7
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Cahaya
Pada subbab ini akan menjelaskan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan
cahaya, yaitu pemantulan cahaya, pembiasan cahaya, dan indeks bias. Untuk
penjelasannya adalah sebagai berikut :
2.1.1 Pemantulan Cahaya
Pemantulan cahaya terjadi jika suatu cahaya memantul pada suatu bidang
atau jika mengenai suatu benda yang ada. Pemantulan cahaya ini dapat
dibedakan menjadi dua yaitu :
1. Pemantulan biasa, adalah pemantulan di mana cahaya yang dipantulkan
membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada
permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya
cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini juga
disebut pemantulan teratur.
2. Pemantulan baur, adalah pemantulan yang terjadi apabila cahaya mengenai
permukaan yang tidak datar atau tidak rata sehingga pemantulan yang
terjadi akan membaur dan tidak teratur.
(Gunawan, n.d)
8
2.1.1.1 Hukum Pemantulan Cahaya
Menurut Snellius, hukum pemantulan cahaya adalah sebagai berikut :
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu
bidang datar.
2. Sudut datang (i) = sudut pantul (r).
Gambar 2.1 Pemantulan Cahaya
Seperti pada gambar 2.1 menunjukkan adanya sudut i yang
merupakan sudut kritis yaitu sudut datang yang akan menyebabkan
sudut bias menjadi 90o terhadap garis normal. Apabila sudut datang
cahaya lebih besar dari sudut kritis maka cahaya tersebut akan
dipantulkan. Sedangkan, jika sudut datang cahaya lebih kecil dari sudut
kritis maka cahaya tersebut akan dibiaskan. Efek ini juga disebut
sebagai pemantulan internal sempurna.
(Gunawan, n.d)
9
Pemantulan internal sempurna terjadi jika :
1. Sinar datang dari medium yang rapat ke medium yang kurang rapat
dan sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal.
2. Sudut i merupakan sudut kritis yaitu sudut datang yang akan
menyebabkan sudut bias menjadi 90o terhadap garis normal.
3. Sudut datang lebih besar dari sudut kritis maka cahaya akan
dipantulkan.
(Crisp dan Elliot, 2005)
2.1.2 Pembiasan Cahaya
Perubahan arah yang dialami oleh permukaan gelombang pada saat
melintas miring dari satu medium ke medium lain disebut dengan pembiasan
atau refraksi. Pada pembiasan juga terjadi perubahan laju perambatan dan
fenomena ini terjadi pada semua jenis gelombang, tetapi yang paling umum
adalah pada gelombang cahaya.
Gambar 2.2 Pembiasan Cahaya
10
Untuk pembiasan cahaya, akan terjadi jika suatu cahaya merambat dari
suatu medium menuju ke medium yang kerapatannya berbeda. Arah-arah dari
pembiasan cahaya dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu :
1. Mendekati garis normal
Suatu cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal apabila cahaya
merambat dari medium yang kurang rapat menuju ke medium yang lebih
rapat. Contohnya adalah jika cahaya merambat dari udara ke dalam air
karena udara adalah medium yang kurang rapat dan air adalah medium
yang lebih rapat.
2. Menjauhi garis normal
Cahaya yang merambat dari medium yang lebih rapat menuju medium
yang kurang rapat akan menyebabkan cahaya dibiaskan menjauhi garis
normal. Contohnya adalah jika cahaya merambat dari dalam air menuju
udara karena air adalah medium yang lebih rapat dan udara adalah medium
yang kurang rapat.
Pada optika, perubahan arah menurut hukum Snellius dinyatakan dengan
n1 sin(i) = n2 sin(r). Di mana i dan r merupakan sudut yang dibentuk oleh berkas
radiasi atau sinar datang dan berkas terbias terhadap garis normal (garis khayal
tegak lurus bidang batas antara dua medium). Sedangkan n1 dan n2 merupakan
indeks bias kedua medium.
11
Gambar 2.3 Pembiasan
Hukum ini juga dikenal sebagai salah satu hukum pembiasan (laws of
refraction). Hukum pembiasan yang lain yaitu bahwa sinar datang, sinar bias,
dan garis normal pada titik jatuh berada dalam satu bidang. Perubahan arah
berasal dari perubahan laju perambatan yang selanjutnya mengakibatkan
perubahan panjang gelombang. (Crisp dan Elliot, 2005)
2.1.3 Indeks Bias
Kecepatan dari cahaya sangat tergantung pada bahan dari medium di
mana cahaya tersebut merambat. Indeks bias pada suatu medium dapat
didefinisikan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Indeks bias (n) = (v)bahan dalam di cahayakecepatan (c) hampa ruang di cahayakecepatan
Indeks bias pada suatu medium nilainya tidak pernah lebih kecil dari 1
atau n 1. Besar dari kecepatan cahaya di ruang hampa adalah sebesar 3 x 108
m/s. Indeks bias bergantung bukan hanya pada macam zat tetapi juga panjang
12
gelombang cahaya. Berikut ini adalah jenis-jenis medium yang ada beserta
indeks biasnya :
Tabel 2.1 Nilai Indeks Bias dari Beberapa Medium yang Berbeda
(Katib dan Achmad, 2000)
2.2 Panjang Gelombang
Panjang gelombang (wavelength) merupakan jarak antara titik-titik berurutan
dengan fase yang sama dalam gelombang. Panjang gelombang ini dinyatakan dalam
satuan meter. Dalam sebuah gelombang sinus yang merambat, panjang gelombang
adalah jarak antara puncak.
13
Gambar 2.4 Panjang Gelombang
Pada gambar 2.4 sumbu x mewakilkan panjang gelombang itu sendiri,
dan I mewakilkan amplitudo. Hubungan sederhana antara panjang gelombang
() dan frekuensi (f), adalah = c/f, dengan c merupakan cepat rambat cahaya.
Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh
frekuensi gelombang. Pada radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa,
kecepatan ini adalah kecepatan cahaya (c), untuk gelombang di udara, ini
merupakan kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah:
= c / f
Di mana:
= panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang
elektromagnetik
c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa 3x 108 m/s
f = frekuensi gelombang
(Isaacs, 1994)
14
2.3 Serat Optik
Pada penjelasan sebelumnya kita telah mengenal fenomena optik yaitu
pemantulan internal sempurna, yang merupakan pemantulan seberkas cahaya pada
permukaan batas antara satu medium dengan medium lain yang indeks biasnya lebih
kecil, bila sudut datang ke medium kedua melebihi suatu sudut kritis tertentu.
Fenomena inilah yang menjadi dasar perambatan cahaya dalam serat optik, di mana
telah dikenal sejak 1854 dan hanya mulai dipraktikan pada tahun 1950-an ketika
penggunaan lapisan cladding diketahui memperbaiki karakteristik perambatan
cahaya tersebut. Sebelum tahun 1970 penggunaan serat optik pada umumnya hanya
digunakan pada bidang kedokteran. Kemudian pada tahun-tahun berikutnya barulah
penggunaan serat optik pada bidang komunikasi mulai diaplikasikan. Pada awalnya
tidak dimungkinkan penggunaannya pada bidang komunikasi karena besarnya rugi-
rugi yang ada yaitu sekitar 1000 dB/km. Namun situasi berubah pada tahun 1970-an
ini ketika penelitian-penelitian dilakukan sehingga rugi-rugi (losses) pada serat optik
dapat dikurangi hingga sekitar 20 dB/km. Penelitian lanjut pada tahun 1979
menghasilkan loss hanya sekitar 0.3 dB/km. Kemampuan loss yang rendah pada
serat optik ini mengarahkan pada sebuah revolusi teknologi yang menggunakan
gelombang cahaya dan yang kemudian memulai era perkembangan komunikasi
dengan serat optik. (Agrawal, 2002)
2.3.1 Jenis Serat Optik
Dalam website http://www.arcelect.com/fibercable.htm menjelaskan
bahwa serat optik terdiri dari beberapa jenis, diantaranya adalah single mode
index, multi mode step index dan multi mode graded index. Struktur dasar yang
15
membedakannya adalah inti (core). Berikut ini adalah penjelasan dari ketiga
jenis serat optik tersebut :
2.3.1.1 Single Mode Index
Gambar 2.5 Single Mode Index
Single mode ini hanya terdapat satu buah indeks sinar tanpa ada
pemantulan yang merambat sepanjang media tersebut, di mana sangat
baik digunakan untuk menyalurkan suatu informasi jarak jauh. Single
mode mempunyai diameter yang sangat kecil sehingga sinar yang
dilewatkan dapat membawa suatu informasi dengan jarak jauh
dibandingkan dengan jenis multi mode, tetapi membutuhkan sumber
cahaya dengan lebar spectrum yang sempit.
Dengan single mode, hanya mengalami sedikit gangguan dalam
perjalanan. Biasanya gangguan hanya berasal dari luar berupa
gangguan fisik. Single mode bekerja menggunakan core yang
berukuran sangat kecil diamaternya sekitar 8-10 mikrometer. Dengan
ukuran kecil tersebut maka hanya satu mode sinar saja yang dapat
dilewatkan.
