Bab 6 Link Budget

8/17/2019 Bab 6 Link Budget

1/12

BAB VI

Link Budget pada Jaringan Serat Optik

6.1. Pendahuluan

Perhitungan link budget merupakan perhitungan level daya yang dilakukan

untuk memastikan bahwa level daya penerimaan lebih besar atau sama

dengan level daya threshold (RSL ≥ Rth). Tujuannya untuk menjaga

keseimbangan gain dan loss guna menapai S!R yang diinginkan di

receiver.

6.2. Model jaringan

"aringan transmisi serat opti yang menggunakan multiple#ing $%$& dan

adanya penguat pada jalur transmisi diperlihatkan pada gambar '..

ambar '. $iagram blok dari model system $%$&

$iagram blok dari model system seperti terlihat pada gambar

tersebut terdiri dari berbagai maam komponen dari link %$& satu arah.

Transmiter berisi $istributed *eedbak Laser $*+ satu untuk setiap panjang

gelombang. Sinyal,sinyal dari panjang gelombang yang berbeda

dikombinasi kedalam single -iber melalui multiple#er optikal. mpli-ier

daya optikal digunakan untuk meningkatkan daya transmisi. Setelah pada

jarak tertentu sinyal perlu dikuatkan dengan menggunakan penguat opti

line,line. Tergantung pada jarak/ bit rate dan tipe -iber yang digunakan/

sinyal mungkin saja melewati module pengkompensasi dispersi/ yang

01


2/12

biasanya pada setiap stage penguat. Pada ujung penerima/ sinyal akan

diperkuat dengan menggunakan preampli-ier optikal sebelum diteruskan

pada demultiple#er. Setiap panjang gelombang selanjutnya akan diterima

dengan photodetektor yang terpisah,pisah.

%$& memungkinkan menggunakan system analog/ tetapi dalam

tulisan ini di-okuskan pada system digital. Physial layer dari system harus

dipastikan bahwa bit,bit yang ditransmit dari sumber menuju ke alamat yang

dapat diperaya. 2ntuk mengukur kualitas ditentukan dari +it 3rror Rate

(+3R) dan margin tambahan yang melengkapi system. +3R berkisar antara

4,5 sampai dengan 4,1/ dan yang sering digunakan adalah 4,6. +3R

tergantung pada jumlah noise yang akan merusak system yang ada.

Perencanaan Jaringan

2ntuk merenanakan jaringan seperti pada gambar '.. perlu

diperhatikan spesi-ikasi dari perangkat pendukung/ jarak jangkau yang

direnanakan/ loss dari span yang diperhitungan/ 7S!R / +3R dan S!R

sistem. Perenanaan jaringan yang diinginkan adalah untuk komunikasi long

haul dengan serat optik yang digunakan single mode -iber S&* sehingga

pemilihan semua komponen mengikuti. Perenanaan dipilih dengan

menggunakan $%$& beberapa panjang gelombang.

$alam disain sistem komunikasi serat optik seara keseluruhan banyak

parameter yang harus dipertimbangkan dalam sistem dengan dimana e-ek

dari parameter tersebut berbeda satu sama lain. 3-ek tersebut membuat dua

isu / yang pertama menawarkan bit rate yang tinggi atau kanal yang banyak/

dan yang kedua sistem yang bidiretional atau diretional. Parameter yang

dipertimbangkan

0'


3/12

. ipe !erat .

Pemilihan jenis serat ditentukan dari apa yang akan dibawa dalam serat

tersebut. 2ntuk sistem single hannel yang beroperasi dengan keepatan

tingi yaitu 4 +8s keatas dengan jarak jangkau yang jauh/ $S* adalah

pilihan terbaik. Tetapi $S* agak sulit diterapkan bila akan ada upgrade

kapasitas istem dengan menggunakan %$&. 2ntuk sistem %$&/

pemilihan tipe serat tergantung pada jarak dan bit rate per kanal. $S*

merupakan pilihan terburuk . 9ang terbaik dengan S&*/ bila mana

dengan bit rate tinggi dispersi kromatisnya bertambah maka perlu

dipasang pengkompenasasi dispersi pada sistem transmisi.

