Memasang kabel serat optik
Jaringan Serat Optik Tanpa KabelDitulis saat ingin tampil di Batam Pos
Saat kita membicarakan jaringan komunikasi optikal, yang terpikir oleh kita pastilah tentang serat optik yang menjadi media komunikasi tersebut. Seperti yang umum diketahui jaringan komunikasi optikal menjanjikan transfer data yang jauh lebih cepat dibanding dengan jaringan kabel tembaga, namun relatif lebih mahal dan sulit diinstal.
Hambatan-hambatan ini membuat para engineer mengembangkan sistem optikal baru yang tidak membutuhkan kabel dalam operasionalnya. Sistem optikal baru ini dikenal di kalangan industri dengan nama free-space optics (FSO). FSO menggunakan udara sebagai media transport data. Sistem ini meskipun terdengar futuristik, namun bukanlah ide baru. Gagasan mengenainya telah terdengar sejak tiga puluh tahun lalu, satu era sebelum kabel serat optik dipilih sebagai media transport data yang super cepat.
Saat ini FSO telah mampu melakukan transfer data secara full-duplex (transfer data dua arah secara simultan) dengan kecepatan gigabit per detik pada jarak hingga beberapa kilometer. Instalasi sistem FSO juga dapat dilakukan jauh lebih cepat dan dengan biaya kurang dari seperlima biaya instalasi sistem optikal yang menggunakan serat optik sehingga provider yang menggunakannya telah dapat menangguk keuntungan saat kompetitor lain masih berjibaku dalam memperoleh ijin pemerintah untuk pemasangan infrastruktur serat optik.
Beberapa aplikasi FSO, diantaranya : (1). Untuk memperluas jaringan serat optik pada kawasan metropolitan dengan menghubungkan jaringan yang telah ada dengan jaringan yang baru diinstal. (2). Digunakan pada jaringan high-speed yang menghubungkan end-user dengan ISP (Internet Service Provider) atau dengan jaringan yang lain. (3). Untuk menghubungkan segmen-segmen LAN (Local Area Network) sebuah perusahaan yang terinstal pada gedung-gedung yang berbeda. (4). Sebagai jaringan cadangan yang berfungsi mem-backup jaringan serat optik yang telah ada. (5). Digunakan untuk untuk membawa trafik telepon seluler ke jaringan telepon publik (PSTN, PSDN, atau ISDN). (6). Digunakan untuk menyediakan jaringan sementara sebelum infrastruktur serat optik selesai dipasang.
Penggunaan utama FSO adalah untuk menghubungkan LAN pada gedung-gedung yang terpisah. Hal ini disebabkan pemasangan infrastruktur serat optik sangat mahal dan tidak efisisen karena harus terlebih dahulu menggali jalan umum untuk pemasangan kabel. Di Amerika Serikat diperkirakan terdapat 95% gedung yang berada pada jarak satu setengah kilometer dari infrastruktur serat optik. Namun gedung-gedung ini tidak dapat mengaksesnya karena untuk menghubungkan dengan infrastruktur tersebut diperlukan biaya $100.000 hingga $200.000 per kilometer. Delapan puluh lima persen dari biaya tersebut adalah untuk penginstalan infrastruktur.
FSO menggunakan sinar inframerah sebagai media transmisi data. Sinar inframerah dapat digunakan pada rentang beberapa ratus meter hingga beberapa kilometer tergantung kondisi atmosfer, kuat daya yang digunakan, dan panjang gelombang yang dipilih. Pemilihan sinar inframerah memiliki dua alasan, yaitu: sinar ini tidak membahayakan mata dan spektrum gelombang diatas 300 GHz (termasuk sinar inframerah) tidak berlisensi sehingga tidak perlu membayar biaya spektrum pada pihak yang terkait. Batasan utama penggunaannya adalah daya yang diradiasikan tidak boleh melebihi standar yang telah ditetapkan oleh International Electrotechnical Commission (Standard IEC60825-I) atau di Amerika Serikat oleh Center for Devices and Radiological Health (CDRH)
Secara umum FSO bekerja pada dua panjang gelombang : 850 nm dan 1550 nm. Biaya penggunaan gelombang 850 nm jauh lebih murah dibanding gelombang 1550 nm yaitu $30 dibanding $1000. Namun jangkauan gelombang 850 nm hanya beberapa ratus meter dibanding gelombang 1550 nm yang mampu mencapai hingga beberapa kilometer. Perbedaan jangkauan ini disebabkan oleh perbedaan daya yang diijinkan, daya yang diijinkan untuk digunakan gelombang 1550 nm dua kali daya yang diijinkan untuk gelombang 850 nm karena gelombang 1550 nm cenderung lebih mudah diserap kornea dibanding gelombang 850 nm sehingga tidak mencapai retina. Jika digunakan pada jarak yang sama, gelombang 1550 nm menjanjikan transfer data yang lebih cepat dan tingkat reabilitas yang lebih tinggi.
