Sistem Komunikasi Serat Optik

1.Pengertian Sistem Komunikasi Serat Optik
Sistem Komunikasi Serat Optik adalah sistem komunikasi yang dalam pengiriman dan penerimaan sinyal menggunakan sumber optik, detektor optik, dan serat optik dan dengan panjang gelombang cahaya 850 nm, 1310 nm dan 1550 nm.
Yang memiliki fungsi sebagai berikut :
1. Arah Kirim
a. Memperbaiki dan menggabungkan sinyal-sinyal input.
b. Mengubah sinyal listrik/elektris menjadi sinyal optik cahaya.
2. Arah Terima
a.Mengubah sinyal optik/cahaya menjadi sinyal listrik/elektris.
b.Memperbaiki dan memisahkan sinyal-sinyal input.

2.Konfigurasi Sistem
Sistem Komunikasi Serat Optik terdiri dari :
a.Pemancar optik (Optical Transmitter)
1)LED (Light Emitting Diode) atau Diode LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
2)EC (Electrical Circuit)
b Serat optik sebagai media (Optical Fiber)
Dibuat dari serat kaca dengan ukuran diameter mikro meter.
c Penerima Optik (Optical Receiver)
1)Diode PIN (Positive Instrinsic Negative) atau APD (Avalanche Photo Diode)
2)
3)EC (Electrical Circuit)

Gambar 3.1 Konfigurasi sistem serat optik

3. Sumber Cahaya Optik
Sumber cahaya optik adalah bagian yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Sumber cahaya optik juga disebut sebagai pemancar optik. Sumber-sumber cahaya untuk optik bekerja sebagai pemancar- pemancar cahaya dan karena itu harus memenuhi beberapa persyaratan yang diperlukan untuk tujuan ini.
Cahaya haruslah sedekat mungkin bersifat monochromatis (berfrekuensi tunggal).Kebanyakan sumber cahaya adalah tidak berfrekuensi tunggal, melainkan memancarkan cahaya pada beberapa frekuensi pada sebuah jalur atau bagian dari spektrum, yang mungkin cukup lebar. Beberapa sumber seperti lampu ionisasi gas, dioda-dioda yang memancarkan cahaya (light emitting diode = LED) dan laser, memancarkan cahaya dalam bagian spektrum yang jauh lebih sempit. Tetapi bahkan sumber-sumber ini pun tidak bersifat monochromatis sepenuhnya, karena masih juga memancar pada beberapa frekuensi pada jalur yang sempit.
Pemancar-pemancar tersebut harus mempunyai suatu keluaran cahaya yang 
berintensitas tinggi, sehingga dapat dipancarkan energi yang cukup untuk mengatasi rugi-rugi yang dijumpai dalam transmisi di sepanjang fiber.
Sumber-sumber cahaya juga harus mampu untuk dimodulasi dengan mudah. Serta pemancar-pemancar cahaya tersebut haruslah kecil, ringkas (compact), dan dapat dengan mudah digandengkan ke serat.
Komponen yang banyak dipakai sebagai sumber cahaya :
a.LED (Light Emitting Diode)
Karakteristik :
1) Umumnya memakai kabel serat optik multimode.
2) Sirkit lebih sederhana.
3) Harganya lebih murah.
4) Cahaya yang dipancarkan LED bersifat tidak koheren yang akan menyebabkan dispersi chromatic sehingga LED hanya cocok untuk transmisi data dengan bit rate rendah sampai sedang (Untuk komunikasi berkecepatan < 200 Mb/s).
5) Daya keluaran optik LED adalah -30 ~ -10 dBm.
6) LED memiliki lebar spectral (spectral width) 30–50 nm pada panjang gelombang 850 nm dan 50–150 nm pada panjang gelombang 1310 nm.
b. Diode LASER (Light Amflification by Stimulated Emission of Radiation)
Karakteristik :
1)Umumnya menggunakan kabel optik single mode.
2)Response time < 1 nano detik.
3)Cahaya yang dipancarkan oleh dioda laser bersifat koheren.
4)
5) Diode laser memiliki lebar spektral yang lebih sempit (~1 nm) jika dibandingkan dengan LED sehingga dispersi chromatic dapat ditekan.
6)Diode laser diterapkan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi (Untuk komunikasi berkecepatan diatas 200 Mb/s)
7)Daya keluaran optik dari diode laser adalah 0 ~ 10 dBm.
8)Karakteristik arus kemudi daya optik diode laser tidak linier.
9)Kinerja (keluaran daya optik, panjang gelombang, umur) dari diode laser sangat dipengaruhi oleh temperatur operasi.
4. Detektor Optik
Detektor Optik atau photodetektor disebut sebagai penerima. Photodetektor berfungsi mengubah sinyal optik/cahaya menjadi sinyal listrik. Karena perangkat ini berada di ujung depan dari penerima optik maka photodetektor harus memiliki kinerja yang tinggi. Persyaratan kinerja yang harus dipenuhi oleh photodetektor meliputi:
1.memiliki sensitivitas tinggi.
2.memiliki lebar bidang atau kecepatan response/tanggapan yang cukup untuk mengakomodasi bit rate data yang diterima.
3.hanya memberikan noise tambahan minimum.
4.tidak peka terhadap perubahan suhu.
Photodetektor yang digunakan :
a. Diode PIN
1)Time response lebih lambat
2)Kecepatan tinggi
3)Tegangan yang dipakai rendah