16
2.3.1.2 Multi Mode Step Index
Gambar 2.6 Multi Mode Step Index
Multi mode step index biasa memiliki diameter core sekitar 50-
400 mikrometer sedangkan cladding-nya 125-500 mikrometer. Serat
optik ini disebut Step Index karena indeks bias berubah secara
drastis dari kulit ke core serat. Pada selubung serat mempunyai indeks
bias yang lebih rendah dari pada indeks bias core serat, akibatnya
semua sinar yang memiliki sudut datang lebih besar dari sudut kritis
akan dipantulkan oleh lapisan kulit serat.
Jadi, pada multi mode step index ini sangat bergantung pada
bahan dari core dan cladding. Tetapi jenis ini jarang dipakai dan
biasanya hanya dipakai untuk menyalurkan informasi dengan jarak
dekat dan kecepatan rendah. Multi mode ini sering terjadi dispersi
(pelebaran pulsa cahaya di dalam serat optik akibat perbedaan
kecepatan rambat pulsa) tetapi memiliki keuntungan yaitu lebih mudah
menyambungkan kabel karena core-nya relatif besar.
17
2.3.1.3 Multi Mode Graded Index
Gambar 2.7 Multi Mode Graded Index
Serat optik ini disebut Grade Index karena terdapat
perubahan dalam indeks bias, di mana besarnya indeks bias core
mengecil ke arah perbatasan core dengan selubungnya. Menurunnya
indeks bias core ke arah batas core dengan selubung menyebabkan
terjadinya pembiasan pada core. Hal ini menyebabkan perambatan
berkas cahayanya akan melengkung sedangkan kecepatan propagasi
antara berkas cahaya yang datang dengan sudut datang yang lebih
besar akan lebih cepat dibandingkan dengan berkas cahaya yang
datang dengan sudut datang yang lebih kecil.
Multi mode graded index ini harganya relatif lebih mahal
karena proses pembuatannya lebih sulit dibandingkan multi mode step
index. Dispersi yang dihasilkan minimum, sehingga baik jika dipakai
untuk jarak yang sedang.
2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan Serat Optik
Ada beberapa kelebihan dari serat optik, yaitu sebagai berikut :
18
1. Mempunyai bandwidth yang lebar sehingga mampu membawa informasi
dengan kapasitas yang besar.
2. Transmission loss (rugi transmisi) yang rendah.
3. Ukuran fisik yang kecil dan ringan memudahkan dalam penanganan dan
instalasi.
4. Kebal terhadap interferensi, misalnya gangguan noise, gangguan
elektromagnetik, dan gangguan akibat frekuensi radio
5. Terhindar dari efek elektrik, karena merupakan komponen pasif atau
komponen tanpa menggunakan listrik.
Sedangkan kelemahan dari serat optik adalah sebagai berikut :
1. Tidak dapat dialiri arus listrik sehingga tidak dapat memberikan catuan
pada pemasang repeater.
2. Penyambungan serat optik menggunakan teknik dan ketelitian yang tinggi
3. Intensitas cahaya yang dipancarkan oleh transmitter dapat merusak retina
mata secara permanen, jika kurang hati hati saat instalasi.
(Sudaryanto, 2009)
2.3.3 Rugi-rugi pada Serat Optik
Pada umumnya penggunaan media transmisi yang menggunakan suatu
medium perantara seperti melalui kabel ataupun tanpa kabel memiliki rugi-rugi
yang dapat mempengaruhi penurunan daya dari sistem yang dirancang.
Sehingga ada beberapa aspek penting yang menjadi bahan pertimbangan dalam
merancang suatu sistem jaringan. Salah satunya adalah pada penggunaan serat
19
optik sebagai media transmisi yang juga memiliki rugi-rugi transmisi tertentu
yang dikenal dengan istilah atenuasi (redaman).
Rugi-rugi transmisi pada serat optik ini adalah salah satu karakteristik
penting yang mana pengaruhnya menghasilkan penurunan daya dari sistem.
Secara umum rugi-rugi tersebut dapat disebabkan oleh faktor internal seperti
bahan penyusun dan kondisi serat optik tersebut ataupun karena faktor
eksternal seperti gangguan maupun komponen tambahan pada sistem jaringan
serat optik tersebut. Hal ini dapat dipertimbangkan dari pemasangan serta
banyaknya komponen-komponen pendukung yang dibutuhkan dalam
perancangan jaringan seperti connector, splice, ataupun komponen-komponen
pendukung lainnya yang disambungkan pada saluran transmisi.
Rugi-rugi pada serat optik tersebut merupakan peredaman atau atenuasi
cahaya (penurunan rata-rata daya optik) yang ditransmisikan mulai dari
pemancar sampai jarak tertentu. Atenuasi (redaman) dari serat optik ini
dinyatakan dalam satuan decibel (dB).
Decibel (dB) merupakan satuan relatif yang menyatakan level daya atau
tegangan yang dilogaritmakan. Satuannya ada yang absolut dan ada yang
relatif. Pada satuan absolute, yaitu sebagai berikut :
dBm menyatakan tingkat daya terhadap referensi daya 1 miliwatt. Daya
(dBm) = 10 log P (mwatt)/1 mwatt. Level tegangan pada satuan ini umum
digunakan pada komponen-komponen sistem optik, misalnya sumber optik
dan penerima optik.
20
dBw menyatakan tingkat daya terhadap daya terhadap referensi daya 1
watt. Daya (dBw) = 10 log P(watt)/1 watt.
Atenuasi (redaman) ini disebabkan oleh beberapa faktor utama yaitu
penyerapan (absorption), hamburan (scattering) dan pembekokan (bending)
serta faktor-faktor lain seperti rugi-rugi pada core dan cladding, rugi-rugi pada
connector dan splice, serta coupling losses.
Pada bahan pembuat serat optik seperti kaca yang umumnya terbentuk
dari silikon-dioksida (SiO2) memiliki variasi indeks bias yang diperoleh dengan
cara menambahkan atau mencampur bahan lain (adiktif) seperti titanium,
thallium, germanium ataupun boron. Dengan susunan bahan yang tepat maka
akan diperoleh atenuasi (redaman) sekecil mungkin. Atenuasi (redaman) ini
menyebabkan pelemahan daya sehingga amplitudo gelombang yang sampai
pada receiver menjadi lebih kecil dibandingkan dengan amplitudo yang
dikirimkan oleh transmitter.
Gambar 2.8 Illustrasi Grafik Perbandingan Atenuasi dengan Amplitudo
Gelombang
21
Sebagai contoh misalkan pada suatu transmisi serat optik ditransmit
cahaya dengan power P(0) dari transmitter, maka pada jarak 1 km, sinyal
tersebut akan mengalami degradasi atau penurunan power menjadi P(1).
Pelemahan sinyal ini dinyatakan dengan satuan dB/km dan dilambangkan
dengan . Perumusannya secara sistematis dapat menggunakan persamaan.
Keterangan :
P (0) = daya dari transmitter (mW)
P (1) = daya yang diterima (mW)
l = jarak (km)
= loss (dB/km)
(Keiser, 2000)
2.3.3.1 Penyerapan (Absorption)
Rugi-rugi ini berasal dari penyerapan cahaya oleh serat optik, di
mana cahaya diserap dan diubah menjadi panas. Pada area tertentu,
kaca dapat menyerapi sebagian besar cahaya sehingga untuk mengatasi
hal tersebut digunakan kaca yang benar-benar murni. Walaupun
pelemahan secara umum dirasakan kecil namun jika dengan dilihat
dari faktor lain yaitu jarak yang jauh maka tetap akan besar
pengaruhnya. Faktor-faktor yang menimbulkan rugi penyerapan pada
serat optik antara lain penyerapan ultraviolet, penyerapan infra merah,
dan penyerapan resonansi ion-ion.
22
Penyerapan Ultraviolet
Hal ini disebabkan oleh adanya gerakan elektron yang kuat pada
elektron valensi dari bahan silika (kaca). Hal tersebut
menimbulkan rugi-rugi transmisi pada serat optik.
Penyerapan Infra merah
Hal ini disebabkan oleh adanya getaran ikatan kimia di mana hasil
dari penyerapan photon-photon cahaya oleh atom-atom molekul
core kaca yang menyebabkan photon bergetar secara acak dan
menyebabkan panas.
Penyerapan resonansi ion
Hal ini disebabkan saat proses pembuatan kaca serat optik
tersebut yang berasal dari ion-ion OH- yang terdapat pada molekul
air dan terperangkap pada kaca. Tidak hanya ion OH-, penyerapan
juga dapat disebabkan oleh ion-ion logam seperti besi, tembaga,
ataupun khromium. Semakin lama usia suatu serat optik maka bisa
diperkirakan akan semakin banyak ion OH- di dalamnya yang
menyebabkan kualitas serat optik menurun.
(Keiser, 2000)
2.3.3.2 Hamburan (Light Scattering)
Rugi-rugi ini berasal dari variasi mikroskopik pada kepadatan
material. Pada dasarnya, serat optik terbentuk dari beberapa molekul.
Keberadaan molekul pada serat optik ini memiliki kepadatan molekul
23
yang lebih padat pada suatu area dibanding dengan area lainnya.
