Fiber Optik

Fiber Optik
Mengenal Komunikasi Serat Optik

Mengenal Komunikasi Serat Optik

Media komunikasi digital pada dasarnya hanya ada tiga, tembaga, udara dan kaca. Tembaga kita kenal sebagai media komunikasi sejak lama, telah berevolusi dari hanya penghantar listrik menjadi penghantar elektromagnetik yang membawa pesan, suara, gambar dan data digital. Berkembangnya teknologi frekuensi radio menambah alternatif lain media komunikasi, kita sebut nirkabel atau wireless, sebuah komunikasi dengan udara sebagai penghantar. Tahun 1980-an kita mulai mengenal media komunikasi yang lain yang sekarang menjadi tulang punggung komunikasi dunia, yaitu serat optik, sebuah media yang memanfaatkan pulsa cahaya dalam sebuah ruang kaca berbentuk kabel, total internal reflection.


Sebuah kabel serat optik dibuat sekecil-kecilnya (mikroskopis) agar tak mudah patah/retak, tentunya dengan perlindungan khusus sehingga besaran wujud kabel akhirnya tetap mudah dipasang. Satu kabel serat optik disebut sebagai core. Untuk satu sambungan/link komunikasi serat optik dibutuhkan dua core, satu sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver. Variasi kabel yang dijual sangat beragam sesuai kebutuhan, ada kabel 4 core, 6 core, 8 core, 12 core, 16 core, 24 core, 36 core hingga 48 core. Satu core serat optik yang terlihat oleh mata kita adalah masih berupa lapisan pelindungnya (coated), sedangkan kacanya sendiri yang menjadi inti transmisi data berukuran mikroskopis, tak terlihat oleh mata.


Bentuk kabel dikenal dua macam, kabel udara (KU) dan kabel tanah (KT). Kabel udara diperkuat oleh kabel baja untuk keperluan penarikan kabel di atas tiang. Baik KU maupun KT pada lapisan intinya paling tengah diperkuat oleh kabel khusus untuk menahan kabel tidak mudah bengkok (biasanya serat plastik yang keras). Di sekeliling inti tersebut dipasang beberapa selubung yang isinya adalah core serat optik, dilapisi gel (katanya berfungsi juga sebagai racun tikus) dan serat nilon, dibungkus lagi dengan bahan metal tipis hingga ke lapisan terluar kabel berupa plastik tebal. Dari berbagai jenis jumlah core, besaran wujud akhir kabel tidaklah terlalu signifikan ukuran diameternya.

Memotong kabel serat optik sangat mudah, cukup menggunakan gergaji kecil. Sering terjadi maling-maling tembaga salah mencuri, niatnya mencuri kabel tembaga yang laku di pasar besi/loak malah menggergaji kabel serat optik. Yang sulit adalah mengupasnya, namun hal ini dipermudah dengan pabrikan kabel menyertakan serat nilon khusus di bawah lapisan terluar yang keras sehingga cukup dikupas sedikit dan nilon tersebut berfungsi membelah lapisan terluar hingga panjang yang diinginkan untuk dikupas.


Untuk apa dikupas? Tentunya untuk keperluan penyambungan atau terminasi. Kita lihat dulu bagaimana pulsa cahaya bekerja di dalam serat kaca yang sangat sempit ini. Kabel serat optik yang paling umum dikenal dua macam, multi-mode dan single-mode. Transmitter cahaya berupa Light Emitting Diode (LED) atau Injection Laser Diode (ILD) menembakkan pulsa cahaya ke dalam kabel serat optik. Dalam kabel multi-mode pulsa cahaya selain lurus searah panjang kabel juga berpantulan ke dinding core hingga sampai ke tujuan, sisi receiver. Pada kabel single-mode pulsa cahaya ditembakkan hanya lurus searah panjang kabel. Kabel single-mode memberi kelebihan kapasitas bandwidth dan jarak yang lebih tinggi, hingga puluhan kilometer dengan skala bandwidth gigabit.

Inti kaca kabel single-mode umumnya berdiameter 8,3-10 mikron (jauh lebih kecil dari diameter rambut), dan pada multi-mode berukuran 50-100 mikron. Pulsa cahaya yang ditembakkan pada single mode adalah cahaya dengan panjang gelombang 1310-1550nm, sedangkan pada multi-mode adalah 850-1300nm.

Ujung kabel serat optik berakhir di sebuah terminasi, untuk hal tersebut dibutuhkan penyambungan kabel serat optik dengan pigtail serat optik di Optical Termination Board (OTB), bisa wallmount atau 1U rackmount. Dari OTB kabel serat optik tinggal disambung dengan patchcord serat optik ke perangkat multiplexer, switch atau bridge (converter to ethernet UTP).

