Melakukan perbandingan antara hasil analisisis data dengan hasil data yang diperoleh dengan studi pengukuran dan perhitungan untuk memperoleh pendekatan nilai relatif. 3.1.7 Analisis Minimalisasi Rugi-rugi pada Media Transmisi Serat Optik Pada pembahasan ini, akan digunakan nilai dari data hasil analisis perbandingan untuk mencermati besarnya data rugi-rugi ataupun loss yang ada lalu meminimalisasi rugi-rugi pada media transmisi serat optik tersebut.

3.2 Jadwal Kegiatan Penelitian Kegiatan penelitian akan dilaksanakan selama lima bulan. Adapun jadwal pelaksanaan kegiatan penelitian adalah sebagai berikut.

Kegiatan

Bulan Ke-1 Bulan Ke-2 Bulan Ke-3 Bulan Ke-4 Minggu Ke- Minggu Ke- Minggu Ke- Minggu Ke1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Bulan Ke-5

Konsultasi Dosen Pembimbing Pengkajian Observasi Analisis Data Observasi Studi Pengukuran & Perhitungan Analisis Perbandingan Analisis Minimalisasi RugiRugi Pada Media Transmisi Serat OptikTabel 3.1 Jadwal Kegiatan Penelitian

H A S I L


16


DAFTAR PUSTAKA

Keiser, Gerd. 1991. Optical Fiber Communication. McGraw-Hill Book :Singapore.

Kusuma Endy, 2008. Analisa Redaman Serat Optik Terhadap Kinerja Sistem Komunikasi Serat. http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12664-Paper.pdf.

Tanggal akses 22 april 2012.

Andriani

Evi,

2010.

Rugi-rugi

pada

Serat

Optik. Tanggal

http://eviandrianimosy.blogspot.com/2010/03/rugi-rugi-pada-serat-optik.html. akses 22 April 2012.


17

Documents

Proposal Tugas Akhir.q Repaired)