Adanya perbedaan ini menimbulkan variasi indeks bias pada serat
optik dalam jarak tertentu yang relatif kecil dibandingkan dengan
panjang gelombang. Variasi indeks bias ini menyebabkan hamburan
Rayleigh dari cahaya tersebut. Karena adanya berkas cahaya yang
mengenai suatu materi dalam serat optik tersebut yang kemudian
menghamburkan atau memancarkan berkas-berkas cahaya tersebut ke
segala arah. (Keiser, 2000).
2.3.3.3 Pembengkokan (Bending)
Pada saat melakukan pemasangan serat optik pada suatu saluran
transmisi akan ada beberapa kondisi yang akan mengubah keadaan
fisik dari serat optik tersebut. Misalnya adalah kondisi lapangan atau
daerah yang berkelok-kelok dan tidak menentu sehingga mengharus-
kan kabel dipasang dengan pembelokan. Selain itu, tekanan secara
fisik dari lingkungan maupun kesalahan instalasi juga akan
berpengaruh dalam mengubah kondisi fisik serat optik.
Perubahan fisik ini biasa disebut dengan bending dan terdiri dari
dua jenis, yaitu sebagai berikut :
Pembengkokan makro
Pembengkokan makro adalah pembengkokan kabel serat optik
dengan radius pembengkokan yang mempengaruhi banyaknya
pelemahan sinyal yang berpropagasi dalam core. Adanya
pembengkokan dengan radius pembengkokan lebih besar dari
24
radius core serat optik, dengan kata lain yaitu sudut datang sinar
atau cahaya lebih kecil dari pada sudut kritis sehingga sinar tidak
dipantulkan sempurna tapi dibiaskan, mengakibatkan sebagian
sinyal hilang terutama dalam pembengkokan serat optik.
Gambar 2.9 Rugi-rugi Pembengkokan Makro
Gambar 2.10 Rugi-rugi karena Pelengkungan
Untuk mengurangi rugi-rugi karena pembengkokan maka
nilai Numerical Aperture dibuat besar. Numerical Aperture (NA)
adalah ukuran atau besarnya sinus sudut pancaran maksimum dari
sumber optik yang merambat pada inti serat yang cahayanya masih
dapat dipantulkan secara total, di mana nilai NA juga dipengaruhi
oleh indeks bias core dan cladding.
25
Gambar 2.11 Numerical Aperture
Besarnya nilai NA diperoleh dengan rumus :
di mana :
NA = Numerical Aperture
= sudut cahaya yang masuk dalam serat optik
n1 = indeks bias core
n2 = indeks bias cladding
(Keiser, 2000)
Pembengkokan mikro
Pembengkokan mikro berasal dari keadaan kabel yang tidak
sempurna akibat berbagai pengaruh eksternal, seperti tekanan dari
luar, ataupun ketidaksempurnaan bentuk core di dalam kabel serat
optik tersebut. Adanya perubahan radius core berakibat sama
seperti halnya pembengkokan mikro di mana sinyal yang
berpropagasi akan hilang pada saat berpropagasi.
)(sin 2221 nnNA maks ==
26
Gambar 2.12 Pembengkokan Mikro
Pembekokan mikro yang diakibatkan oleh tekanan dari
luar kabel diantisipasi dengan mempergunakan pembungkus yang
lebih kuat dan tidak sensitif terhadap pengaruh eksternal.
(Keiser, 2000).
2.3.3.4 Rugi-Rugi pada Core dan Cladding
Telah diketahui sebelumnya bahwa struktur serat optik terdiri
dari 3 lapisan yaitu inti (core), cladding, dan pembungkus di mana
setiap bagian serat optik tersebut dibuat dari berbagai macam material
yang berbeda. Walaupun core dan cladding memiliki bahan penyusun
dasar yang sama, namun core memiliki indeks bias yang lebih besar
dari cladding dengan adanya bahan adiktif yang ditambahkan dalam
material penyusun core. Pengaruh bahan penyusun inilah yang juga
berpengaruh pada atenuasi (redaman) yang terjadi, meskipun atenuasi
(redaman) tersebut pada kondisi nyatanya tidak terlalu diperhatikan,
namun tetap dilihat sebagai salah satu faktor terjadinya rugi-rugi.
(Keiser, 2000).
27
2.3.3.5 Rugi-rugi pada Connector dan Splice
Pada saluran transmisi serat optik dipastikan banyak komponen-
komponen yang diperlukan dan tersambung satu sama lain. Salah satu
komponen tersebut adalah connector serat optik. Connector ini dapat
dibagi menjadi dua, yaitu connector yang menghubungkan dua kabel
serat optik (biasa dikenal dengan coupler) dan connector yang dengan
terhubung langsung dengan kabel serat optik. Connector dalam hal ini
bersifat tidak permanen sehingga dapat diganti sesuai dengan
sambungan serat optik yang dibutuhkan. Hal kedua adalah splice yang
merupakan penyambungan antar kabel serat optik dan sifat sambungan
tersebut permanen di mana dua buah serat optik di-fusion untuk
disambungkan.
Connector dan splice memiliki pengaruh yang sangat besar
terhadap rugi-rugi pada transmisi serat optik. Jika dilihat dari
penggunaan connector, rugi-rugi ini dapat timbul karena
dimungkinkannya adanya batas atau celah berupa udara antara dua
serat optik yang disambung dengan menggunakan connector tersebut
atau disebut dengan fresnel reflection. Hal ini menyebabkan perbedaan
indeks bias, meskipun kedua serat optik memiliki indeks bias yang
sama namun tetap akan ada daya yang dipantulkan kembali ke arah
kabel serat optik pengirim karena ada perbedaan indeks antara core
dari serat optik dengan udara.
Jika dilihat pada proses splicing terdapat ketidaksempurnaan
pada proses fusion sehingga dapat terjadi fusion failure ataupun loss
28
yang terlalu besar. Hal ini dapat terjadi karena dimensi serat optik
yang demikian kecil sehingga penyambungan menjadi tidak tepat
sehingga sinar dari bahan serat optik ke serat optik lainnya tidak dapat
dirambatkan seluruhnya. Ada beberapa kesalahan dalam
penyambungan yang dapat menimbulkan rugi-rugi splicing serat optik
atau disebut dengan insertion loss, yaitu:
Sambungan kedua serat optik membentuk sudut.
Kedua sumbu berimpit namun masih ada celah diantara keduanya.
Ada perbedaan ukuran antara kedua serat optik yang disambung.
Untuk mengukur besarnya rugi-rugi karena sambungan digunakan
rumus sebagai berikut :
Loss (dB) = 10 Log (P out / P in)
Di mana :
P out = daya sesudah sambungan (mW)
P in = daya sebelum sambungan (mW)
(Keiser, 2000)
2.3.3.6 Coupling Loss
Pada serat optik terdapat rugi-rugi yang timbul karena
pemasangan atau penyambungan. Hal ini dapat terjadi karena energi
yang diradiasikan oleh sumber optik dapat dimasukkan ke dalam serat
optik. Coupling loss dapat terjadi pada tiga tipe sambungan optik,
29
yaitu sambungan light source-to-fiber, sambungan fiber-to-fiber, dan
sambungan fiber-to-source. Rugi-rugi sambungan lebih sering
disebabkan pada salah satu masalah penyambungan yang dapat terjadi
pada saluran (lateral misalignment), longitudinal misalgnment, dan
(sudut) angular misalignment.
Gambar 2.13 Masalah-masalah Penyambungan Serat Optik
(Keiser, 2000)
30
2.3.4 Connector Serat Optik
Gambar 2.14 Connector Serat Optik
Dalam website http://www.fiberoptics4sale.com/Merchant2/fiber-optic-
connectors.php menjelaskan mengenai connector kabel serat optik di mana
terdiri dari beberapa tipe, yaitu tipe ST (Straight Tip), tipe SC (Subscriber
Connectors), tipe FC (Ferrule Connector), tipe LC (Lucent Connector/Little
Connector/Local Connector), dan tipe SMA (SubMiniature). Connector serat
optik tipe ST dan tipe SC adalah tipe yang paling banyak digunakan untuk
koneksi pada Optical Termination Box (OTB).
Connector serat optik adalah komponen penting yang digunakan dalam
jaringan serat optik. Connector serat optik ini juga merupakan bagian utama
dalam patch panel dan pigtail serat optik. Untuk connector serat optik, ada
connector untuk serat optik single mode dan konektor untuk serat optik multi
mode. Connector serat optik untuk single mode bisa dengan PC (Polished
Connectors), UPC (Ultra-Polished Connectors), atau APC (Angle-Polished
Connectors), sedangkan connector serat optik untuk multi mode hanya bisa
dengan PC (Polished Connectors) atau UPC (Ultra-Polished Connectors).
31
PC, UPC, atau APC lebih kepada bagaimana mengasah ferrule dari
connector serat optik. Jika dilihat, connector multi mode biasanya dengan boot
hitam atau warna krem. Untuk single mode PC dan UPC biasanya berwarna
biru atau hitam, sedangkan single mode APC berwarna hijau. Insertion loss
merupakan data teknis penting dari connector serat optik, di mana semakin
kecil semakin baik. Insertion loss dari APC lebih kecil dari UPC, dan insertion
loss UPC lebih kecil dari PC.