2. "a#a tran!$it dan !pa!i antar a$pli%ier

Limit atas dari daya transmist per hannel P diperhitungkan dengan daya

saturasi dari optikal apli-ier/ e-ek nonlinearities/ dan pertimbangan

keamanan. Pertimbangan tersebut digunakan untuk memaksimalkan

jarak : antara stage penguat sehingga dapat memperkeil jumlah

ampli-ier. $aya transmit per kanal P dan total panjang link L/ dengan

adanya noise -igure dari ampli-ier dan sensitivitas penerima digunakan

untuk memperhitungkan nilai : maksimum yang memungkinkan/ bila

jumlah : bertambah pinalti dari non linearitas juga bertambah.

&. Spa!i antar kanal dan ju$lah panjang gelo$'ang

Pemilihan spasi antar kanal pada %$& yang tujuannya memudahkan

multiple# dan demultiple# kanal,kanal dan mengurangi kebutuhan

stabilitas panjang gelombang. Spasi antar panjang gelombang yang besar

akan mereduksi pinalti *%& dan mudah meng,upgrade menjadi bit rate

yang tinggi per kanal/ dimana hal ini tidak memungkinkan pada spasi

0;


4/12

kanal yang keil. untuk menghasilkan bit rate 4 bps

$isisi lain/ makin banyak kanal akan membatasi bandwidth gain

ampli-ier. "umlah kanal yang banyak paling mudah dalam disainnya

dengan menggunakan gain ampli-ier yang -lat melalui bandwidth total

yang keil. $aya keluaran ampli-ier total dibatasi antar ; ,64 d+m/ daya

ini harus dibagi keseluruh kanal yang ada dalam sistem. +ila jumlah

kanal meningkat maka daya pada masing,masing kanal akan mengeil

dan hal ini akan membatasi span dari system.

Jaringan optikal !ecara ke!eluruhan

"aringan optikal seara keseluruhan berisi link serat optik antara node dengan

node dengan swithing seluruhnya optik dan routing sinyal pada node tanpa

regenerasi elektronik. $isain jaringan lebih sulit dibandingkan disain dari

point ke point. =al ini disebabkan karena kemungkinan adanya ross talk/

bandwidth yang berdekatan sehingga perlu kestabiln sistem/ beragamnya

S8! dengan panjang lintasan yang berbeda memerlukan e?uali>er daya dari

setiap node .

6.2. Lo!!e! pada jaringan !erat optic

da ' @arakteristik mekanis dari serat optik dalam pemasangan

harus diperhatikan. 9ang pertama *iber +ending (tekukan Serat)/ Tekukan

serat yang berlebihan (terlalu keil) dapat mengakibatkan bertambahnya

optial loss. +esar tekukan yang diperbolehkan adalah sebesar 64 $/ dimana

$ adalah diameter dari serat. 9ang kedua adalah Aable +ending (tekukan

@abel).Tekukan kabel pada saat instalasi harus di jaga agar tidak terlalu

keil/ karena hal ini dapat memerusak serat sehingga menambah optial loss/

besar tekukan kabel yang diperbolehkan minimum 64 $.

00


5/12

9ang ketiga adalah Tensile Strength yaitu Tensile (regangan) yang

berlebihan dapat merusakan kabel atau serat. @eempat/ Arush atau tekanan

yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak 8 patah/ sehingga dapat

menaikkan optial loss. @elima/


6/12

yang digulung. Saat menggulung perlu dipertimbangkan besar jari,jari

minimal dari gulungan agar tidak mematahkan inti dari serat. Penyambungan

kabel serat optik akan menimbulkan kerugian yang disebut sebagai spliing

loss/ dimana besarnya sangat tergantung pada tipe yang dipilih. da dua tipe

penyambungan yaitu dengan metode -usion dan metode mekanik. Losses

untuk metode -usion antara 4.4 d+ ,4.6 d+/ sedang metode mekanik

lossesnya antara 4.1,4.1 d+. &etode -usion lebih banyak digunakan untuk

di laboratorium.