b. Avalanche Photo Diode (APD)
1)Time response lebih cepat/sensitivitas tinggi
2)Internal noise besar
3)Lebih sensitif terhadap perubahan temperature

I. Sejarah Serat Optik
Berikut adalah sejarah ringkas serat optik :
1870-an, Claude Chappe membangun telegraph optik di Perancis, dengan jarak 230 km berupa manusia yang memberi sinyal dari atas serangkaian menara.
1870, John Tyndall, English Natural Philosopher, mendemonstrasikan prinsip pembimbingan cahaya melalui pantulan internal.
1880, Alexander Graham Bell membuat sistem komunikasi photophone.
1950-an, Brian O’Brien dan Narinder S. Kapany berhasil membuat serat yang dapat mentransmisikan image dan digunakan sebagi fiberscope (alat kedokteran untuk melihat bagian dalam tubuh manusia).
1957, Gordon Gould, menjelaskan LASER sebagai sebuah sumber cahaya intens
1960, Charles Townes mendemonstasikan Helium Neon LASER
1966, Charles Kao dan Charles Hockham, membuat teori bahwa serat optik dengan redaman hingga 20 dB/km dapat dibuat dengan memurnikan bahan pembuat serat optik.
1970, Robert Maurer membuat serat optik pertama dengan redaman di bawah 20 dB/km dan 1972, serat optik 4 dB/km dibuat dan sekarang, redamannya mencapai 0,2 dB/km

II.
III.Topik Khusus
OTDR Sebagai Alat Ukur Atau Deteksi Jaringan Kabel Serat Optik
1.Pengertian
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) merupakan salah satu perangkat yang digunakan dalam pengujian performansi kabel serat optik dan memungkinkan sebuah link diukur dari satu ujung saja. OTDR menampilkan grafik sebagai ekspresi sebagai hubungan nilai rugi-rugi terhadap fungsi jarak. Analisis OTDR dapat mencakup refleksi konektor, putusnya sambungan fiber, ataupun perbedaan inti. OTDR dapat mendeteksi adanya dan besarnya rugi-rugi, mengevaluasi sambungan serta dapat menentukan letak gangguan yang timbul sepanjang kabel serat optik yang diukur. OTDR memancarkan pulsa cahaya dari sumber dioda laser ke serat optik. Sebagian sinyal akan direfleksikan ke OTDR, sinyal diarahkan melalui sebuah coupler ke detektor optik yang selanjutnya akan mengubahnya menjadi sinyal listrik dan tampil pada layar. Refleksi itulah yang digunakan OTDR untuk pengukuran karekteristik rugi-rugi serat optik.
OTDR diterminasi ke salah satu core serat optik yang ingin diukur pada OTB (Optical Terminating Board), selanjutnya pengukuran pun dimulai. Dalam hitungan detik, akan muncul tampilan kurva pada layar OTDR yang mengekspresikan kondisi sepanjang kabel. Adanya sambungan yang kurang baik dan bending pada kabel ditandai dengan penurunan kurva yang tidak linier. Dan sebaliknya, adanya konektor dan kerusakan (cracking) pada kabel ditandai dengan naiknya kurva secara tajam dan kemudian akan mengalami penurunan lagi. Bila tidak terjadi kerusakan sepanjang kabel yang diukur, maka bentuk gafik akan stabil menurun secara kontinyu dan pada pada ujung tampilan akan naik secara drastis yang berarti bahwa sinyal telah sampai stasiun terminal akhir.