2.3.4.1 Connector SC (Subscriber Connector / Square Connector / Standard
Connector)
Gambar 2.15 Connector SC
Gambar 2.16 Coupler SC (kiri) dan Connector SC Duplex (kanan)
Connector serat optik SC dengan struktur push-pull adalah salah
satu connector yang sering atau biasa digunakan dan cocok untuk jenis
serat optik single mode. Connector SC ini low cost karena
32
menggunakan plastic housing, selain itu memiliki akurasi yang baik,
dan banyak digunakan dalam instalasi dengan jumlah yang besar.
2.3.4.2 Connector LC
Gambar 2.17 Connector LC Simplex dan Duplex
Gambar 2.18 Coupler LC Simplex dan Duplex
Connector serat optik LC berjenis push-pull. Ukuran ferrule dan
sleeve-nya yang digunakan connector LC dan adaptor LC adalah
setengah SC dan FC, yaitu 1.25 mm. Connector LC biasanya digunakan
pada jaringan serat optik single mode dan juga multi mode.
33
2.3.4.3 Connector ST
Gambar 2.19 Connector ST (kiri) dan Coupler ST (kanan)
Connector serat optik ST menggunakan housing metal tetapi tidak
berstruktur skrup, berjenis push-pull. Connector ST biasa digunakan
untuk 10Base-F yang ferrule-nya terbuka keluar, sedangkan SC
digunakan untuk 10Base-F dan ferrule dirancang dalam housing.
2.3.5 Penyambungan Antar Connector
2.3.5.1 Penyambungan Mekanik
Gambar 2.20 Penyambungan pada Connector FC
Pada connector serat optik, mekanisme penyambungan antar
kabel melalui connector-nya tidak seperti yang diaplikasikan pada
connector kabel elektronik yang terdapat slot atau connector khusus,
34
namun dengan menggunakan coupler antar dua connector. Pada
penggunaannya coupler tersebut hanya disambungkan antar
connector dapat berupa mekanisme colok atau menekan connector
serta memutar dan mengunci rapat sambungan. Contoh coupler
tersebut dapat dilihat pada gambar penyambungan FC connector di
atas.
2.3.5.2 Splicing
Dalam website http://www.fiberoptics4sale.com/Merchant2/
fiber_optic_cable_termination.php menjelaskan bahwa Splicing
adalah penyambungan dua serat optik tanpa penggunaan connector
apapun, yang mana metode splicing terdapat dua metode, yaitu
mekanikal splicing dan fusion splicing.
Gambar 2.21 Metode Mekanikal splicing
Mekanikal splicing merupakan metode yang mana
penyambungan dua kabel serat optik dilakukan dengan
mensejajarkan dua kabel serat optik serta menempatkan atau
menyanggah dengan suatu bantalan/selubung (alignment sleeve)
35
yang dilakukan secara mekanikal. Dengan pensejajaran ini, maka
gelombang cahaya dapat diteruskan dari satu kabel serat optik ke
kabel serat optik lain. Kelebihan dari mekanikal splicing ini adalah
tidak membutuhkan listrik untuk proses splicing-nya karena
penyambungan secara mekanikal.
Gambar 2.22 Metode Fusion Splicing
Metode fusion splicing menggunakan alat khusus di mana
kedua ujung kaca serat optik yang sudah dikupas bagian cladding-
nya yang selanjutnya dipotong bagian ujung agar rata kemudian
dibersihkan dengan alkohol yang bertujuan membersihkan debu dan
partikel kecil lainnya yang dapat menghabat proses pemanasan serta
dapat mengagalkan proses penyambungan. Selanjutnya kedua fiber
dipadukan secara presisi, kemudian dibakar (fuse) pada suhu tertentu
dengan menggunakan fuser serat optik sehingga kaca meleleh,
menyatu dan tersambung secara permanen. Setelah tersambung
bagian yang terkupas ditutup kembali dengan selubung yang diberi
penyangga lalu dipanaskan. Faktor yang dapat menimbulkan splice
loss misalnya seperti proses pemotongan yang berdapat pada sudut
36
potong serat optik serta proses pembersihan dari partikel seperti
debu. Loss yang terjadi dengan metode ini sangat kecil dibandingkan
dengan metode mekanikal yaitu sebesar 0.01 dB 0.03 dB.
2.4 Unjuk Kerja Sistem Komunikasi Serat Optik
Untuk mengetahui unjuk kerja sistem komunikasi serat optik ada beberapa hal
yang harus diketahui yaitu :
2.4.1 Perhitungan Optical Power Budget
Menurut Syauki (n.d:6) dalam perancangan jaringan, untuk memenuhi
performa yang diinginkan maka dilakukan perhitungan anggaran daya optikal
(optical power budget) yang digunakan untuk menentukan optical power
sampai pada jarak terjauh tanpa penguat daya. Dengan diketahuinya daya kirim
transmitter dan daya terima receiver maka kita harus mengetahui optical power
budget sampai pada jarak terjauh dan dapat mengetahui saat kapan penggunaan
penguat dan receiver dapat menerima data dengan baik. Oleh karena itu,
digunakan persamaan sebagai berikut:
Pt(dBm) - Pr (dBm) = Ltot (dB) + Margin (dB)
Di mana :
- Pt = daya kirim transmitter
- Pr = daya terima receiver
- Ltot = redaman total yang didapat dari persamaan redaman
- Margin = sebagai cadangan daya yang terdiri dari ageing margin, splicing
margin dan level margin
37
Persamaan redaman:
( ) LcsLLfLtot 2.13
. +
+=
Di mana :
- Ltot = redaman total
- f = loss serat optik (dB/Km)
- s = loss splice (dB/splice)
- Lc = loss connector
- L = jarak (km)
2.4.2 Komponen Utama Sistem Komunikasi Serat Optik
Sistem komunikasi serat optik terdiri dari 3 komponen utama yaitu:
1. Transmitter berupa Laser Diode ( LD ) dan Light Emmiting Diode (LED).
2. Media transmisi berupa fiber optik.
3. Receiver yang merupakan detektor penerima digunakan PIN dan APD.
Penjelasannya adalah sebagai berikut :
2.4.2.1 Transmitter
Dalam website http://idkf.bogor.net/yuesbi/e-DU.KU/edukasi.
net/TIK/serat_optik/materi2.html menjelaskan bahwa transmitter
adalah alat yang mengkonversi sinyal listrik menjadi sinyal cahaya
sehingga informasi dapat dikirimkan dengan media serat optik.
Transmitter ini terdiri dari dua bagian yaitu :
38
1. Rangkaian elektrik, yang berfungsi untuk mengkonversi sinyal
analog menjadi sinyal digital, selanjutnya data tersebut
ditumpangkan kedalam sinyal gelombang optik yang telah
termodulasi.
2. Sumber gelombang optik, berupa sinar Laser Diode (LD) dan Light
Emmiting Diode (LED). Pemakaiannya disesuaikan dengan sistem
komunikasi yang diperlukan.
Laser Diode (LD)
Laser Diode dapat digunakan untuk sistem komunikasi optik yang
sangat jauh seperti Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) dan Sistem
Komunikasi Serat Optik (SKSO), karena mempunyai karakteristik yang
handal yaitu dapat memancarkan daya dengan intensitas yang tinggi,
stabil, hampir monokromatis, terfokus, dan merambat dengan kecepatan
sangat tinggi, sehingga dapat menempuh jarak sangat jauh.
Pembuatannya sangat sukar karena memerlukan spesifikasi tertentu
sehingga harganya pun mahal. Laser Diode ini tidak ekonomis dan
tidak efisien jika digunakan untuk sistem komunikasi jarak dekat dan
pada trafik kurang padat.
Light Emmiting Diode (LED)
LED digunakan untuk sistem komunikasi jarak sedang dan
dekat agar sistem dapat ekonomis dan efektif. Karena LED lebih mudah
pembuatanya, maka harganya pun relatif lebih murah.
39
2.4.2.2 Receiver
Dalam website http://idkf.bogor.net/yuesbi/e-DU.KU/edukasi.
net/TIK/serat_optik/materi2.html menjelaskan bahwa receiver adalah
alat yang mengkonversi sinyal cahaya yang dikirimkan oleh transmitter
dengan media serat optik menjadi sinyal listrik. Receiver ini terdiri dari
2 bagian, yaitu detektor penerima dan rangkaian elektrik
1. Detektor penerima
Detektor penerima ini berfungsi untuk menangkap cahaya
berupa gelombang optik pembawa informasi, misalnya PIN diode
atau APD (Avalance Photo Diode) di mana pemilihannya
tergantung keperluan sistem komunikasinya. Untuk melakukan
komunikasi jarak pendek akan lebih efisien jika menggunakan
detektor PIN diode, karena PIN diode sangat baik digunakan untuk
bit rate rendah dan sensitifitasnya tinggi untuk LED. Untuk
melakukan komunikasi jarak jauh digunakan detektor APD yang
mampu bekerja pada panjang gelombang 1310 nm, 1490 nm serta
1550 nm dengan kualitas yang baik.
Sumber cahaya LD terlihat memiliki daya lebih besar, stabil,
konstan pada bit rate berapapun, sedangkan sumber cahaya LED
mempunyai daya pancar yang lebih kecil dan pada bit rate 100
Mbps dayanya mulai menurun.
