RANGKUMAN PERTEMUAN 13 – KOMUNIKASI SERAT OPTIS
MEDIA TRANMISI :
• Terpandu (guided)
-menggunakan media konduktor logam atau kabel tembaga
-menggunakan media non loga yaitu serat optis
• Tak terpandu (unguided)
-menggunakan media udara
-tanpa memakai kabel (wereless, cordless)
-menggunakan gelombang radio ata GEM(gelombang elektro magnetik)
KAPASITAS ALIRAN ISYARAT ELEKTRIS:
• Pada saluran kawat atau tembaga yang mengalir adalah isyarat elektris yaitu electron
• Electron yang mengalir pada kawat tidak lincah, massnya cukup besar
• Aliran muatan listrik dalam media padat cukup terhambat
• Kabel pada dasarnya tersusun atas sepasang kawat
MODEL ELEKTRIS KABEL KAWAT (TEMBAGA):
• Pada media kawat yang mengalir adalah elektron,
• Elektron: berat -> tak-lincah -> kurang mampu untuk frekuensi tinggi,
ADANYA R DAN G BERAKIBAT BAHWA :
• semakin tinggi frekuensi isyarat yang dialirkan, semakin tersusut isyarat itu,
• semakin panjang kabelnya, semakin pula tersusut pula isyaratnya.
• Dalam komunikasi digital, ketidak-mampuan mengalirkan isyarat berfrekuensi tinggi sama artinya dengan ketidak-mampuan memperoleh pesat bit (bps) tinggi.
SIFAT R, G, L, DAN C :
• Resistans R merupakan hambatan ohmik konduktor, sehingga tergantung konduktor yang digunakan.
• Konduktans G diakibatkan oleh sifat isolator pemisah kedua kawat.
• Induktans L dan Kapasitans C tergantung konstruksi kabel, dan nilainya sengaja dirancang agar kabel memiliki impedans karakteristik tertentu (50Ω, 75Ω, 300Ω, dan sebagainya)
KABEL IDEAL :
• Kabel ideal seharusnya memiliki R=0 dan G=0.
• Kenyataannya R>0 dan G>0.
• Kabel yang baik tentu saja memiliki R dan G yang kecil.
• Pada frekuensi rendah, R ini sangat kecil, walapun lazimnya tidak dapat diabaikan.
• Bahkan pada frekuensi rendah G hampir tidak terasa sehingga lazimnya diabaikan.
• Celakanya: R & G makin besar jika frekuensi makin tinggi.
RESISTANS (R)
• Resistans seri persatuan panjang (Ω/m), Akibat hamburan ohmik kawat,
• Nilai makin besar jika frekuensi sinyal yang lewat makin tinggi,
• Mengakibatkan rugi daya (“power-loss”) = I2R, Sebaiknya R bernilai kecil dengan cara menggunakan konduktor yang baik atau yang besar.
KONDUKTANS (G)
• Konduktans shunt per satuan panjang (mho/m atau S/m)
• Akibat watak isolator (penyekat kawat) Pada frekuensi tinggi ε=εR+jεI
• G makin besar jika frekuensi makin besar (seperti R)
• Mengakibatkan rugi daya (“power-loss”) = V2G (watt),
• Sebaiknya G bernilai kecil dengan cara menggunakan bahan isolator yang baik.
INDUKTANS (L) DAN KAPASITANS (C)
• Induktans seri per satuan panjang (H/m)
• Nilainya tergantung konstruksi
• Kapasitans shunt persatuan panjang (F/m)
• Nilainya tergantung konstruksi
• Keduanya sengaja dibuat agar memiliki nilai tertentu sesuai keinginan.
KELEBIHAN SERAT OPTIS
1) Kapasitas besar,
2) Ukuran kecil,
3) Bobot ringan,
4) Tidak terpengaruh interferensi elektrik,
5) Serat optis bersifat isolator,
6) Keamanan tinggi karena tidak ada medan listrik maupun medan magnet,
7) Kehandalan tinggi,
8) Perawatan mudah,
9) Kemampuan tinggi (data, text, video, dll),
10) Ekspansi mudah,
KEKURANGAN SERAT OPTIS
1) Konversi Optis – Elektris
2) Instalasi khusus/spesifik,
3) Perbaikan perlu ketrampilan khusus.
PRINSIP KERJA SKSO (SYSTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK)
• Disisi pengirim terjadi perubahan isyarat ke isyarat optis oleh sumber cahaya
• Isyarat optis yang telah dihasilkan diluncurkan ke dalam serat optis.
