Sistem Komunikasi (SKSO)

Apa Itu SKSO

SKSO adalah sistem komunikasi dimana pengiriman dan penerimaan sinyal menggunakan sumber optik dan detektor optik, dengan serat optik sebagai media transmisi, dan menggunakan panjang gelombang cahaya 850 nm, 1300 nm, dan 1550 nm.

Komponen SKSO :

• Sumber Optik (Light Source)

• Media Transmisi (fiber optik)

• Detektor Optik (Photo Detector)

• Repeater (atau penguat optik)

Sumber Optik (Light Source)

Berfungsi sebagai pengubah besaran sinyal listrik (elektris) menjadi sinyal cahaya (optik), atau biasa disebut elektrical to optical converter

Ada 2 jenis sumber optik, yaitu :

1. LED (Light Emitting Diode)

• Merupakan dioda semi konduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme emisi spontan.

• Ada 2 jenis LED yaitu : 

• Surface Emitting LED

• Edge Emitting LED (untuk trafik tinggi)

• LED mengubah besaran arus menjadi besaran cahaya.

2. LASER (Light Amplification by Simulated Emission of Radiation)

• Merupakan dioda semi konduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme pancaran emisi terstimulasi

• Cahaya yang dipancarkan laser bersifat kohern, laser juga memiliki lebar spektral yang lebih sempit sampai dengan 1 nano meter

Media Transmisi

Berfungsi untuk menyalurkan gelombang cahaya dari pengirim (Transmiter/TX) menuju penerima (Receiver/RX).

Media transmisi pada SKSO adalah fiber optik. 

Detektor Optik (photodetector)

• Berfungsi untuk mengubah variasi intensitas optik atau cahaya menjadi variasi arus listrik, atau biasa disebut sebagai optical to electrical converter.

• Ada dua komponen dalam penerima optik (Optical Receiver), yaitu :

• Diode PIN (Positive Intrinsic Negative) atau APD (Avalanche Photo Diode)

• EC (Electrical Circuit)

Optical amplifier dan repeater

• Optical amplifier dan repeater digunakan jika daya yang dikirimkan dari light source tidak mencukupi untuk mencapai detektor optik yang disebabkan oleh loss atau redaman pada saluran kabel serat optik.

• Sebagai pendekatan, optical amplifier dan repeater biasanya digunakan jika jangkauan kabel lebih dari 60 km.

• Salah satu optical amplifier yang berperan penting pada sistem telekomunikasi optik adalah EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), terutama untuk transmisi jarak jauh atau jaringan backbone.

• Untuk mengantisipasi kehilangan daya, in-line amplifier ditempatkan pada saluran transmisi. Pada aplikasi ini, EDFA dapat mendukung penguatan sinyal dengan gain yang besar, baik untuk menguatkan sinyal dengan sistem transmisi panjang gelombang tunggal ataupun transmisi berbasis WDM (wavelength division multiplexing).

Propagasi cahaya dalam serat

Cahaya merambat dalam suatu medium fiber optik dengan 3 cara, yaitu :

• Merambat lurus

• Dipantulkan

• Dibiaskan

Sifat perambatan cahaya :

• Cahaya yang bergerak dari medium dengan indeks bias kecil (tipis) ke medium dengan indeks bias yang lebih besar (padat) maka akan bergerak mendekati sumbu tegak lurus (garis normal). Dalam hal ini sudut datang lebih besar daripada sudut bias. Fenomena ini tidak digunakan dalam sistem transmisi optik.

• Cahaya yang bergerak dari medium dengan indeks bias besar (padat) ke medium dengan indeks bias yang lebih kecil (tipis) maka akan bergerak menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal).  Dalam hal ini sudut datang lebih kecil daripada sudut bias. Fenomena ini yang digunakan dalam transmisi serat optik. 