2. Rangkaian elektrik, berfungsi untuk mengkonversi cahaya
pembawa informasi yang dibawa dengan melakukan regenerasi
40
timing, regenerasi pulse, serta konversi sinyal cahaya (digital) ke
sinyal listrik.
2.4.3 Wavelength Division Multiplexing (WDM)
Gambar 2.23 Proses Kerja Wavelength Division Multiplexing
Wavelength Division Multiplexing (WDM) dalam komunikasi serat
optik merupakan suatu teknologi yang memungkinkan sejumlah sinyal
informasi yang berbeda ditansmisikan melalui sebuah serat optik tunggal
dalam waktu yang bersamaan sehingga memungkinkan komunikasi
bidirectional (upstream dan downstream). Hal ini dapat dilakukan karena
teknik ini menggunakan panjang-panjang gelombang (warna) sinar laser yang
berbeda sebagai kanal-kanal informasi untuk setiap transmisinya dan panjang
gelombang ini dapat diterapkan pada serat optik jenis single mode atau pun
multi mode. Teknik multiplexing ini memungkinkan untuk mengembangkan
kapasitas jaringan serat optik tanpa menambah jaringan serat optik.
(Stallings, 2007)
41
2.5 PON
Pada masa sekarang di mana teknologi semakin berkembang, terus-menerus
terjadi lonjakan permintaan terhadap bandwidth. Hal tersebut dimotori oleh
pertumbuhan yang pesat pada sektor seperti layanan Video-On-Demand (VOD) dan
munculnya aplikasi-aplikasi seperti online gaming, sistem peer-to-peer
downloading, dan sebagainya. Di mana sektor-sektor tersebutlah yang
menghidupkan kembali industri komunikasi optik. Setelah lebih dari dua dekade
dilakukan penelitian aktif, sistem akses optik broadband berbasiskan Passive
Optical Network (PON) ini pada akhirnya menyediakan solusi dan sebagai tahap
generasi selanjutnya dalam akses broadband pada masa kini.
Passive Optical Network (PON) sendiri merupakan teknologi komunikasi optik
untuk akses jaringan, di mana berbasis hanya pada elemen atau komponen pasif
seperti splitter. PON ini merupakan arsitektur dengan jaringan point-to-multipoint
karena pada satu serat optik mampu untuk melayani banyak pelanggan (client) atau
pengguna (user), biasanya 16 sampai 128 pengguna. Pada PON, medium tranmisi
dilakukan secara bersama dan arus trafik dari stasiun-statiun yang berbeda di-
multiplex-kan. Dilihat dari jarak dan transmisi bandwidth, PON lebih meningkat jika
dibandingkan DSL yang masih menggunakan kabel tembaga.
Pada mulanya riset tentang PON ini dimulai pada tahun 1980-an. Di mana
pencapaian penting pertama yang distandarisasikan pada tahun 1995 adalah Full-
Service Access Network (FSAN), yang kemudian terbentuk dan menyediakan sebuah
spesifikasi sistem untuk ATM PON (APON). Kemudian pada tahun 1997, ITU-T
merilis G.983.1 berdasarkan pada spesifikasi FSAN. Pada saat ini APON lebih
dikenal dengan sebutan Broadband PON (BPON) untuk menekankan bahwa,
42
meskipun berbasis ATM, setiap layanan broadband dapat diperoleh dengan
teknologi ini.
Sejak perilisan G.984.x untuk Gigabit PON (GPON) pada 2003, APON/BPON
dianggap sebagai teknologi pendahulunya. GPON menyediakan multigigabit
bandwidth dengan biaya rendah daripada BPON, dengan keunggulan lain yaitu
menyalurkan data yang terpaket lebih efisien dengan GPON encapsulation mode
(GEM). Sebuah pendekatan alternatif lain menghasilkan Ethernet PON (EPON),
dirilis pada tahun 2004 sebagai bagian dari standar IEEE 802.3ah untuk Ethernet
pada akses jaringan.
Gambar 2.24 Perbandingan Teknologi PON
Passive Optical Network (PON) memiliki perbedaan dari teknologi shared
access pada media transmisi lainnya, jika dilihat dari sifat-sifat fisik splitter optik
pasifnya yang melakukan pendistribusian sinyal optik serta port dan connector pada
splitter optik.
Teknologi Passive Optical Network memberikan keuntungan dari besarnya
bandwidth serta cakupannya jika dibandingkan dengan DSL serta efektif dan lebih
mudah untuk diurus daripada aktif Ethernet.
43
PON lebih transparan karena distribusi jaringan secara optik bekerja hanya
pada perangkat-perangkat layer 1. Hampir semua jenis layanan dapat
dibangun di atas PON, paket, TDM, WDM, ataupun analog. Transparansi
ini memudahkan migrasi ke teknologi baru tanpa perlu mengganti elemen
jaringan yang ada. Sebagai contoh, proses migrasi WDM-PON
memerlukan penggantian peralatan, tetapi tidak pada distribusi jaringan
optiknya.
Arsitektur PON point-to-multipoint pada jalur downstream memberikan
kemudahan pada layanan broadcast seperti TV. Layanan broadcast dapat
khusus diberikan secara terpisah dalam hal panjang gelombangnya dari
layanan data secara unicast dan multicast.
Terdapat banyak topologi jaringan dapat diterapkan pada teknologi PON
seperti topologi star. Beberapa skema 1:N passive splitter dapat saling
dihubungkan yang kemudian terbentuk topologi tree. Penggunaan splitter
1:2 dan sambungan connector juga dapat menghasilkan topologi ring dan
bus.
44
Gambar 2.25 Topologi pada PON: (a) star; (b) tree; (c) bus; (d) ring
(Hens dan Caballero, 2008)
2.5.1 Broadband PON (BPON)
Broadband PON atau BPON merupakan versi pertama dari PON yang
termasuk ke dalam standar internasional pada pertengahan tahun 1990. Pada
saat tersebut merupakan pilihan yang logis memilih ATM encapsulation
untuk BPON (APON, di mana telah diketahui sebelumnya). Pada saat ini
BPON menyediakan kecepatan upstream sampai dengan 155.52 Mbit/s, dan
kecepatan downstream sampai dengan 622.08 Mbit/s dengan cakupan sampai
dengan 20 km. BPON sendiri dapat melayani sampai dengan 32 ONUs.
45
Gambar 2.26 Pemakaian Bandwidth Optik oleh BPON dengan Panjang
Gelombang Berbasis Duplexing Untuk Upstream dan Downstream
(Hens dan Caballero, 2008)
2.5.2 Gigabit PON (GPON)
Masih standarisasi dari ITU-T dengan versi G.984 BPON dikembangkan
menjadi GPON. Perkembangan yang dilakukan yaitu pada total bandwidth,
efisiensi penggunaannya, mendukung bit rate yang lebih tinggi, dan perbaikan
dalam keamanan. Secara spesifiknya, GPON menyediakan 1244.16 / 1244.16,
1244.16 / 2488.32 dan 2488.32 / 2488.32 Mbit/s transmisi interface. GPON
tidak dapat saling dioperasikan dengan BPON, walaupun line rate-nya sama.
Dengan metode enkapsulasi GPON membuat data yang dikirim lebih efisien
dalam paketnya dengan frame segmentation. Kapasitas bandwidth pada
GPON mencapai 2.488 Gbps untuk downstream, sedangkan upstream
mencapai 1.244 Gbps. (Hens dan Caballero, 2008)
46
2.5.3 Ethernet PON (EPON)
Ethernet PON atau EPON merupakan alternatif IEEE untuk PON. Versi
pertama EPON dirilis pada tahun 2004, di mana membuat teknologi ini
merupakan versi terbaru dari PON. EPON berbasiskan pada Ethernet, yang
merupakan teknologi jaringan paling sukses yang dispesifikasikan oleh IEEE.
Pada EPON terdapat dua interface alternatif, yaitu yang dikenal dengan
1000BASE-PX10 dan 1000BASE-PX20, di mana 1000BASE-PX10 memiliki
cakupan minimum sekitar 10 km dan 1000BASE-PX20 memiliki cakupan
minimum sekitar 20 km. Pada umumnya jumlah Optical Network Unit (ONU)
yang dapat terhubung sekitar 16 ONU, di mana dimungkinkan juga penerapan
alternatif splitting rasio. Terdapat hubungan timbal balik antara cakupan dan
splitting rasio yang dikarenakan optical loss bertambah seiring penambahan
jarak dan percabangan jalur. Sehingga jumlah Optical Network Unit (ONU)
dapat lebih namun dengan jarak antara Optical Network Unit (ONU) dan
Optical Line Terminal (OLT) lebih pendek. (Hens dan Caballero, 2008)
2.5.4 Gigabit Ethernet PON (GEPON)
Masih standarisasi IEEE 802.3ah atau EFM GEPON ini merupakan
perkembangan dari EPON, terlihat dari namanya yaitu Gigabit, kapasitas
layanannya yang membuatnya berbeda dari EPON. Teknologi jaringan serat
optik ini cocok untuk diaplikasikan pada FTTH dan FTTB karena merupakan
jaringan FO point-to-multipont, di mana sebuah serat optik digunakan untuk
melayani beberapa pelanggan.