6.&. Anali!a Link Po(er Budget "an )i!e i$e Budget

da dua analisa yang biasanya dilakukan untuk memastikan bahwa

per-ormansi link transmisi serat optik dapat memenuhi kebutuhan yang

diinginkan. 9ang pertama adalah analisa link power budget yang menentukan

apakah link serat optik memenuhi batasan atenuasi untuk jarak yang

diinginkan untuk Bit Error Rate (+3R) yang telah ditentukan. Selanjutnya

dilakukan analisa risetime budget untuk memastikan per-ormansi sistem

keseluruhan telah dipenuhi.

$aya optik yang diterima detektor ahaya tergantung pada banyaknya

ahaya yang dimasukkan ke dalam serat dan rugi,rugi yang terjadi dalam

serat/ konektor dan splice. Link power budget didapatkan dari akibat

kerugian dari tiap elemen dalam link. Sebagai tambahan penyebab rugi lain

adalah link power margin yang diadangkan untuk mengantisipasi usia

komponen/ -luktuasi temperatur udara/ dan rugi lain dari komponen yang

mungkin ditambahkan di kemudian hari. 2mumnya digunakan link margin

sebesar ' d+ sampai 0 d+ untuk sistem yang diperkirakan tidak mengalami

perubahan atau penambahan komponen. Setelah melakukan analisa link

power budget/ proses selanjutnya adalah melakukan analisa rise time sistem

untuk memastikan bahwa per-ormansi keseluruhan telah memenuhi

54


7/12

kebutuhan analisa rise-time budget adalah metode untuk menentukan batasan

dispersi suatu link serat optik.


8/12

Seara spesi-ik jika daya tranmisi PTB dan daya minimum yang

dibutuhkan Pmin/ maka power budget merupakan perbandingan keduanya

+esarnya power budget dari sistem dituliskan pada persamaan '..

min P

P t PowerBudge TX = ('.)

Power budget Cd+DEPTB Cd+D,PminCd+D ('.6)

Pada sistem komunikasi daya minimum yang dapat diterima untuk

memenuhi penapaian per-ormasi yang spesi-ik disebut dengan sensitivitas

penerima. "ika sinyal yang sampai pada penerima lebih rendah dari daya

minimum tersebut maka sistem menjadi tidak bekerja8 operasional. Loss

daya total pada saluran transmisi harus dibawah power budget. Pada -iber

optik/ attenuasi dinyatakan dalam satuan d+8km. Seara spesi-ik/ jika -iber

dengan panjang L km dan attenuasinya fiber α d+8km/ maka attenuasi total

dari -iber adalah

DCdBt powerbudgeotherloss L couple fiber ≤++α α ('.F)

coupleα G losses pada saat meng,kouple satu perangkat dalam hal ini

misalnya konektor dengan -iber optik atau sebaliknya/yang dihitung per

koneksi. Sedang ! jumlah total koneksi yang digunakan pada saluran

transmisi. Proses losses yang telah disebutkan dapat dilihat pada gambar '.F

ambar '.F. Loss daya optis pada point to point link

H- G konstantan redaman -iberI HG loss konektorI HspG loss splie

56


9/12

$engan memasukan -aktor margin yang nilainya tergantung perangkat yang

digunakan maka besar daya transmit ditunjukan persamaan '.J. dan besarnya

loss atau span loss dari titk T# ke R# seperti persamaan '.1. jarak

maksimum dari lintasan diperlihatkan dengan persamaan '.'.

total sr!t! " P P α +=− ('.J)

f sis s sctotal Ln α α α α ++= 6

f sis s

kbl

sisctotal L

L

Lα α α α +

−+= (6 ('.1)

( )

( ) ( )

+

−+=

kbl

s f

c stotal

km sis

L

dBdB L

α α

α α α 6

atau

[ ][ ]dBotherloss P P L TX fiber

−−= min44ma# log4log4

α ('.')