Sudut kritis & pantulan dalam total 

• Apabila sudut datang diperbesar maka cahaya akan dibiaskan semakin menjauhi garis normal. Apabila sudut datang diperbesar lagi dan menghasilkan sudut bias sebesar 90 derajat, atau cahaya bias merambat sejajar permukaan, maka sudut datang inilah yang disebut dengan sudut kritis (critical angle).

• Apabila sudut datang diperbesar lagi maka cahaya akan dipantulkan, yang akan menghasilkan total internal reflection (pantulan dalam total). Kondisi inilah yang diinginkan dalam pengiriman sinyal menggunakan fiber optik, yaitu sinyal dikirimkan secara memantul-mantul di dalam core yang dibatasi oleh cladding sebagai waveguide.

• Jadi dalam teknologi transmisi optik ada dua persyaratan yang harus dipenuhi agar sinyal bisa terkirim, yaitu indeks bias core selalu dibuat lebih besar daripada indeks bias cladding dan sudut datang harus lebih besar daripada sudut kritis.

Refractive Index (Indeks bias)

Bila gelombang cahaya merambat melalui suatu mediam (tidak dalam vacuum) maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacuum.

     

Dimana:

c = kecepatan cahaya dalam vacuum (3 x 108 m/s).

n = refractive index (index of refraction) atau indeks bias.

V = kecepatan rambat cahaya dalam material.

Mode Perambatan Cahaya

• Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejumlah lintasan yang berbeda. Lintasan cahaya yang berbeda-beda ini disebut mode.

• Ukuran diameter core menentukan jumlah mode yang ada dalam suatu serat optik.

• Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode disebut serat optik multimode.

• Serat optik yang mempunyai hanya satu mode saja disebut serat optik single mode. Serat optik single mode memiliki ukuran core yang lebih kecil.

Jenis serat optik 

Ada tiga jenis serat optik yang dibedakan berdasarkan mode, yaitu :

• Step Index Multi Mode

• Graded Index Multi Mode

• Step Index Single Mode 

Parameter transmisi optik 

Numerical Aperture (NA)

• Numerical Aperture merupakan parameter yang merepresentasikan sudut penerimaan maksimum dimana berkas cahaya masih bisa diterima dan merambat di dalam core.

• Sudut penerimaan ini dapat beraneka macam tergantung kepada karakteristik indeks bias core dan cladding. Jika sudut datang berkas cahaya lebih besar dari NA atau sudut kritis maka berkas tidak akan dipantulkan kembali ke dalam core melainkan akan menembus cladding dan akan keluar dari core.

• Semakin besar NA maka semakin banyak jumlah cahaya yang diterima oleh core. Akan tetapi sebanding dengan kenaikan NA menyebabkan lebar pita berkurang, dan rugi penyebaran serta penyerapan akan bertambah. Oleh karena itu, nilai NA besar hanya baik untuk aplikasi jarak-pendek dengan kecepatan rendah. 

Redaman

• Redaman (attenuation) serat optik merupakan karakteristik penting yang harus diperhatikan mengingat kaitannya dalam menentukan jarak pengulang (repeater), jenis pemancar dan penerima optik yang harus digunakan.

• Redaman serat biasanya disebabkan oleh karena penyerapan (absorption) energi sinyal oleh bahan, efek penghamburan (scattering) dan pengaruh pembengkokan (bending). 

• Semakin besar redaman berarti semakin sedikit cahaya yang dapat mencapai detector, dengan demikian semakin pendek kemungkinan jarak antar pengulang.

Dispersi

Dispersi adalah pelebaran pulsa yang terjadi ketika sinyal merambat melalui sepanjang serat optik. Dispersi akan membatasi lebar pita (bandwidth) dari serat. 

Dispersi yang terjadi pada serat secara garis besar ada dua yaitu :

• Dispersi Modal (hanya terjadi pada serat optik multi mode).

• Dispersi Chromatic (terjadi pada semua jenis serat optik).

Dispersi chromatic yaitu dispersi yang disebabkan oleh :

• Dispersi material.

• Dispersi wavegiude. 