47
GEPON dirancang untuk keperluan telekomunikasi atau pun jalur data.
Kelebihan dari GEPON antara lain mudah diintegrasikan, fleksibel, mudah
diatur, dan menyediakan fungsi QoS. Selain itu, GEPON juga dapat
menggantikan teknologi DSL yang sebelumnya telah ada karena GEPON
dapat menyediakan bandwidth yang tinggi (sampai dengan 1Gbps) dan juga
melayani beberapa kebutuhan dalam waktu yang sama.
GEPON menyediakan konektifitas untuk semua tipe komunikasi IP atau
paket Ethernet karena memakai sebuah jaringan layer 2 yang menggunakan IP
untuk membawa voice, data, dan video. GEPON menyediakan komunikasi
yang aman karena terdapat enkripsi pada kedua ujungnya (upstream dan
downstream), sehingga kebocoran informasi dapat diminimalisasi.
Penggunaan standar GEPON tidak ada batasan terhadap jumlah Optical
Network Unit (ONU) yang digunakan pada sisi pelanggan. Jumlah Optical
Network Unit (ONU) yang banyak dan kecepatan jaringan yang tinggi ini
dapat diaplikasikan pada sistem FTTH, seperti akses IP-telephone, data
broadband, dan IPTV. GEPON merupakan kombinasi yang tepat antara
teknologi Ethernet dan teknologi Passive Optical Network. Dengan teknologi
GEPON, komponen aktif serat optik yang digunakan antara Optical Line
Terminal (OLT) dan Optical Network Unit (ONU) dapat dikurangi, sehingga
dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan dan memudahkan dalam
pemeliharaan. (Hens dan Caballero, 2008)
48
2.5.5 Komponen Utama pada PON
Passive Optical Network atau PON mempunyai beberapa komponen
utama sehingga jaringan serat optik dapat didistribusikan pada para pelanggan.
Komponen tersebut adalah sebagai berikut :
2.5.5.1 OLT (Optical Line Terminal)
Gambar 2.27 Optical Line Terminal
OLT atau Optical Line Terminal (tranismitter) merupakan
komponen yang akan mendistribusikan sinyal cahaya menggunakan
media serat optik menuju ke Optical Network Unit (ONU). OLT
biasanya berada pada kantor pusat operator jaringan telekomunikasi
sehingga dengan alat ini baik data, voice, maupun video akan
dikirimkan secara langsung dengan menggunakan serat optik.
(PT Infokom Internusa,n.d)
49
2.5.5.2 ONU (Optical Network Unit)
Gambar 2.28 Optical Network Unit
ONU atau Optical Network Unit (receiver) merupakan alat yang
dipasang pada sisi pelanggan atau disebut sebagai end-user. ONU akan
mendapatkan sinyal cahaya yang telah didistribusikan oleh Optical Line
Terminal (OLT) dan akan mengubah sinyal cahaya tersebut menjadi
sinyal analog, kemudian sinyal tersebut akan di-demultiplexing
sehingga pelanggan dapat menerima layanan seperti voice, video dan
data dengan menggunakan kabel tembaga. (PT Infokom Internusa,n.d)
2.5.5.3 Serat Optik
Gambar 2.29 Serat Optik
50
Serat optik merupakan saluran transmisi yang hanya menerima
sinyal cahaya dan komponen ini tidak membutuhkan listrik atau disebut
sebagai pasif komponen. Serat optik memiliki dua tipe yaitu serat optik
untuk indoor dan outdoor. Serat optik indoor maupun outdoor
mempunyai bagian yang hampir sama yaitu terdapat core dan cladding.
Core adalah tempat cahaya akan masuk ke dalam serat optik. Di mana
core merupakan bagian inti dari serat optik yang terbuat dari kaca tipis,
jadi core akan selalu dilewati oleh cahaya. Indeks bias core harus lebih
besar dari indeks bias cladding agar tidak ada cahaya yang dibiaskan
keluar. Core ini memiliki diameter yang berbeda-beda tergantung pada
serat optik dan cladding merupakan bagian yang mempunyai peranan
melapisi core agar cahaya tidak dibiaskan ke luar dan tetap dipantulkan
di dalam core. Cladding bisa dianggap sebagai lapisan selimut karena
mengelilingi core. Cladding harus memiliki indeks bias yang kecil agar
cahaya di dalam core selalu dipantulkan, jadi cladding dapat
memantulkan sinar kembali ke dalam core. (PT Infokom Internusa,n.d)
2.5.5.4 Optical Splitter
Gambar 2.30 Optical Splitter
51
Optical splitter merupakan komponen pasif karena dapat berjalan
tanpa menggunakan listrik. Fungsi utama dari optical splitter ini adalah
membagi dari satu jalur menjadi beberapa jalur yang akan didistribusi.
Sehingga jaringan serat optik dapat melayani banyak pelanggan.
Optical splitter mempunyai dua jenis yaitu symmetrical splitter dan
asymmetrical splitter. (PT Infokom Internusa,n.d)
Symmetrical Splitter
Symmetrical splitter terdapat 5 buat tipe yaitu 1x2, 1x4, 1x8,
1x16 dan 1x32. Dengan menggunakan splitter ini dapat membagi
dari satu jalur menjadi dua jalur hingga 32 jalur. Semakin banyak
jalur maka semakin besar loss yang didapat. Berikut ini adalah tabel
splitter loss.
Tabel 2.2 Insertion Loss pada Symmetrical splitter
(PT Infokom Internusa, n.d)
Asymmetrical splitter
Berbeda dengan symmetrical splitter, pada asymmetrical
splitter hanya mempunyai dua jalur untuk keluarannya. Setiap jalur
keluaran dari splitter ini mempunyai rasio yang berbeda, sehingga
splitter ini digunakan pada lokasi pelanggan yang berbeda-beda
52
jaraknya. Splitter ini dapat menghemat optical power yang akan
diteruskan ke pelanggan berikutnya. Berikut ini adalah insertion
loss pada tiap splitter:
Tabel 2.3 Insertion Loss pada Asymmetrical Splitter
(PT Infokom Internusa, n.d)
2.6 FTTX
Mengacu pada e-paper dari ZTE Corporation (n.d) bahwa FTTX atau Fiber
to the X merupakan istilah yang digunakan untuk beberapa arsitektur jaringan serat
optik pada dunia telekomunikasi. Dengan menggunakan serat optik ini akan
menjawab masalah keterbatasannya bandwidth dengan menggunakan jaringan kabel
tembaga. Beberapa arsitektur jaringan serat optik yang ada adalah sebagai berikut:
53
2.6.1 FTTH ( Fiber To The Home)
Gambar 2.31 Fiber To The Home
Fiber To The Home merupakan arsitektur jaringan serat optik yang
disalurkan hingga ke rumah-rumah. Di mana Optical Network Unit (ONU)
dipasang dan ditempatkan di rumah-rumah dan untuk mengirimkan data-data
ke ONU tiap tiap rumah maka digunakan splitter. Layanan yang sering
digunakan pada arsitektur ini adalah VoIP, IPTV dan internet.
54
2.6.2 FTTB (Fiber To The Building)
Gambar 2.32 Fiber To The Building
FTTB atau Fiber To The Building adalah arsitektur di mana serat optik
akan didistribusikan hingga ke gedung-gedung komersial. Biasanya ONU
akan diletakkan pada ruangan telekomunikasi basement yang kemudian akan
dihubungkan ke tempat pelanggan dengan menggunakan kabel tembaga
indoor. Penggunaan splitter di sini digunakan untuk melayani beberapa client
di beberapa lantai yang berbeda.
55
2.6.3 FTTC (Fiber To The Curb)
Gambar 2.33 Fiber To The Curb
Arsitektur Fiber To The Curb ini adalah arsitektur yang membawa
akses serat optik sampai ke suatu curb di mana setiap curb tersebut berisi
beberapa pelanggan, biasanya dari 8 hingga 24 pelanggan. Splitter akan
dipasang di luar gedung atau di luar curb yang ada dan untuk ONU akan
dipasang di dalam curb sehingga dapat melayani pelanggan yang ada.
2.6.4 FTTN/FTTCab (Fiber To The Node/Neighborhood)
Gambar 2.34 Fiber To The Node/Neighborhood
56
FTTN adalah salah satu arsitektur jaringan serat optik yang dibuat
hingga pada node tertentu yang biasanya berupa kabinet berlokasi di pinggir
jalan. Perbedaan nya dengan FTTC yaitu jarak antara titik pendistribusian
dengan pelanggan pada FTTN lebih jauh dibandingkan FTTC, dan pelanggan
yang dapat dilayani lebih banyak.
2.7 Video Streaming
Streaming adalah sebuah teknologi untuk memainkan file video atau audio
baik secara langsung maupun pre-recorded dari sebuah server. Dengan kata lain,
file video atau audio yang terletak pada sebuah server dapat secara langsung
dijalankan pada komputer client sesaat setelah ada permintaan, sehingga proses
download video atau audio yang menghabiskan waktu cukup lama dapat dihindari.