Penyambungan kabel serat optik disebut sebagai splicing. Splicing menggunakan alat khusus yang memadukan dua ujung kabel seukuran rambut secara presisi, dibakar pada suhu tertentu sehingga kaca meleleh tersambung tanpa bagian coated-nya ikut meleleh. Setelah tersambung, bagian sambungan ditutup dengan selubung yang dipanaskan. Alat ini mudah dioperasikan, namun sangat mahal harganya. Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya lainnya masih mahal, terutama pada biaya pemasangan kabel, splicing dan terminasinya.

Pigtail yang disambungkan ke kabel optik bisa bermacam-macam konektornya, yang paling umum adalah konektor FC. Dari konektor FC di OTB ini kita tinggal menggunakan patchcord yang sesuai untuk disambungkan ke perangkat. Umumnya perangkat optik seperti switch atau bridge menggunakan konektor SC atau LC. Cukup menyulitkan ketika menyebut jenis konektor yang kita kehendaki kepada penjual, FC, SC, ST, atau LC.

Setelah kabel optik terpasang di OTB dilakukan pengujian end-to-end dengan menggunakan Optical Time Domain Reflectometer (OTDR). Dengan OTDR akan didapatkan kualitas kabel, seberapa besar loss cahaya dan berapa panjang kabel totalnya. Harga perangkat OTDR ini sangat mahal, meskipun pengoperasiannya relatif mudah. OTDR ini digunakan pula pada saat terjadi gangguan putusnya kabel laut atau terestrial antar kota, sehingga bisa ditentukan di titik mana kabel harus diperbaiki dan disambung kembali.

Untuk keperluan sederhana misalnya sambungan fiber optik antar gedung pada jarak ratusan meter (hingga 15km) kini teknologi bridge/converter-nya sudah semakin murah dengan kapasitas 100Mbps, sedangkan untuk full gigabit harga switch/module-switch-nya masih mahal. Jadi, meskipun harga kabel serat optik sudah di kisaran Rp10.000/m namun total pemasangannya membengkak karena ada biaya SDM yang menarik dan memasang kabel, biaya splicing setiap core-nya, pemasangan OTB, pengujian OTDR, penyediaan patchcord dan perangkat optiknya sendiri (switch/bridge).

Single MODE dan multi mode

Seluk-beluk Fiber Optik

Teknologinya yang terbilang canggih dan mahal membuat media komunikasi fiber optik menjadi pilihan utama bagi pengguna yang menginginkan kualitas prima dalam berkomunikasi.

Media fiber optik, seperti telah dijelaskan pada edisi sebelumnya merupakan media yang memiliki banyak kelebihan, terutama dari segi performa dan ketahanannya menghantarkan data. Media ini tampaknya masih menjadi media yang terbaik saat ini dalam media komunikasi kabel. Kelebihan yang dimiliki media ini memang membuat komunikasi data menjadi lebih mudah dan cepat untuk dilakukan. Maka dari itulah, media ini menjadi pilihan banyak orang untuk mendapatkan komunikasi yang berkualitas.

Media ini tidak cuma mampu menggelar komunikasi antargedung, antarblok, antarkota, tetapi media ini juga sudah sejak lama dipercaya untuk menghubungkan benua-benua dan pulau-pulau di dunia ini. Fiber optik juga telah lama dipercaya untuk menjadi media komunikasi inti (backbone) dari Internet di seluruh dunia. Untuk menghubungkan jaringan di negara satu dengan negara seberangnya, atau benua satu dengan benua lainnya, fiber optic telah cukup lama berperan dalam komunikasi dunia ini. Semua itu karena kualitas koneksinya, cara kerjanya, dan kekebalan informasi yang dibawa dalam media inilah yang membuatnya begitu dipercaya.

Kehebatan media ini akan coba dibahas satu per satu dalam artikel ini. Meskipun tidak terlalu detail dan ilmiah, namun cukup untuk menunjukkan betapa hebatnya teknologi ini hingga begitu dipercaya oleh masyarakat dunia.

Karakteristik Komunikasi Fiber Optik
Teknologi komunikasi fiber optik ternyata cukup banyak jenis dan karakteristiknya. Jenis dan karakteristik ini akhirnya membuat jenis-jenis konektor, jenis kabel, jenis perangkat yang bervariasi pula. Hal ini dikarenakan perbadaan karakteristik yang juga membuat perbedaan cara kerja dan fitur-fitur yang dihasilkannya.