Prosedur Operasi
Pemasangan OTDR ke Sistem
Cara Pemasangan OTDR ke Sistem
Ujung kabel serat optik berakhir di sebuah terminasi, untuk hal tersebut dibutuhkan penyambungan kabel serat optik dengan pigtail serat optik di Optical Termination Board (OTB). Dari OTB kabel serat optik disambung dengan patchcord ke perangkat.

Gambar 4.9 Optical Termination Board (OTB)

Gambar 4.10 Pathcord
Pigtail yang disambungkan ke kabel optik bisa bermacam-macam konektornya, yang paling umum adalah konektor FC. Dari konektor FC di OTB ini kita tinggal menggunakan patchcord yang sesuai untuk disambungkan ke perangkat.
Setelah kabel optik terpasang di OTB dilakukan pengujian end-to-end 
dengan menggunakan Optical Time Domain Reflectometer (OTDR). Dengan OTDR akan didapatkan kualitas kabel, seberapa besar loss cahaya dan berapa panjang kabel totalnya. OTDR ini digunakan pula pada saat terjadi gangguan sehingga bisa ditentukan di titik mana kabel harus disambung kembali.

Gambar 4.11 OTDR Anritsu

Mekanisme Kerja OTDR
Pada dasarnya OTDR memiliki prinsip kerja dalam hal pengukurannya yaitu:
1. Sinyal- sinyal cahaya dimasukan ke dalam serat.
2. Sebagian sinyal dipantulkan kembali dan diterima oleh penerima.
3. Sinyal balik yang diterima akan dinyatakan sebagai loss.
4. Waktu tempuh sinyal digunakan untuk menghitung jarak.
Fungsi OTDR
Beberapa fungsi yang dapat dilakukan oleh OTDR yaitu :
1. Mengukur Loss per satuan panjang.

Loss pada saat Instalasi serat optik mengasumsikan redaman serat optik tertentu dalam loss persatuan panjang. OTDR dapat mengukur redaman sebelum dan setelah instalasi sehingga dapat memeriksa adanya ketidaknormalan seperti bengkokan (bend) atau beban yang tidak diinginkan.
2. Mengevaluasi sambungan dan konektor.
Pada saat instalasi OTDR dapat memastikan apakah redaman sambungan dan konektor masih berada dalam batas yang diperbolehkan.
3. Fault Location.
Fault seperti letaknya serat optik atau sambungan dapat terjadi pada saat atau setelah instalasi, OTDR dapat menunjukkan lokasi faultnya atau ketidaknormalan tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan melihat jarak terjadinya end of fiber pada OTDR, jika kurang dari jarak sebenarnya maka pada jarak tersebut terjadi kebocoran/ keretakan (asumsi set OTDR benar). End of fiber pada OTDR ditandai dengan adanya daya <3 dB (dapat disesuaikan dengan menset) yang berfluktuasi. OTDR, pulse width, dispersi, rise time merupakan domain waktu, sedangkan bandwidth, merupakan domain frekuensi.