Saat file video atau audio di-stream, maka akan terbentuk sebuah buffer di
komputer client dan data video atau audio tersebut akan mulai di-download ke
dalam buffer yang telah terbentuk pada komputer atau mesin client. Dalam waktu
sepersekian detik, buffer telah terisi penuh dan secara otomatis data video atau
audio akan dijalankan oleh sistem. Sistem akan membaca informasi dari buffer
sambil tetap melakukan proses download data, sehingga proses streaming tetap
berlangsung ke komputer client. (Septima, 2009)
Konsep dasar dari video streaming adalah membagi paket video ke dalam
beberapa bagian, kemudian mentransmisikan paket tersebut dan pada client dapat
men-decode serta memainkan potongan paket file video tanpa harus menunggu
seluruh file terkirim ke komputer penerima. Secara garis besar konsep dasar tersebut
dibagi ke dalam tiga tahap, yaitu :
57
1. Mempartisi atau membagi data video yang telah terkompresi ke dalam
paket-paket data
2. Pengiriman paket-paket data video
3. Pihak client men-decode dan menjalankan video, walaupun paket yang
berikutnya masih dalam proses pengiriman ke komputer client.
(Akbar, 2010)
Bisa dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.35 Proses Streaming
Video streaming ini juga memiliki dua jenis layanan, yaitu On-Demand dan
Live. Untuk layanan On-Demand, streaming dilakukan dengan menyiarkan file
media yang telah disimpan atau direkam sebelumnya. Sedangkan layanan Live
dilakukan secara langsung, dalam artian kejadian sedang berlangsung saat itu juga
(real time), misalnya video conference.
Media streaming memiliki beberapa manfaat diluar dari yang sudah terlihat
pada kinerjanya, yaitu sebagai berikut :
58
Cost-effective method of communication, yaitu organisasi atau perusahan
bisa menyimpan uang dari berkurangnya biaya untuk media distribusi.
Faster time to market, yaitu dengan memproduksi video atau audio yang
ditempatkan pada streaming server bisa lebih cepat untuk dipasarkan,
daripada harus menggunakan media fisik (misalnya CD atau kaset)
Create more options for communications, dalam hal ini media streaming
merespon keinginan penonton untuk menyediakan channel dari media
yang berbeda dan sebagai media komunikasi yang memberikan
kesempatan bagus untuk mendekati penonton
Tracking and profiling, yaitu ketika meng-klik link dari media streaming,
informasi tentang yang di-klik tadi akan disimpan pada log server media
streaming.
(Follansbee, 2004)
2.8 IP Multicast
Beberapa aplikasi membutuhkan data yang dikirim dari pengirim ke
beberapa penerima sekaligus. Sebagai contoh dari aplikasi ini berhubungan dengan
media seperti audio dan video broadcast, info harga saham secara real-time dan
aplikasi teleconference. Sebuah jasa di mana data dikirim dari suatu pengirim ke
banyak penerima ini disebut dengan komunikasi multipoint atau multicast, dan
aplikasi yang memerlukan multicast delivery service disebut dengan multicast
applications.
59
Gambar 2.36 Perbandingan Konsep Unicast, Broadcast, dan Multicast
Pada gambar 2.42 di atas secara sederhana membandingkan konsep multicast
dengan jenis komunikasi lainya. Pada unicast atau komunikasi point-to-point, data
dikirim ke satu host penerima, pada broadcast atau komunikasi one-to-all data
ditransmisikan kesemua host penerima dalam satu lingkup tertentu. Sebagai contoh
dalam satu jaringan LAN, maka semua host penerima berada dalam lingkup LAN
tersebut. Multicast secara umum dapat dikatakan paduan dari unicast dan broadcast.
Pada multicast, data ditransmisikan ke sekelompok host penerima yang sebelumnya
telah ditentukan untuk dapat menerima data tersebut, atau disebut dengan multicast
group atau host group.
Pada prinsipnya. konsep multicast ini dapat diimplementasikan pada jaringan
baik yang menggunakan unicast atau broadcast. Namun kedua solusi tersebut
memiliki kekurangan. Pada solusi unicast ke multicast, pengirim mentransmisikan
satu salinan data secara terpisah untuk masing-masing host dalam grup multicast.
Hal ini memungkinkan untuk grup multicast yang ukurannya kecil, tetapi ketika
jumlah host relatif besar, proses transmisi data yang sama secara beberapa kali
memboroskan banyak sumber daya sehingga tidak efisien. Sedangkan pada solusi
broadcast ke multicast, data dikirim ke semua host dalam sebuah jaringan, misalnya
60
host akan akan memutuskan data jika penerima bukan merupakan anggota dari grup
multicast. Solusi ini dapat efektif bekerja ketika host dari grup multicast terletak
pada jarigan LAN yang sama dan LAN mendukung transmisi secara broadcast.
Membuat pengiriman multicast secara efisien dalam jaringan paket switching
memerlukan seluruh rangkaian protokol baru dan mekanisme pada lapisan jaringan.
Pertama, alamat multicast harus tersedia yang dapat menunjuk grup multicast
sebagai yang dituju dari datagram. Kedua, harus ada mekanisme yang
memungkinkan host untuk bergabung dan meninggalkan grup multicast. Ketiga,
adanya kebutuhan untuk protokol routing multicast untuk mengatur jalurnya,
disebut distribution tree, dari pengirim kepada anggota dari grup multicast. Hal-hal
yang berkaitan dengan pengaturan distribution tree multicast disebut sebagai
routing multicast.
Gambar 2.37 Pengiriman Secara Multicast dalam Jaringan IP
61
IP multicast melibatkan baik host dan router. Dalam IPv4 support IP
multicast bersifat opsional, tetapi hampir semua host dan router men-support
multicast. Host yang merupakan anggota dari grup multicast saling bertukar
Internet Group Management Protocol (IGMP) messages dengan router. Router
melakukan dua proses utama dalam IP multicast, yaitu multicast routing dan
multicast forwarding. Multicast routing membuat distribution tree untuk suatu grup
multicast dengan mengatur isi dari tabel routing multicast. Dalam multicast, tabel
routing dapat terdaftar beberapa alamat hop berikutnya untuk entri tabel routing.
Seperti dalam unicast, forwarding mengacu pada pengolahan datagram yang masuk,
lookup tabel routing, dan transmisi pada interface keluar. Ketika sebuah paket
multicast tiba di router, router melakukan lookup di tabel routing multicast untuk
entri yang cocok. Router meneruskan satu salinan paket ke setiap alamat hop
berikutnya dalam pencocokan entri tabel routing. (Communication Group, n.d)
Pengalamatan IP multicast ditentukan pada alamat IP kelas D oleh Internet
Assigned Number Authority (IANA). Pengalamatan ini dinotasikan dengan prefix
biner 1110 pada empat bit di oktet pertama. Rentang alamat untuk IP multicast
mulai dari 224.0.0.0 sampai dengan 239.255.255.255, bisa dilihat pada gambar di
bawah ini:
Gambar 2.38 Alamat Kelas D
(Williamson, 2000)
62
Salah satu fitur yang menonjol dari IP multicast adalah penggunaan
kelompok alamat IP bukan alamat IP tujuan. Sebuah kelompok multicast terdiri dari
nomor host yang berpartisipasi dan teridentifikasi dalam alamat kelompok, di mana
partisipannya bisa dari lokasi geografis yang berbeda.
Alamat IP multicast berbeda dengan alamat IP unicast yang membagi field
alamatnya dalam tiga sub-field (network ID, subnet ID, dan host ID), tetapi
beberapa segmen dari kelas D adalah well-known atau reserved. Misalnya alamat
dari 224.0.0.0 sampai 224.0.0.225 digunakan untuk mengontrol jaringan lokal,
alamat 224.0.1.0 sampai 224.0.1.255 digunakan untuk mengontrol internetwork.
(Panwar, Mao, Ryo dan Li, 2004)
Tabel 2.4 Link Local Alamat Multicast
63
Penggunaan atau aplikasi dari IP multicast saat ini berkembang pesat dalam
perusahaan-perusahaan berbasis jaringan. Microsoft NetShow dan NetMeeting
merupakan aplikasi yang biasa digunakan untuk melakukan voice atau video
streaming. Protokol yang biasa digunakan untuk multicast antara client dan server
adalah IGMP (Internet Group Management Protocol). Dengan IGMP ini, multicast
yang tersedia berada pada subnet dengan client yang terkonfigurasi.
(Palmatier, Lyons, dan Thurston, 2001)
64
2.9 VLAN (Virtual Local Area Network)
Gambar 2.39 VLAN
VLAN atau Virtual Local Area Network merupakan pengembangan dari
LAN di mana VLAN merupakan kelompok perangkat yang terletak pada LAN tetapi
sudah dikonfigurasi menggunakan perangkat lunak manajemen sehingga perangkat
tersebut dapat berkomunikasi tanpa harus menuruti lokasi fisik dari perangkat karena
VLAN didasarkan pada logikal bukan didasarkan pada koneksi fisikal. VLAN dapat
dibuat dengan pengelompokkan berdasarkan keinginan kita seperti departemen dan
sebagainya tanpa terpengaruh oleh lokasi fisik dari perangkat. Dengan penggunaan
VLAN dapat meningkatkan kinerja jaringan secara keseluruhan dan penggunaan
VLAN dapat dengan mudah jika terjadi perubahan, pemindahan atau penambahan
suatu perangkat karena VLAN bersifat yang logikal. VLAN diciptakan melalui
konfigurasi dari perangkat switch dan paket broadcast tidak akan mendapat VLAN
lainnya karena tiap VLAN merupakan broadcast domainnya tersendiri. Broadcast
65
domain merupakan pengelompokkan layer 3, sehingga diperlukan perangkat router
untuk mem-forward traffic antar VLAN.
