PENERAPAN SERAT OPTIK PADA JARINGAN FIBER TO THE HOME (FTTH)
Abstrak— Serat optik adalah salah satu media transmisi yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dengan keandalan tinggi yang mengalami perkembangan hingga generasi ke-6. Berlainan dengan media transmisi lainnya, maka pada serat optik gelombang pembawanya bukan gelombang elektromagnet atau listrik,akan tetapi merupakan sinar/cahaya laser. Pada serat optik gelombang cahaya yang bertugas membawa sinyal informasi.
Sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya melalui serat optik dari pengirim menuju alat penerima yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Komposisi kabel serat optik terdiri dari 3 elemen dasar diantaranya adalah core, cladding, coating dengan bahan-bahan yang berbeda ditiap bagiannya.
Ada 2 (dua) faktor yang mempengaruhi kinerja serat optik, yang menjadi dasar analisis kinerja keseluruhan sistem dan landasan pertimbangan bagi suatu sistem komunikasi serat optik yaitu redaman dan dispersi.Salah satu penerapan serat optik adalah Fiber To The Home (FTTH).
Kata Kunci: Serat Optik, core, cladding, coating, redaman, dispersi, Fiber to The Home (FTTH).
I. pendahuluan
Perkembangan dan Penerapan teknologi telekomunikasi dunia yang berkembang dengan cepat, secara langsung ataupun tidak langsung akan mempengaruhi perkembangan sistem telekomunikasi Indonesia.
Serat optik merupakan media transmisi yang terbuat dari bahan kaca (glass) yang berkualitas, sehingga memiliki kehandalan dan kelebihan dibandingkan media transmisi yang terbuat dari bahan logam seperti kabel tembaga, kabel coaxial dan stripline.
Sejak tahun 1970-an perkembangan jaringan media serat optik semakin meningkat.Hal ini disebabkan oleh kebutuhan akan jaringan yang handal dengan bidang yang kebar dan rugi-rugi saluran yang kecil untuk menyediakan layanan seperti data, suara dan video dalam skenario jaringan akses Fiber To The Home
II. Dasar teori
2.1 Pengertian dan Fungsi Serat Optik
Serat Optik merupakan suatu media transmisi dielektrik waveguide yang beroperasi pada frekuensi optic atau cahaya, terbuat dari serat kaca dan plastik yang menggunakan bias cahaya dalam mentransmisikan data. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena memiliki spectrum yang sangat sempit[1].
Fungsi pada kabel serat optik pada dasarnya mempunyai sama dengan jenis kabel yang lainnya yaitu untuk menghubungkan antara komputer atau perangkat jaringan satu ke perangkat jaringan lainnya[1].
2.2 Bagian – Bagian Serat Optik

Gambar 1 memperlihatkan karateristik sebuah serat optik dari komponen pemilihan pesifik material, bentuk dan ukuran dari serat optik Bahan gelas yang biasa digunakan pada serat optik terbuat dari bahan silica(SiO2). Serat optik gelas umumnya dibuat melalui proses vapor phase oxidation[2].
Berikut merupakan penjelasan dari masing – masing komponen serat optik:
- Core adalah element transmisi cahaya yang berada pada pusat serat optik. Core umumnya terbuat dari gelas yang merupakan kombinasi dari silicon dioxide (silica) dan elemen lainnya. Multimode menggunakan tipe gelas yang disebut graded index glass.
- Cladding adalah bagian yang mengelilingi core. Cladding juga dibuat dari silica tetapi memiliki indeks bias terendah dibandingkan core.
- Pelapis cladding adalah buffer yang biasanya terbuat dari plastik. Material ini membantu melindungi core dan cladding dari kerusakan. Ada dua desain dasar kabel yaitu loose tube dan tight buffered. Kebanyakan desain yang digunakan adalah tight buffered.
- Material yang kuat digunakan untuk mengelilingi buffer dan digunakan untuk mencegah kabel tertarik ketika pemasangan. Material yang banyak digunakan adalah kevlar
- Bagian yang terakhir adalah outer jacket. Outer jacket mengelilingi kabel untuk melindungi serat dari lecet, kerusakan dan kontaminasi lainnya.