Sebagai perbandingan, sebuah transceiver 850 nm membutuhkan $5000 untuk kecepatan 10-100 Mb/s dalam rentang operasi beberapa ratus meter dan transceiver 1550 nm membutuhkan $50.000 untuk kecepatan beberapa Gb/s dalam rentang operasi beberapa kilometer.
Terdapat beberapa cara dalam mendesain peralatan FSO. Beberapa perusahaan menyertakan switches dan router dalam produknya dan perusahaan lain menawarkan peralatan yang bekerja hanya pada physical layer. LightPointe, sebuah perusahaan yang bermarkas di San Diego, memfokuskan diri pada peralatan protocol-independent physical-layer yang dapat digunakan pada semua topologi jaringan.
Beberapa masalah yang mungkin timbul akibat penggunaan udara sebagai media komunikasi pada FSO adalah scintillation (variasi temporal dan spasial pada intensitas sinar inframerah akibat turbulensi atmosferik), beam wander (pembelokkan arah sinar inframerah akibat turbulensi atmosferik), scattering (penyebaran sinar inframerah akibat kabut), dan beam spread (pelebaran diameter sinar inframerah yang ditembakkan),. Turbulensi atmosferik disebabkan oleh angin dan gradien suhu yang menciptakan paket-paket udara dengan tingkat kerapatan yang berubah dengan cepat. Kerapatan yang berubah dengan cepat ini ini menyebabkan indeks refraksi optis paket udara berubah sehingga paket udara ini bertindak seperti prisma dan lensa dengan properti yang berubah-ubah menurut waktu. Efek turbulensi atmosferik adalah hal yang umum terjadi, dan dapat diamati pada malam hari yaitu sinar bintang-bintang yang berkelap-kelip.
Turbulensi atmosferik dapat diatasi dengan cara mengirimkan informasi melalui beberapa transmiter laser inframerah yang terpisah. Transmiter-transmiter ini dipasang pada gedung atau pada link head yang sama namun terpisah dengan jarak sekitar 200 mm. Meskipun sinar-sinar ini akan tetap menghadapi turbulensi atmosferik, namun tingkat reliabilitasnya akan meningkat karena tidak hanya satu jalur yang digunakan. Cara ini disebut spatial diversity.
Scaterring yang disebabkan oleh kabut dapat diatasi dengan spatial diversity. Dalam beberapa kasus terdapat satu cara lain untuk mengatasinya, yaitu dengan menambah daya transmisi sinar laser. Di daerah yang sangat berkabut, seringkali gelombang 1550 nm harus digunakan karena gelombang ini mengijinkan penggunaan daya yang lebih tinggi. Lagipula pengamatan menunjukkan efek scattering yang dialami gelombang 1550 nm lebih kecil dibandingkan gelombang 850 nm. Untuk memastikan tingkat availabilitas jaringan FSO tunggal biasanya panjang link dibatasi hingga lima ratus meter.
Selain masalah yang timbul akibat penggunaan udara sebagai media transmisi, terdapat masalah lain yang timbul akibat pemasangan link FSO pada bangunan yang tinggi. Bangunan yang tinggi dapat bergoyang karena angin dan aktivitas seismik. Badai dan gempa bumi juga dapat menggeser bangunan sehingga mempengaruhi jalur transmisi laser. Permasalahan ini dapat diatasi dengan dua metode, beam divergence dan active tracking.