Teknologi komunikasi fiber optik menjadi terbagi-bagi menjadi beberapa jenis disebabkan oleh dua faktor, yaitu faktor struktural dari media pembawanya dan faktor properti dari sistem transmisinya. Kedua faktor inilah yang menyebabkan perbedaan kualitas dan harga pada komunikasi fiber optik secara garis besar. Faktor struktural lebih banyak berkutat pada fisik dari media pembawanya, yaitu serat kaca. Fisik dari serat tersebut cukup berpengaruh untuk kelangsungan transmisi data. Sedangkan, faktor properti sistem transmisi akan lebih banyak berkutat mengenai bagaimana sinar-sinar data tersebut diperlakukan di dalam media pembawa. Modifikasi dari kedua faktor tersebut akan membuat teknologi fiber optik menjadi bervariasi produknya.

Berdasarkan faktor struktur dan properti sistem transmisi yang sekarang banyak diimplementasikan, teknologi fiber optik terbagi atas dua kategori umum, yaitu:

* Single mode fiber optic
Single mode fiber optic memiliki banyak arti dalam teknologi fiber optik. Dilihat dari faktor properti sistem transmisinya, single mode adalah sebuah sistem transmisi data berwujud cahaya yang didalamnya hanya terdapat satu buah indeks sinar tanpa terpantul yang merambat sepanjang media tersebut dibentang. Satu buah sinar yang tidak terpantul di dalam media optik tersebut membuat teknologi fiber optik yang satu ini hanya sedikit mengalami gangguan dalam perjalanannya. Itu pun lebih banyak gangguan yang berasal dari luar maupun gangguan fisik saja.

Single mode dilihat dari segi strukturalnya merupakan teknologi fiber optik yang bekerja menggunakan inti (core) serat fiber yang berukuran sangat kecil yang diameternya berkisar 8 sampai 10 mikrometer. Dengan ukuran core fiber yang sedemikian kecil, sinar yang mampu dilewatkannya hanyalah satu mode sinar saja. Sinar yang dapat dilewatkan hanyalah sinar dengan panjang gelombang 1310 atau 1550 nanometer.

Single mode dapat membawa data dengan bandwidth yang lebih besar dibandingkan dengan multi mode fiber optics, tetapi teknologi ini membutuhkan sumber cahaya dengan lebar spektral yang sangat kecil pula dan ini berarti sebuah sistem yang mahal. Single mode dapat membawa data dengan lebih cepat dan 50 kali lebih jauh dibandingkan dengan multi mode. Tetapi harga yang harus Anda keluarkan untuk penggunaannya juga lebih besar. Core yang digunakan lebih kecil dari multi mode dengan demikian gangguan-gangguan di dalamnya akibat distorsi dan overlapping pulsa sinar menjadi berkurang. Inilah yang menyebabkan single mode fiber optic menjadi lebih reliabel, stabil, cepat, dan jauh jangkauannya.

* Multi mode fiber optic
Sesuai dengan nama yang disandangnya, teknologi ini memiliki kelebihan dan kekurangan yang diakibatkan dari banyaknya jumlah sinyal cahaya yang berada di dalam media fiber optik-nya. Sinar yang berada di dalamnya sudah pasti lebih dari satu buah. Dilihat dari faktor properti sistem transmisinya, multi mode fiber optic merupakan teknologi transmisi data melalui media serat optik dengan menggunakan beberapa buah indeks cahaya di dalamya. Cahaya yang dibawanya tersebut akan mengalami pemantulan berkali-kali hingga sampai di tujuan akhirnya.

Sinyal cahaya dalam teknologi Multi mode fiber optic dapat dihasilkan hingga 100 mode cahaya. Banyaknya mode yang dapat dihasilkan oleh teknologi ini bergantung dari besar kecilnya ukuran core fiber-nya dan sebuah parameter yang diberi nama Numerical Aperture (NA). Seiring dengan semakin besarnya ukuran core dan membesarnya NA, maka jumlah mode di dalam komunikasi ini
juga bertambah.

Dilihat dari faktor strukturalnya, teknologi Multi mode ini merupakan teknologi fiber optikyang menggunakan ukuran core yang cukup besar dibandingkan dengan single mode. Ukuran core kabel Multi mode secara umum adalah berkisar antara 50 sampai dengan 100 mikrometer. Biasanya ukuran NA yang terdapat di dalam kabel Multi mode pada umumnya adalah berkisar antara 0,20 hingga 0,29. Dengan ukuran yang besar dan NA yang tinggi, maka terciptalah teknologi fiber optik Multi mode ini.