- Cara Kerja Serat Optik
Pada Gambar 2 memperlihatkan bagaimana prinsip kerja dari Serat Optik. Adapun cara kerja dari Serat Optik dapat dijelaskan seperti tahapan berikut[1]:
- Serat Optik memantulkan dan membiaskan cahaya yang merambat didalamnya.
- Pengiriman percakapan melalui telepon atau internet adalah melalui gelombang cahaya. Sebuah laser atau LED transmitter pada salah satu ujung kabel melakukan on/off untuk mengirimkan setiap bit sinyal.
- Serat Optikmodern dengan single laser bisa mentransmitkan jutaan bit/second.
- Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat di dalamnya.
- Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
- Cermin ini menghasilkan total internal reflection (refleksi total pada bagian dalam serat kaca).
- Lalu mengarahkan cahaya senter 90 derajat tegak lurus dengan kaca, maka cahaya senter akan tembus ke luar ruangan.
- Lalu cahaya senter tersebut diarahkan ke kaca jendela dengan sudut yang rendah (hampir paralel dengan cahaya aslinya), maka kaca tersebut akan berfungsi menjadi cermin yg akan memantulkan cahaya senter ke dalam ruangan. Demikian pula pada fiber optic, cahaya berjalan melalui serat kaca pada sudut yang rendah.

2.4 Parameter Kinerja Serat Optik
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja serat optik, yang menjadi dasar analisis kinerja keseluruhan sistem dan landasan pertimbangan bagi pembangunan suatu sistem komunikasi serat optik. Faktor-faktor tersebut yaitu redaman dan dispersi. Redaman digunakan dalam analisis power budget, yaitu berdasarkan optimalisasi daya dari pengirim (transmitter) sampai ke penerima (receiver) dengan meminimalkan redaman di sepanjang serat optik. Sedangkan dispersi digunakan dalam analisis rise time budget, agar tidak terjadi kerusakan sinyal akibat bit-bit pulsa digital yang melebar.
2.4.1 Numerical Aperture (NA)
Numerical Aperture (NA) adalah ukuran atau besarnya sinus sudut pancaran maksimum dari sumber optic yang merambat pada inti serat yang cahayanya masih dapat dipantulkan secara total. Dimana nilai NA juga dipengaruhi oleh indeks bias core dan cladding [3].
2.4.2 Redaman (Attenuasi)
Redaman pada sebuah link komunikasi serat optic memiliki peranan yang sangat besar. Redaman pada sebuah link komunikasi optic akan menentukan jarak transmisi maksimum antara tx dan rx. Redaman akan menentukan berapa banyaknya repeater dan margin daya yang dibutuhkan oleh link komunikasi serat optic. Redaman diusahakan serendah mungkin, sehingga daya pengirim tetap cukup sampai ke penerima[3].
2.4.3 Dispersi
Dispersi pada serat optic terjadi akibat adanya keterbatasan material dan efek linier seperti polarisasi sehingga akan terjadi peristiwa pelebaran pulsa. Dispersi akan mempengaruhi bandwidth dan bit rate maksimum yang digunakan sehingga secara tidak langsung akan mempengaruhi kualitas sinyal yang ditransmisikan. Jika disperse dalam sistem optic semakin besar maka bit rate maksimum akan berkurang[3].
2.5 Jenis Serat Optik
Berdasarkan desain kabel dan cara instalasi kabel FTTH, kabel fiber optik dapat dikelompokkan sebagai berikut.
2.5.1. Kabel Feeder
Pada jaringan FTTH ini, kabel Feeder yang menghubungkan ODF ke ODC menggunakan Kabel Duct atau Air Blown Fiber. Kabel duct adalah jenis kabel yang konstruksinya dirancang khusus untuk dipasang di bawah permukaan tanah dan pemasangannya harus diletakkan dalam pipa-pipa di bawah permukaan tanah. Kabel duct menggunakan kabel Fiber Optik Single Mode dengan jenis kabel G.652D. Kapasitas kabel duct ini yaitu dari 2 hingga 144 serat inti. Kabel Air Blown Fiber (ABF) adalah kabel serat optik yang instalasi dilakukan dengan metode blowing atau peniupan udara.