• Cahaya tersebut merambat sepanjang serat hingga tibalah di sisi penerima
• Disisi penerima, detector cahaya mengubah balik isyarat optis menjadi isyarat elektris
• Isyarat yang mengalir dapat berupa digital atau analog.
Sumber Cahaya (LED dan LD)
LED (Light-Emitting Diode):
• Pola pancar agak menyebar
• Daya rendah (hanya puluhan mW)
• Kurang monokromatis
LD (Laser Disk):
• Pola pancar lebih terarah,
• Daya besar (hingga puluhan mW),
• Lebih monokromatis.
STRUKTUR SERAT DAN KABEL OPTIS
• Serat optis pada dasarnya tersusun atas teras (core) transparan dan selubung (cladding) dengan indeks bias teras lebih tinggi daripada selubung,
• Teras dan selubung terbuat dari kaca sangat murni (silika, SiO2).
• Untuk selubung, agar indeks bias lebih kecil, silika dicampur sedikit pengotor (dopant), misalnya GeO2, P2O5, B2O5, atau teknik lain.
• Coating dari plastik untuk pengaman.
SUSUTAN DAN DISPERSI :
SUSUTAN
• Adanya rugi daya di media adalah wajar,
• Cahaya yang keluar dari ujung serat di sisi penerima lebih redup dari pada yang masuk di ujung pengirim, inilah
• SUSUTAN (ATTENUATION),
Susutan dapat diakibatkan oleh :
1) Serapan (absorbsi), karena adanya pengotor (partikel logam, partikel air) pada bahan serat, misalnya 0,15dB/km,
2) Hamburan Rayleigh, yaitu cahaya dalam teras terhambur (sehingga ada yang keluar dari teras) karena struktur partikel pada teras tak teratur, misal 4,8 dB/km (pada = 630 nm) dan 0,8 dB/km (pada = 1000 nm),
• Pelengkungan (bending) serat, baik karena serat didalam kabel agak berkelok-kelok (microbending) atau karena kabel terlalu menikung (macrobending).
DISPERSE:
• Yaitu melebarnya durasi waktu pulsa cahaya keluar dari ujung serat di sisi penerima jika dibandingkan dengan pulsa cahaya masuknya di sisi pengirim. Fenomena ini diakibatkan oleh:
1) Dipersi Keragaman (Modal Dispersion) Karena di dalam serat cahaya menempuh banyak lintasan. Komponen pulsa cahaya yang menempuh lintasan panjang tentu terlambat tiba dibandingkan yang lintasannya lebih pendek.
2) Dispersi Kewarnaan (Chromatic Dispersion) Karena cahaya kurang monokromatis, yang berarti masih memuat beberap macam panjang gelombang, padahal gelombang berbeda memiliki cepat rambat berbeda.
TIKUNGAN DAN SUDUT DATANG
• Dengan indeks bias teras lebih besar dari pada selubung, maka cahaya didalam serat merambat terpantul-pantul sempurna pada batas antara teras dengan selubung. Seperti pada serat ragam jamak (multi mode).
• Untuk serat ragam tunggal (single mode), pantulan terjadi di tempat-tempat belokan serat (bending)
RUGI DAYA TRANSMISI
• Untuk menggandengkan serat dengan sumber atau detector digunakan konektor.
• Sepanjang kabel juga dimungkinkan ada sambungan (splice).
• Penyambungan serat :
1) Secara Fusi
2) Mekanis (dengan konektor)
• Maka rugi daya dapat diakibatkan oleh konektor, serat, dan sambungan tersebut
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)
• OTDR merupakan alat ukur yang sangat berguna, karena dapat memperlihatkan aras daya pada jarak tertentu dari salah satu ujung.
• OTDR dipasang di salah satu ujung, dioperasikan seperti pengirim
OTDR MENCARI LOKASI KABEL PUTUS
• Prinsip kerja OTDR adalah dengan meluncurkan denyut cahaya, kemudian akan merambat ke ujung dan sebagian energi denyut terpantul kembali ke OTDR, terutama jika menabrak batas diskontinyuitas (misalnya sambungan serat).
• Dengan membandingkan intensitas dan waktu antara denyut berangkat dengan denyut pantul, maka rugi dan jarak dapat diestimasi oleh OTDR ini.
• Jika terjadi putus kabel, peralatan ini juga dapat dimanfaatkan untuk mengestimasi jarak titik putus.
• Jarak putus tersebut dapat mencapai puluhan kilometer dari sumber.
PENYAMBUNGAN
• Secara Fusi : penyambungan dengan melebur 2 kawat menggunakan alat bantu khusus.
• Mekanis : penyambungan serat dengan bantuan konektor (tanpa dilebur).
