Pengantar Fiber Optik

PENGANTARFIBER OPTIK

KULIAH OPTIK KE-2

SRI RAHAYU, ST,M.Kom 1

Spektrum Frekuensi


Spektrum Frekuensi (itu) Terbatas


Perkembangan Produk Bitrate-Distance


Kebutuhan Layanan Jaringan Akses

Slides borrowed from C. Courcoubetiss Basic concepts and directions in telecommunications


Teknologi Dasar


Saluran Twisted-Pair

Twisted-pair wire :

dua rangkaian kabel

tembaga, yang

masing2 terbungkus

isolator


Coaxial cable : insulated copper wire wrapped in a solid

or braided metal shield, then in an external cover

Saluran Coaxial


Saluran Fiber-Optic Fiber-optic cable puluhan atau ratusan helai kaca atau plastik tipis yg menyalurkan

gelombang cahaya

(bukan listrik)


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


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


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


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


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


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.


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.


Pertumbuhan Internet(Pendorong permintaan High Bandwidth Communications


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.


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


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.


Mengapa FIBER ?

Palais-Fiber Optic Communications


Struktur Dasar : Serat Optik

Berbentuk silindris terdiri 3 bagian konsentris: tengah, selubung dan jaket.


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


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


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


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


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


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.


Syarat Sumber Cahaya

Small size

850, 1300, atau 1550 nm

Daya

Linieritas

Modulasi sederhana

Respon frekuensi

Modulasi

Biaya murah

Reliabilitas tinggi

SUMBER CAHAYA


Konversi Elektrik ke Cahaya


Konfigurasi Sistem Transmisi


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)


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)


Optical Fiber System (Multiplexing)


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.


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


Optical Fiber Attenuation Vs Fiber Amplifier Gain


Global Undersea Fiber Systems


Installed Fiber in US


UUNET


Contoh : Metro Network


Pengantar Fiber Optik

Documents

Transcript of Pengantar Fiber Optik