(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011)
2.9.1 Cara Kerja VLAN
VLAN diklasifikasi dapat menggunakan MAC address-based, port-based
dan protokol-based. Untuk MAC address-based mengklasifikasi VLAN
berdasarkan MAC address, untuk port-based di mana VLAN dibagi
berdasarkan port sedangkan untuk protocol-based berdasarkan protokol layer 3
yaitu IP address. Semua informasi yang mengandung tagging VLAN akan
disimpan dalam suatu database jika tag-nya berdasarkan port yang digunakan
maka database harus mengindikasi port-port yang digunakan oleh VLAN
untuk mengindikasi port tersebut maka digunakan perangkat switch yang
manageable sehingga dengan perangkat inilah dapat melakukan konfigurasi
suatu VLAN dan menyimpan semua informasi-informasi tersebut. Secara garis
besar VLAN dibagi atas end-to-end VLAN dan geografis VLAN.
Jaringan end-to-end VLAN mempunyai karakteristik sebagai berikut :
Keanggotaan VLAN suatu pengguna tergantung dari departemen itu sendiri.
Setiap VLAN mempunyai set keamanan yang sama untuk tiap pengguna.
Keanggotaan VLAN tidak berubah-ubah walaupun pengguna berpindah
lokasi secara geografis.
66
Semua anggota VLAN mempunyai pola traffic flow 80/20 (80% traffic
berada pada VLAN lokal dan 20% keluar dari VLAN lokal yang sama).
Jaringan geografis VLAN mempunyai karakteristik sebagai berikut :
Keanggotaan VLAN berdasarkan lokasi pengguna.
Biasanya mempunyai traffic flow 20/80 (20% traffic berada pada VLAN
lokal dan 80% keluar dari VLAN lokal).
(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011)
2.9.2 Keuntungan dari VLAN
Manfaat utama dari penggunaan VLAN pada suatu jaringan adalah
sebagai berikut (cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011) :
1. Security
Dengan pengelompokan VLAN dapat membatasi pengguna yang bisa
mengakses suatu data sehingga dapat memungkinkan terkontrolnya
keamanan data dalam tiap-tiap departemen.
2. Cost reduction
Dapat mengurangi biaya yang akan dikeluarkan jika terdapat penambahan
jaringan dan lebih efisien dalam pemakaian bandwidth dan uplinks.
3. Higher performance
Memisahkan jaringan layer 2 ke dalam berbagai logical workgroups
(broadcast domains) yang dapat mengurangi traffic data yang tidak
diperlukan dan meningkatkan performa jaringan.
4. Broadcast strom mitigation
67
Dengan penerapan VLAN maka dapat mengurangi jumlah perangkat yang
turut serta dalam sebuah broadcast strom.
5. Improved IT staff effeciency
VLAN membuat lebih mudah untuk mengelola suatu jaringan dan
konfigurasi VLAN dapat langsung tersebar apabila ada sebuah switch baru
yang terhubung ke dalam jaringan tersebut sehingga hal tersebut dapat
memudahkan IT staff dalam mengindentifikasikan fungsi dari VLAN
dengan pemberian nama yang sesuai pada VLAN
6. Simpler project or application management
Dengan pemanfaatan VLAN ini tidak dibatasi oleh letak geografis
sehingga tiap departemen dapat berkomunikasi walaupun jarak yang jauh
dengan VLAN ID yang sama. Sehingga dapat dengan mudah mengelola
seuatu proyek atau pekerja.
2.9.3 VLAN ID Range
VLAN akses dibagi menjadi dua yaitu normal range VLANs dan
extended range VLANs (cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011).
Normal Range VLAN :
Digunakan dalam bisnis kecil dan menengah dan jaringan perusahaan
VLAN ID antara 1 sampai dengan 1005
Untuk VLAN ID 1002 -1005 telah digunakan untuk token ring dan FDDI
VLANs
68
VLAN ID 1 dan 1002 hingga 1005 akan otomatis dibuat dan tidak dapat
dihapus.
Konfigurasi yang disimpan dalam file database VLAN, yang disebut
vlan.dat. File vlan.dat terletak di memori flash dari switch.
Extended Range VLANs :
Menyediakan layanan untuk memperluas infrastruktur ke sejumlah
pelanggan dan beberapa perusahaan global dapat memperpanjang VLAN
ID
VLAN ID antara 1006 sampai dengan hingga 4094
Disimpan di dalam running configuration file.
VTP tidak mempelajari extended range VLANs
2.9.4 Tipe VLANs
Berikut ini adalah beberapa terminologi di dalam VLAN yaitu VLAN
data, native VLAN, VLAN manajemen, dan VLAN voice.
(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011).
1. VLAN Data
VLAN data merupakan VLAN yang dikonfigurasikan untuk membawa
data-data yang dipakai oleh pengguna yang akan dipisahkan dengan
traffic data, suara, ataupun dengan manajemen switch. VLAN data sering
kali disebut sebagai User VLAN.
69
2. VLAN Default
Semua port pada switch pada umumnya menjadi anggota VLAN default
yaitu VLAN 1 di mana tidak dapat diberi nama maupun dihapus sehingga
semua port pada switch tersebut merupakan bagian dari broadcast
domain yang sama.
3. Native VLAN
Native VLAN dikeluarkan untuk port trunking 802.1Q di mana port
trunking 802.1Q tersebut mendukung traffic jaringan yang data dari
banyak VLAN (tagged traffic) sama baiknya dengan yang data dari
sebuah VLAN (untagged traffic). Untuk port trunking 802.1Q ini
menempatkan untagged traffic pada native VLAN. Native VLANs
ditetapkan dalam spesifikasi IEEE 802.1Q untuk menjaga kompatibilitas
4. VLAN Manajemen
VLAN manajemen merupakan VLAN yang dikonfigurasi untuk
mengatur perangkat switch. Secara default, VLAN 1 akan bekerja sebagai
VLAN manajemen dan kita dapat memberikan IP address dan subnet
mask pada VLAN manajemen sehingga perangkat switch tersebut dapat
dikonfigurasi atau dikelola melalui HTTP maupun Telnet.
5. VLAN Voice
VLAN ini dapat mendukung Voice over IP atau VoIP di mana VLAN
yang ditugaskan khusus untuk komunikasi data suara. Untuk traffic VoIP
membutukan yaitu bandwidth untuk memastikan kualitas suara,
kemampuan untuk diteruskan pada jaringan yang padat dan delay kurang
dari 150 ms untuk melewati jaringan.
70
2.9.5 VLAN Trunking
Gambar 2.40 VLAN Trunking
Trunking adalah sebuah hubungan (link) point-to-point antara satu atau
lebih Ethernet switch interface dengan device lainnya. Dengan adanya trunking
dapat menghemat port yang dipakai ketika sebuah link antara dua device yang
mengimplementasikan VLAN yang telah dibuat. Trunking ini menggunakan
protocol IEEE 802.1Q agar dapat saling berkomunikasi pada interface gigabit
Ethernet dan fast Ethernet sehingga dengan VLAN trunking dapat
memungkinkan pertukaran data dalam seluruh jaringan. Sebuah VLAN
trunking bukan memiliki suatu VLAN tertentu melainkan merupakan saluran
untuk VLAN antara switch maupun router.
Trunking protocol dikembangkan untuk mengatur perpindahan frame
dari suatu VLAN yang berbeda pada sebuah link fisik tunggal secara efektif.
Ada dua tipe mekanisme trunking yaitu sebagai berikut:
71
1. Frame Filtering
Pada frame filtering ini sebuah tabel filtering dibangun untuk tiap
perangkat switch di mana switch tersebut saling berbagai informasi tabel
address. Saat switch menerima sebuah paket frame maka switch akan
melakukan perbandingan alamat frame yang diterima dengan alamat yang
ada pada tabel filtering. Perangkat switch hanya bekerja sampai pada layer
2 dan hanya menggunakan informasi header dari Ethernet frame untuk
meneruskan paket dan didalam paket tersebut tidak terdapat informasi
mengenai dari VLAN mana paket tersebut berasal.
2. Frame Tagging
Pada frame tagging telah menggunakan standar mekanisme trunking
oleh IEEE di mana trunking protocol yang menggunakan frame tagging
akan mempercepat pengiriman frame dan mempermudah dalam
pengaturan. Link fisik yang unik antara dua perangkat switch mampu
membawa traffic untuk semua VLAN. Untuk mencapai hal ini, maka
setiap frame yang dikirim pada link diberikan tag untuk
mengidentifikasikan frame tersebut milik VLAN yang mana. Untuk frame
tagging pada VLAN akan secara khusus dikembangkan untuk komunikasi
pada switched network. Frame tagging akan menempatkan identifier pada
header tiap framenya
(cnap.binus.ac.id - CCNA 3 v4.0, 2011)
Top Related