2.5.2. Kabel Distribusi
Kabel distribusi adalah kabel sekunder serat optik dari ODC sampai dengan ODP menggunakan Kabel Aerial dan Kabel Duct. Kabel Duct pada kabel distribusi memiliki cara instalasi yang sama dengan kabel duct pada kabel feeder. Kabel Aerial merupakan kabel fiber optik yang instalasinya menggantung diudara (aerial). Metode pemasangannya kabel digantung diantara tiang-tiang penyangga. Kabel distribusi mengunakan serat optik single mode dengan jenis kabel G.657A.
2.5.3. Kabel Drop
Kabel drop adalah kabel yang menghubungkan kabel dari ODP ke OTP. Kabel drop ada yang menggunakan kabel aerial maupun kabel duct bergantung pada kondisi lapangan. Kabel drop mengunakan serat optik single mode dengan jenis kabel G.657A.
2.6 Perkembangan Serat Optik
Teknologi serat optik selalu berhadapan dengan masalah bagaimana caranya agar lebih banyak informasi yang dapat dibawa, lebih cepat dan lebih jauh penyampaiannya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya. Informasi yang dibawa berupa sinyal digital, digunakan besaran kapasitas transmisi diukur dalam 1 Gb.km/s yang artinya 1 milyar bit dapat disampaikan tiap detik melalui jarak 1 km. Berikut adalah beberapa tahap sejarah perkembangan teknologi serat optic [4]:
Generasi Petama
- (mulai tahun 1970) – Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya terdiri dari Serat Silika Sebagai pengantar gelombang cahaya dan masih menggunakan teknologi yang sederhana tidak secanggih sekarang.
Generasi Ke- Dua (mulai tahun 1981)
- Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran inti serat diperkecil.
- Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias inti.
- Menggunakan diode laser, panjang gelombang yang dipancarkan 1,3 μm.
- Kapasitas transmisi menjadi 100 Gb.km/s.
Generasi Ke- Tiga (mulai tahun 1982)
- Penyempurnaan pembuatan serat silika.
- Pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 μm.
- Kemurniaan bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 μm sampai 1,6 μm
- Kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.
- Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi, maka jarak yang dapat ditempuh, juga kapasitas transmisinya, ikut membesar.
- Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksi langsung (modulasi intensitas).
- Terhambat perkembangannya karena teknologi piranti sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal.
- Kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.
Generasi Ke- Empat (mulai tahun 1984)
- Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi, maka jarak yang dapat ditempuh, juga kapasitas transmisinya, ikut membesar.
- Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksi langsung (modulasi intensitas).
- Terhambat perkembangannya karena teknologi piranti sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal.
Generasi Ke- Lima (mulai tahun 1989)
- Dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater pada generasi-generasi sebelumnya.
- Pada awal pengembangannya kapasitas transmisi hanya dicapai 400 Gb.km/s tetapi setahun kemudian kapasitas transmisinya sudah menembus 50.000 Gb.km/s.
Generasi Ke- Enam
- Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer mempelopori sistem komunikasi optik soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri dari banyak komponen panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit dan juga bervariasi dalam intensitasnya.
- Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi beberapa komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa soliton merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran sekaligus (wavelength division multiplexing).
- Eksprimen menunjukkan bahwa soliton minimal dapat membawa 5 saluran yang masing-masing membawa informasi dengan laju 5 Gb/s. Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35.000 Gb.km/s.
- Cara kerja sistem soliton ini adalah efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang gelombangnya sama akan merambat dengan laju yang berbeda di dalam suatu bahan jika intensitasnya melebihi suatu harga batas. Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek dispersi, sehingga soliton tidak melebar pada waktu sampai di receiver. Hal ini sangat menguntungkan karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil bahkan dapat diabaikan.