Ukuran core besar dan NA yang tinggi ini membawa beberapa keuntungan bagi penggunanya. Yang pertama, sinar informasi akan bergerak dengan lebih leluasa di dalam kabel fiber optik tersebut. Ukuran besar dan NA tinggi juga membuat para penggunanya mudah dalam melakukan penyambungan core-core tersebut jika perlu disambung. Di dalam penyambungan atau yang lebih dikenal dengan istilah splicing, keakuratan dan ketepatan posisi antara kedua core yang ingin disambung menjadi hal yang tidak begitu kritis terhadap lajunya cahaya data.

Keuntungan lainnya, teknologi ini memungkinkan Anda untuk menggunakan LED sebagai sumber cahayanya, sedangkan single mode mengharuskan Anda menggunakan laser sebagai sumber cahayanya. Yang perlu diketahui, LED merupakan komponen yang cukup murah sehingga perangkat yang berperan sebagai sumber cahayanya juga berharga murah. LED tidak kompleks dalam penggunaan dan penanganan serta LED juga tahan lebih lama dibandingkan laser. Jadi teknologi ini cukup berbeda jauh dari segi harga dibandingkan dengan single mode.

Namun, teknologi ini juga membawa ketidaknyamanan bagi penggunanya. Ketika jumlah dari mode tersebut bertambah, pengaruh dari efek Modal dispersion juga meningkat. Modal dispersion (intermodal dispersion) adalah sebuah efek di mana mode-mode cahaya yang berjumlah banyak tadi tiba di ujung penerimanya dengan waktu yang tidak sinkron satu dengan yang lainnya. Perbedaan waktu ini akan menyebabkan pulsa-pulsa cahaya menjadi tersebar penerimaannya.

Pengaruh yang ditimbulkan dari efek ini adalah bandwidth yang dicapai tidak dapat meningkat, sehingga komunikasi tersebut menjadi terbatas bandwidthnya. Para pembuat kabel fiber optik memodifikasi sedemikian rupa kabel yang dibuatnya sehingga bandwidth yang dihasilkan oleh Multi mode fiber optic ini menjadi paling maksimal.

Kabel

Konstruksi Kabel Fiber Optik
Kabel fiber optik dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran sesuai dengan kebutuhannya. Seperti yang terjadi pada kabel coaxial, konstruksi pembentuknya memang ditujukan untuk mendukung pengaplikasiannya di berbagai situasi. Bahkan kabelnya pun pada umumnya memiliki penampakan yang sama dengan kabel coaxial. Pada gambar, Anda dapat melihat konstruksi yang membangun sebuah kabel fiber optik yang paling umum digunakan. Sangat banyak tersedia kabel-kabel dengan modifikasi tertentu yang akan menambah kekuatan dan reliabilitasnya, namun komponen-komponen berikut ini tetap ada di semua jenis kabel.

Komponen utama dari kabel ini adalah sebuah serat yang terbuat dari kaca yang sering disebut dengan istilah core. Core merupakan inti dari kabel fiber optik ini di mana sinar informasi lalu-lalang. Material yang membentuk core ini adalah serat kaca atau serat plastik yang memiliki tingkat refractive index sekitar 1.5.

Di bagian luar dari core, terdapat sebuah lapisan yang disebut dengan istilah craddle. Dari fungsinya, craddle dapat diartikan sebagai sebuah lapisan pelindung cahaya bagi core. Lapisan ini terbuat dari bahan optik juga sama seperti core, tetapi nilai refractive index yang dibawanya lebih rendah dari core fiber. Maka dari itu, lapisan ini dapat memantulkan cahaya kembali ke dalam core, sehingga cahaya dapat tetap merambat di dalam core tanpa gangguan.

Lapisan setelah craddle adalah sebuah lapisan pelindung lainnya yang biasanya terbuat dari plastik. Lapisan ini biasa disebut buffer coating. Berbeda dengan craddle, lapisan ini melindungi fisik daripada core dan craddle. Lapisan ini dibuat untuk melindungi core dari
kerusakan dan kelembapan.

Di lapisan terluar terdapat sebuah pelindung lagi yang sering disebut dengan istilah jacket. Lapisan ini melindungi fisik dari lapisan-lapisan di bawahnya dari abrasi, guncangan hebat, kontaminasi, dan banyak lagi. Biasanya jacket terbuat dari satu atau dua lapis pelindung yang terbuat dari polymer. Jacket tidak memiliki bahan-bahan yang bersifat optis sehingga sinar di dalamnya tidak akan melewati lapisan ini sedikit pun.

