Sistem Komunikasi Fiber Optik

 Gambar (1)

Gambar (1) merupakan dasar sistem komunikasi terdiri dari sebuah transmitter, sebuah recevier, dan sebuah information channel. Pada transmitter informasi dihasilkan dan mengolahnya menjadi bentuk yang sesuai untuk di kirimkan sepanjang information channel, informasi ini berjalan dari transmitter ke receiver melalui information channel ini. Information channels dapat dibagi menjadi 2 kategori : Unguided channel dan Guided channel. Atmosphere adalah sebuah  contoh Unguided channel, sistem yang menggunakan atmospheric channel adalah radio, televisi dan microwave relay links. Guided channels mencakup berbagai variasi struktur tranmisi konduksi, seperti two-wire line, coaxial cable, twisted–pair.

Sistem Komunikasi Serat Optik adalah suatu sistem Komunikasi yang menggunakan Kabel Serat Optik sebagai media transmisinya yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dan tingkat keandalan yang tinggi, berbeda dengan media transmisi lainnya serat optik tidak menggunakan gelombang elektromagnetik/listrik sebagai gelombang pembawanya melainkan menggunakan sinar/cahaya laser. Serat Optik dibuat dari bahan gelas silika (SiO2) dengan penampang berbentuk lingkaran dengan indeks bias tertentu.

Keunggulan-Keunggulan Transmisi Serat Optik dibanding transmisi lainnya antara lain:

• Redaman Transmisi yang kecil.
• Range Frekuensi yang lebar.
• Ukuran lebih kecil, simple dan ringan.
• Bebas Interferensi Elektromagnetik

Adapun blok diagram dari sistem komunikasi serat optik :

Gambar (2)

Gambar 2 merupakan blok diagram sistem komunikasi serat optik secara umum, dimana fungsi – fungsi dari setiap bagian adalah sebagai berikut :

1. Message Origin

Message origin bisa berupa besaran fisik non-listrik (suara atau gambar), sehingga diperlukan transduser (sensor) yang merubah message dari bentuk non-listrik ke bentuk listrik. Contoh yang umum adalah microphone merubah gelombang suara menjadi arus listrik dan Video cameras (CCD) merubah gambar menjadi arus listrik.

2. Modulator dan Carrier Source

Memiliki 2 fungsi utama, pertama merubah message elektrik ke dalam bentuk yang sesuai, kedua menumpangkan sinyal ini pada gelombang yang dibangkitkan oleh carrier source.

Format modulasi dapat dibedakan menjadi modulasi analog dan digital.

Pada modulasi digital untuk menumpangkan sinyal data digital pada gelombang carrier, modulator cukup hanya meng-on kan atau meng-off kan carrier source sesuai dengan sinyal data-nya. Carrier source membangkitkankan gelombang cahaya dimana padanya informasi ditransmisikan, yang umum digunakan Laser Diode (LD) atau Light Emitting Diode (LED).

Channel Coupler

Untuk menyalurkan power gelombang cahaya yang telah termodulasi dari carrier source ke information channel (serat optik). Channel Coupler merupakan bagian penting dari desain sistem komunikasi serat optik sebab kemungkinan loss yang tinggi.

3. Information Channel (Serat Optik)

Karakteristik yang diinginkan dari serat optik adalah atenuasi yang rendah dansudut light-acceptance-cone yang besar.

• Amplifier dibutuhkan pada sambungan yang sangat panjang (ratusan atau ribuan kilometer) agar didapatkan power yang cukup pada receiver.
• Repeater hanya dapat digunakan untuk sistem digital, dimana berfungsi merubah sinyal optik yang lemah ke bentuk listrik kemudian dikuatkan dan dikembalikan ke bentuk sinyal optik untuk transmisi berikutnya.
• Waktu perambatan cahaya di dalam serat optik bergantung pada frekuensi cahaya dan pada lintasan yang dilalui, sinyal cahaya yang merambat di dalam serat optik memiliki frekuensi berbeda-beda dalam rentang tertentu (lebar spektrum frekuensi) dan powernya terbagi-bagi sepanjang lintasan yang berbeda-berbeda, hal ini menyebabkan distorsi pada sinyal.
• Pada sistem digital distorsi ini berupa pelebaran (dispersi) pulsa digital yang merambat di dalam serat optik, pelebaran ini makin bertambah dengan bertambahnya jarak yang ditempuh dan pelebaran ini akan tumpang tindih dengan pulsa-pulsa yang lainnya, hal ini akan menyebabkan kesalahan pada deteksi sinyal. Adanya dispersi membatasi kecepatan informasi (pada sistem digital kecepatan informasi disebut data rate diukur dalam satuan bit per second (bps) ) yang dapat dikirimkan.