III. MODEL SISTEM

Bagian ini akan membahas mengenai implementasi serat optik tipe single-mode pada jaringan FTTH dengan spesifikasi perangkat seperti yang sudah diterapkan oleh PT. Telkom Indonesia, Tbk. Model sistem jaringan FTTH yang akan digunakan seperti pada Gamber 3. Spesifikasi serat optik yang digunakan pada FTTH ini dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi Serat Optik Sistem [7][8]

Pada tulisan ini terdapat tiga skenario pengujian serat optik dengan kondisi yang berbeda. Pada Gambar 4, serat optik menghubungkan Optical Transmitter dengan Optical Receiver seperti pada Gambar 4. Skenario 1 yaitu menggunakan serat optik single mode dengan panjang 1 km dan panjang gelombang sistem 1310 nm. Skenario 2 yaitu menggunakan serat optik single mode dengan panjang 0,1 km dan panjang gelombang sistem 1310 nm. Skenario 3 yaitu menggunakan serat optik single mode dengan panjang 0,1 km dan panjang gelombang sistem 1490 nm.

IV. HASIL DAN ANALISIS
4.1. Hasil dan Analisis Perhitungan Power Budget
Perhitungan link power budget menggunakan daya input sebesar 3 dBm. Berikut rincian perhitungan dari ketiga skenario.
Skenario 1
•Redaman kabel (Lf total)
= jarak (Tx ke Rx) x standart redaman
= 1 km x 0,35 db/km
= 0,35 dB
• Redaman Total Sistem:
atot = Lf(total) + Lc(total) + Ls(total) + Lpf(total)
atot = 0,35 dB + 0 dB + 0 dB +0 dB
atot = 0,35 dB
• Power Receiver (Pr)
= Pt – atot
= 3 dBm – 0,35 dB
= 2,65 dBm
Skenario 2
• Redaman kabel (Lf total) = jarak (Tx ke Rx) x standart redaman
= 0.1 km x 0,35 db/km
= 0,035 dB
• Redaman Total Sistem:
atot = Lf(total) + Lc(total) + Ls(total) + Lpf(total)
atot = 0,035 dB + 0 dB + 0 dB +0 dB
atot = 0,035 dB
• Power Receiver (Pr) = Pt – atot
= 3 dBm – 0,035 dB
= 2,965 dBm
Skenario 3
• Redaman kabel (Lf total) = jarak (Tx ke Rx) x standart redaman
= 0.1 km x 0,24 db/km
= 0,024 dB
• Redaman Total Sistem:
atot = Lf(total) + Lc(total) + Ls(total) + Lpf(total)
atot = 0,024 dB + 0 dB + 0 dB +0 dB
atot = 0,024 dB
• Power Receiver (Pr) = Pt – atot
= 3 dBm – 0,024 dB
= 2,976 dBm
Berdasarkan hasil perhitungan, jika kita bandingkan hasil skenario 1 dan skenario 2 dimana pada skenario tersebut menggunakan panjang gelombang yang sama, namun panjang kabel yang berbeda maka tampak perbedaan nilai power received dan atenuasi akibat serat optik, dimana nilai power received pada kabel 2 lebih tinggi yakni sebesar 2,965 dBm saat menggunakan kabel dengan panjang 0.1 km. Pada skenario 1 panjang kabel 10x lebih panjang dari kabel pada skenario 2 yakni menggunakan kabel 1 km. Sehingga pada skenario 1 atenuasi yang disebabkan oleh optik juga 10x lebih besar dari atenuasi optik pada skenario 2.
Pada skenario 3 dan skenario 2 menggunakan panjang kabel yang sama namun panjang gelombang yang berbeda. Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan bahwa pada skenario 3 redaman kabel dengan panjang gelombang 1490 nm lebih kecil sehingga daya yang diterima lebih besar yakni 2,976 dBm, sedangkan pada skenario 2 yang menggunakan panjang gelombang 1310 nm memiliki daya terima yang lebih kecil yakni 2,965 dBm. Namun meskipun sistem dengan panjang gelombang 1310 nm memiliki atenuasi yang lebih besar dari kabel dengan panjang gelombang 1490 nm, kabel dengan panjang 1310 nm memiliki keunggulan lain yaitu dimana disperse kromatik optik yang sangat kecil maka juga disebut zero dispersion.