$imana

Pt# G daya transmit (d+m)

Pr# G sensitivitas penerima (d+m)

H G redaman konektor (d+)

Hs G redaman akibat spliing8penyambungan (d+)

H- G redaman -iber (d+8km)Lkbl G panjang kabel per span (km)

Lsis G "arak transmisi tanpa repeater (km)

&s G margin sistem (d+)

Sedangkan laju data suatu saluran serat optik dipengaruhi oleh terjadinya

dispersi pulsa yang dipengaruhi oleh waktu bangkit (rise time) total sistem.

%aktu bangkit seara keseluruhan diberikan dengan persamaan '.;

5F


10/12

66

det

6

f sourcer t t t t ++= ('.;)

dengan

L #t f λ σ = ('.0)dimana

tr G waktu bangkit total sistem

tsoure G waktu bangkit sumber optik

tdet G waktu bangkit detektor akti-

t- G dispersi total serat

$ G dispersi seratK G lebar spektral

L G panjang serat optik

3-ek dispersi juga dipengaruhi oleh jarak maksimal yang dapat ditempuh

sesuai dengan bit rate yang dilalui dalam sistem dengan persamaan G

)F4M4(−=

$oefisient #ispersion

Tolerance #ispersion

Lmak ('.5)

$imana

Lmak G "arak maksimal berbatas dispersi (km)

#ispesion tolerance tergantung dari karakteritik masing,masing perangkat/

dan dispersion coefisient tergantung dari tipe serat optik yang dipergunakan.

$ispesi sinyal pada bandwidth yang terbatas akan mengakibatkan sinyal

mengalami over laping dan dikenal dengan inter symbol inter-rene (


11/12

@onversi dari bit rate ke bandwidth tergantung pada -ormat kode

yang digunakan

2ntuk !RN (!on Return to Nero )

)8(68 sb B BT mak = ('.)

Sedang untuk RN (return to >ero)

)8( sb B BT mak =

('.6)

dimana + adalah +andwidth =>

Power budget dapat diperbaiki dengan berbagai ara/ sebagai ontoh

PTB dapat dinaikan dengan menaikan keluaran dari dioda laser pada T# dan

Pmin dapat direduksi dengan menggunakan avalanhe photodetetor. Power

budget dapat ditingkatkan dengan menggunakan optial ampli-ier yang

menjadi penting pada sistem transmisi bawah laut dimana pada sistem ini

attenuasi menjadi -aktor pembatas.

Aara lain adalah dengan melihat ketergantungan sensitivitas

penerima pada bit rate dari photon yang dihitung. 2ntuk menghitung jumlah

photon yang datang digunakan photodioda untuk mengkonversi photon

menjadi photourrent. &akin banyak photon yang sampai di photodioda

makin banyak photourrent yang dibangkitkan. 2ntuk menjaga per-ormansi

deteksi yang sama/ yang harus dijaga adalah jumlah photon yang rata,rata.

@onsekwensinya ketika perhitungan interval bit berkurang/ keepatan photon

yang datang datau daya optikal input seara langsung akan meningkat.

Pmin sensistivitas penerima seara proporsional linier dengan transmisi bit

rate. @etika noise yang diterima total didominasi oleh shot noise

o

o

B

P B P =min ('.F)

( ) ( )

+=o

dBodB B B P P (4min log(4 ('.J)

51


12/12

$imana

+ G bit rate

Po G sensitivitas penerima dengan bit rate +o

( ) ( )[ ]otherloss B BdB P P L ooTX fiber

−−−= 4ma# log4

α

−=

o fiber

B B L L 44ma#/ma# log

4

α ('.1)

Persamaan ini merupakan batasan attenuasi atau seberapa besar Lma# dapat

diapai dengan adanya +

$engan adanya dispersi O ekualisasi penalty $L power budget menjadi

a L$T % fcr!t! " # L P P +++++= α α α ('.')

5'

Bab 6 Link Budget

Documents

Transcript of Bab 6 Link Budget