Pada fenomena optical soliton, efek dispersi ini diimbangi dengan efek non-linier dari serat optik sehingga pulsa sinyal dapat merambat tanpa mengalami perubahan bentuk (tidak melebar).

1. Detector dan Amplifier

Digunakan foto-detektor (photo-diode, photo transistor dsb) yang berfungsi merubah sinyal optik yang diterima menjadi sinyal listrik.

2. Signal Processor

Untuk transmisi analog, sinyal prosesor terdiri dari penguatan dan filtering sinyal. Filtering bertujuan untuk memaksimalkan rasio dari daya sinyal terhadap power sinyal yang tidak diinginakan. Fluktuasi acak yang ada pada sinyal yang diterima disebut sebagai noise. Bagaimana pengaruh noise ini terhadap sistem komunikasi ditentukan oleh besaran SNR (Signal to Noise Ratio), yaitu perbandingan daya sinyal dengan daya noise, biasanya dinyatakan dalam desi-Bell (dB), makin besar SNR maka makin baik kualitas sistem komunikasi tersebut terhadap gangguan noise. Untuk sistem digital, sinyal prosesor terdiri dari penguatan dan filtering sinyal serta rangkaian pengambil keputusan . Rangkaian pengambil keputusan ini memutuskan apakah sebuah bilangan biner 0 atau 1 yang diterima selama slot waktu dari setiap individual bit. Karena adanya noise yang tak dapat dihilangkan maka selalu ada kemungkinan kesalahan dari proses pengambilan keputusan ini, dinyatakan dalam besaran Bit Error Rate (BER) yang nilai-nya harus kecil pada komunikasi.

Jika data yang dikirim adalah analog (misalnya suara), namun ditransmisikan melalui serat optik secara digital (pada transmitter dibutuhkan Analog to Digital Converter (ADC) sebelum sinyal masuk modulator) maka dibutuhkan juga Digital to Analog Converter (DAC) pada sinyal prosesor, untuk merubah data digital menjadi analog, sebelum dikeluarkan ke output (misalnya speaker).

3. Message Output

Jika output yang dihasilkan di presentasikan langsung ke manusia, yang mendengar atau melihat informasi tersebut, maka output yang masih dalam bentuk sinyal listrik harus dirubah menjadi gelombang suara atau visual image.

4. Transduser (actuator) untuk hal ini adalah speaker untuk audio message dan tabung sinar katoda (CRT) (atau yang lainnya seperti LCD, OLED dsb) untuk visual image.

Pada beberapa situasi misalnya pada sistem dimana komputer-komputer atau mesin-mesin lainnya dihubungkan bersama-sama melalui sebuah sistem serat optik, maka output dalam bentuk sinyal listrik langsung dapat digunakan. Hal ini juga jika sistem serat optik hanya bagian dari jaringan yang lebih besar, seperti pada sebuah fiber link antara telephone exchange atau sebuah fiber trunk line membawa sejumlah progam televisi, pada kasus ini prosesing mencakup distribusi dari sinyal listrik ke tujuan-tujuan tertentu yang diinginkan. Peralatan pada message ouput secara sederhana hanya berupa sebuah konektor elektrik dari prosesor sinyal ke sistem berikutnya.

Secara umum komunikasi fiber optik dapat dijelaskan sebagai berikut :

Data yang akan dikirimkan dapat berupa analog atau digital. Dalam sistem pengiriman data dalam system fiber optic maka data berasal dari elektrik akan diubah dahulu ke optic oleh sumber cahaya berupa LED, Laser Dioda (LD). Kemudian disambungkan dengan splices atau konektor dari fiber satu ke yang lain dan diterima oleh photodetektor bisa berupa PIN, APD (Avalance Photodioda) yang akan mengubah dari optik ke elektrik selanjutnya akan diubah ke data semula.