4.2. Hasil dan Analisis Penggunaan Jenis Kabel
Jaringan FTTH dengan teknologi GPON menggunakan dua tipe kabel yakni ITU-T G.652D dan ITU-T G.657A. Kabel G.652D umumnya digunakan untuk outside plant seperti pada kabel Feeder, sedangkan tipe kabel G.657A digunakan oleh kabel distribusi dan kabel drop. Sebenarnya kedua kabel tersebut merupakan tipe kabel yang sama yakni spesifikasi untuk kabel single-mode yang digunakan untuk jaringan FTTH. Namun kabel tipe G.657A memiliki detail terkait microbending. Proses instalasi yang kurang baik, serta penggulungan kabel yang terlalu kecil akan menimbulkan microbending. Microbending akan menimbulkan atenuasi pada sistem diluar atenuasi yang diakibatkan oleh penggunaan panjang gelombang dan panjang serat optik yag digunakan.
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan, jika kita bandingkan hasil skenario 1 dan skenario 2 dimana pada skenario tersebut menggunakan panjang gelombang yang sama, namun panjang kabel yang berbeda maka tampak perbedaan nilai power received dan atenuasi akibat serat optik, dimana nilai power received pada kabel 2 yaitu 2,65 dBm lebih tinggi yakni sebesar 2,965 dBm saat menggunakan kabel dengan panjang 0.1 km. Pada skenario 1 panjang kabel 10x lebih panjang dari kabel pada skenario 2 yakni menggunakan kabel 1 km. Sehingga pada skenario 1 atenuasi yang disebabkan oleh optik juga 10x lebih besar yaitu 0,35 dB dari atenuasi optik pada skenario 2 yaitu 0,035 dB.
Pada skenario 3 dan skenario 2 menggunakan panjang kabel yang sama namun panjang gelombang yang berbeda. Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan bahwa pada skenario 3 redaman kabel dengan panjang gelombang 1490 nm lebih kecil yaitu 0,024 dB sehingga daya yang diterima lebih besar yakni 2,976 dBm, sedangkan pada skenario 2 yang menggunakan panjang gelombang 1310 nm memiliki daya terima yang lebih kecil yakni 2,965 dBm. Namun meskipun sistem dengan panjang gelombang 1310 nm memiliki atenuasi yang lebih besar dari kabel dengan panjang gelombang 1490 nm, kabel dengan panjang 1310 nm memiliki keunggulan lain yaitu dimana disperse kromatik optik yang sangat kecil maka juga disebut zero dispersion.
References
[1] Darmawan Nizar, “Analisa Pengembangan Jaringan Fiber Optik Site Nagka Semarang” – Universitas Semarang, 2017.
[2] Syafaatulrizal Wahid, “Serat Optik”, 2015, http://oahoa.blogspot.com/2015/02/kabel-serat-optik.html
[3] Nopiani Damayanti Tri, Putri Hassanah, 2015, “Sistem Komunikasi Optik”, Bandung.
[4] Ahmadi Hudzaifah, “Sejarah, Jenis dan Implementasi Fiber Optik” – Politeknik Negeri Jakarta, 2015.
[5] Basic FTTH Network Pelatihan IKR/ IKG FTTH. Jakarta, PT. Telkom Akses, 2015.
[6] Salma Pratiwi. “Analisa Performansi Jaringa FTTH menggunakan Splitter 32”, S.St. dissertation, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Electronic Dept., Surabaya, 2018.
[7] Characteristics of a Single-Mode Optical Fibre and Cable G.652. ITU-T, 2009.
[8] Characteristics of a Single-Mode Optical Fibre and Cable G.657. ITU-T, 2016. [9] Zanger, Henry. Cynthia Zanger. “Fiber Optics Communication and Other Applications”, Collier Macmillan Canada Inc., 1991.