Jenis-jenis Kabel
Desain kabel fiber optik cukup banyak tersedia untuk berbagai keperluan. Dua desain kabel yang paling umum digunakan adalah:

- Loose tube cable
Kabel jenis ini biasanya didesain dalam bentuk modular di mana satu buah kabel terdapat 12 buah core fiber bahkan bisa mencapai lebih dari 200 core. Dalam desainnya, setiap core dilapisi oleh lapisan plastik yang diberi warna-warna berbeda. Fungsinya adalah sebagai penanda core-core di dalamnya agar mudah dikenali dan diatur. Selain itu, lapisan plastik ini juga berfungsi sebagai pelindung core fiber-nya. Yang menjadi ciri khas dari kabel ini adalah terdapatnya lapisan gel pada setiap lapisan kabelnya. Gel ini bertujuan untuk menahan rembesan air ke dalam core.

Di dalam kumpulan modul kabel tersebut, terdapat sebuah penyangga yang letaknya tepat di tengah-tengah kumpulan kabel tersebut. Tujuannya adalah untuk mencegah agar kabel-kabel tersebut tidak terlalu tertekuk hingga patah sekali. Penyangganya bisa berupa plastik atau bahkan bahan dari besi baja. Terkadang kabel ini juga masih dilapisi lagi oleh jaket yang terbuat dari besi pada bagian luarnya sebelum dibungkus dengan jaket karet terluar. Semua itu tergantung pada kebutuhan dan penggunaannya. Biasanya kabel jenis ini sangat cocok untuk diinstal di area udara terbuka atau bahkan di duck yang tertanam di dalam tanah.

- Tight-buffered cable
Kabel jenis ini tidak memiliki lapisan pelindung sebanyak kabel loose tube. Dalam desain kabel ini, material penyangga seperti plastik, besi, baja, dan banyak lagi, secara fisik langsung berhubungan dengan serat optiknya. Dengan kata lain, tidak banyak pernakpernik pelindung yang merepotkan penggunanya ketika pemasangan. Desain kabel seperti ini sangat cocok untuk digunakan sebagai “jumper cable” yang menghubungkan antara kabel outdoor dengan terminasi-terminasi di dalam ruangan atau langsung ke perangkat jaringan penggunanya. Selain itu, kabel ini juga banyak digunakan untuk cabling di dalam ruangan seperti menghubungkan antarperangkat jaringan, menghubungkan antar ruangan pada satu gedung, dan banyak lagi.

Jenis-jenis Konektor
Konektor untuk menghubungkan perangkat jaringan dengan kabel fiber optik juga merupakan faktor yang sangat penting untuk lancarnya komunikasi. Konektor juga yang akan berfungsi untuk menjaga agar serat kaca dalam kabel bisa terhubung dengan baik ke perangkat transmitter maupun receiver tanpa adanya gangguan dan masalah dalam hubungan ini. Ketepatan koneksi sangatlah penting untuk diperhatikan dalam pembuatan dan pemilihan konektor. Sedikit saja meleset dari jalur yang ditentukan, data tidak dapat dihantarkan dengan baik ke tujuannya. Maka dari itu, jenis konektor sangat bervariasi tergantung penggunaannya:

• FC: Digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang bisa diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat, akurasinya tidak akan mudah berubah.
• SC: Digunakan untuk kabel single mode dan bisa dicopot pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel, dan dapat diatur secara manual akurasinya dengan perangkat.
• ST: Bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk multi mode maupun single mode kabel. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut.
• Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan.
• D4: Konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya.
• SMA: Konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya.

Pilih yang Tepat
Teknologi fiber optik ternyata tidak sedikit jumlahnya. Mulai dari teknologi kabelnya, teknologi perambatan cahayanya, teknologi pelindung kabelnya, teknologi penembakan cahayanya, dan banyak lagi teknologi pendukung lainnya, membuat penggunanya bebas memilih. Jika Anda tidak memerlukan kabel dengan pelapis yang superketat, untuk apa Anda menggunakannya. Tentunya harga sudah pasti jauh lebih mahal dibandingkan yang berpelindung minim.

Jika Anda memerlukan teknologi fiber yang bisa memberikan bandwidth sangat besar dengan jarak tempuh yang jauh, jangan sampai Anda salah memilih. Pilih saja kabel dan perangkat fiber optik yang menyediakan komunikasi secara single mode.

Selain itu, banyak lagi faktor lain yang cukup penting untuk Anda teliti sebelum membeli dan menggunakannya, karena investasi dalam teknologi fiber optik tidaklah murah.