Beam divergence adalah teknik yang bertujuan melebarkan diameter pancaran laser pada sisi receiver sehingga mengijinkan posisi receiver bergeser dalam rentang yang telah ditetapkan. Caranya dengan memberikan sudut pemancaran pada sisi transmiter. Misalnya sudut pemancaran adalah 3-6 miliradian (10-20 menit), maka diameter pancaran laser akan mencapai 3-6 meter pada sisi receiver yang berjarak satu kilometer. Jika pada mulanya receiver ditempatkan tepat ditengah-tengah pancaran laser, maka receiver masih tetap berfungsi meskipun tergeser 1,5-3 meter dari posisi semula. Metode ini tergolong murah namun memiliki batasan dalam jarak pengiriman data dan geseran maksimum. Jika jarak pengiriman terlalu jauh metode ini tidak lagi efektif karena daya laser yang dikirim menjadi jauh berkurang. Dan jika receiver melebar lebih jauh dari jari-jari pancaran laser, maka tidak ada data yang akan ditangkap receiver.
Untuk mengatasi kesulitan ini, maka dikembangkan metode active tracking yang lebih maju dan reliabel. Metode ini berfungsi berdasarkan cermin-cermin bergerak yang mengendalikan arah pancaran laser. Mekanisme umpanbalik digunakan untuk mengatur cermin-cermin tersebut. Transmiter mula-mula memancarkan sinyal tes untuk mencari posisi receiver. Jika ditemukan maka arah ini akan dipertahankan. Jika hubungan terputus, transmiter akan mencari arah receiver dengan memancarkan beberapa sinyal tes pada rentang jarak tertentu. Setiap kesalahan dalam mencari posisi receiver akan menjadi umpanbalik untuk arah pencarian selanjutnya. Proses ini diulangi hingga posisi receiver ditemukan.
Metode active tracking dapat digunakan pada kecepatan data yang lebih tinggi dan jarak yang lebih jauh daripada metode beam divergence. Hal ini dapat dipahami karena metode active tracking tetap mempertahankan fokus pancaran laser yang digunakan sehingga daya sinar laser tidak berkurang banyak di sisi receiver. Selain itu dengan tetap mempertahankan fokus pancaran, metode active tracking cenderung lebih unggul dalam mengatasi berbagai masalah transmisi yang diakibatkan gangguan atmosfer seperti scintillation, beam wander, scattering, dan beam spread.
Keunggulan-Keunggulan Transmisi Serat Optik dibanding transmisi lainnya antara lain:
1. Redaman Transmisi yang kecil
2. Range Frekuensi yang lebar
3. Ukuran lebih kecil, simple dan ringan
4. Bebas Interferensi Elektromagnetik
Prinsip kerja dari serat optik ini adalah sinyal awal/source yang berbentuk sinyal listrik ini pada transmitter diubah oleh transducer elektrooptik (Dioda/Laser Dioda) menjadi gelombang cahaya yang kemudian ditransmisika melalui kabel serat optik menuju penerima/Receiver yang terletak pada ujung lainnya dari serat optik, pada penerima/receiver sinyal optik ini diubah oleh transducer Optoelektronik (Photo Dioda/Avalanche Photo Dioda) menjadi sinyal elektris kembali. Dalam perjalanan sinyal optik dari transmitter menuju receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel optik, sambungan-sambungan kabel dan konektor-konektor di perangkatnya, oleh karena itu jika jarak transmisinya jauh maka diperlukan sebuat atau beberapata repeater yang berfungsi untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman sepanjang perjalanannya.
Jenis-jenis serat optik berdasarkan sifat karakteristiknya secara global dapat dibagi menjadi 2 yaitu Single Mode dan Multi Mode.
Keunggulan-keunggulan Kabel Serat Optik dibanding dengan Kabel Coaxial antara lain:
Kabel Coaxial Kabel Serat Optik
Delay 0.005 ms/km 0.048 ms/km
Keamanan - aman dari
penyadapan
- tidak dapat di
jamming - aman dari
penyadapan
- tidak dapat di
jamming
Jenis Kanal
Penambahan kanal
Kapasitas kanal
Transmisi TV
Transmisi data
Umur sistem Ducting
memasang kabel baru
sedang-besar
baik, tidak ekonomis
baik, tidak praktis
lebih dari 25 tahun Subduct
memasang kabel baru
sedang-besar sekali
baik dan ekonomis
baiksekali
lebih dari 25 tahun