Kabel serat optik

Penempatan core dalam kabel :

Dilihat cara penempatan core di dalam kabel, ada 2 (dua) jenis kabel optik, yaitu:

• Jenis  pipa longgar (loose tube)

• Serat optik ditempatkan di dalam pipa longgar (loose tube) yang terbuat dari bahan PBTP (Polybutylene terepthalete) serta berisi jelly.

• Sampai saat ini sudah banyak digunakan kabel serat optik dengan kapasitas 6, 8, 12, dan 24 loose tube dengan kapasitas per loose tube dar 2 core sampai dengan 12 core.

• Jenis alur (slot)

• Serat optik ditempatkan pada alur (slot) di dalam silinder yang terbuat dari bahan PE (polyethylene).

• Di Jepang sudah membuat kabel jenis slot dengan kapasitas 1000 serat dan 3000 serat. 

Konstruksi kabel serat optik

Dilihat dari konstruksinya (pemasangannya) kabel optik terdiri dari :

• Kabel Duct

• Kabel Tanah Tanam Langsung

• Kabel Atas tanah

• Kabel Rumah

Pengertian Redaman

Redaman adalah menurunnya daya dari pemancar sampai ke penerima. Redaman fiber optik adalah sistem optik yang mengurangi listrik sinyal optik. Ini digunakan untuk mengurangi kekuatan optik masuk dan menghindari distorsi yang dipicu oleh penerima optik karena daya optik masuk yang kokoh.

Penyebab Redaman Fiber Optik

• Faktor Intrinsik, yaitu faktor yang berasal dari sifat dan karakteristik dari serat itu sendiri, termasuk faktor pabrikan.

• Faktor Ekstrinsik, yaitu faktor yang terjadi dari luar karakteristik serat optik, atau faktor karena instalasi kabel serat optic yang dilakukan oleh teknisi yang termasuk.

Salah satu penyebab terjadinya redaman adalah kabel serat optic itu sendiri. Redaman yang terjadi pada kabel serat optik disebabkan oleh beberapa faktor yaitu :

Beberapa faktor yaitu :

a. Penyerapan (Absorption)

Serat optik dibuat dengan cara memanaskan bahan dasar kaca pada suhu yang sangat tinggi. Namun demikian mungkin masih terdapat molekul – molekul air yang terperangkap di dalam core serat optic pada saat pembuatan.

Apabila cahaya yang distransmisikan melewati molekul – molekul air ini maka cahaya tersebut akan diserap sehingga menyebabkan redaman (loss).

b. Penghamburan (Scattering)

1. Rayleigh scattering ketidaksempurnaan dalam pembuatan serat optik menyebabkan masih ada facet – facet (retak) pada core. Apabila cahaya yang ditransmisikan melewati facet ini maka akan dihamburkan (dipantulkan atau dibiaskan) sehingga menyebabkan loss.

Cahaya yang merambat di dalam core tidak teratur sehingga terjadi penghamburan Rayleigh di sepanjang serat.

Micro bending & core size variation

Ketidaksempurnaan pembuatan serat optic juga menyebabkan lekukan kecil pada core, yang disebut micro bending. Jika cahaya mengenai lekukan ini maka akan dihamburkan sehingga menyebabkan loss. Ketidaksempuraan pembuatan serat optik juga memungkinkan ukuran diameter core tidak sama ( core size variation) di sepanjang serat, sehingga apabila disambungkan akan menyebabkan loss.

micro bending & core size variation

Un-centered core

Ketidaksempurnaan pembuatan serat optic juga memungkinkan core tidak berada di sumbu serat atau diameter core tidak bulat (non-circular). Apabila kedua serat yang memiliki core tidak berada pada sumbu serat (un-centered) dan core tidak bulat tersebut disambungkan maka akan menimbulkan redaman (loss)

link ppt https://docs.google.com/presentation/d/1VLpqGplnKKbG6sv5-PMSWByZj6IsghAZ/edit?usp=sharing&ouid=114379155683871193438&rtpof=true&sd=true

Abyan #SMK Telkom Malang