Menarik

Komunikasi Serat Optik: telekomunikasi

Komunikasi Serat Optik: telekomunikasi

Komunikasi serat optik telah merevolusi industri telekomunikasi. Itu juga membuat kehadirannya dirasakan secara luas dalam komunitas jaringan data juga. Menggunakan kabel serat optik, komunikasi optik telah memungkinkan sambungan telekomunikasi dibuat pada jarak yang jauh lebih jauh dan dengan tingkat kehilangan yang jauh lebih rendah dalam media transmisi dan mungkin yang paling penting dari semuanya, komunikasi serat optik telah memungkinkan kecepatan data yang jauh lebih tinggi untuk diakomodasi.

Sebagai hasil dari keunggulan ini, sistem komunikasi serat optik digunakan secara luas untuk aplikasi mulai dari infrastruktur tulang punggung telekomunikasi utama hingga sistem Ethernet, distribusi broadband, dan jaringan data umum.

Pengembangan serat optik

Sejak hari-hari awal telekomunikasi, kebutuhan untuk mengirimkan lebih banyak data bahkan lebih cepat lagi meningkat. Awalnya kabel jalur tunggal digunakan. Ini memberi jalan ke kabel koaksial yang memungkinkan beberapa saluran ditransmisikan melalui kabel yang sama. Namun sistem ini terbatas dalam bandwidth dan sistem optik diselidiki.

Komunikasi optik menjadi kemungkinan setelah laser pertama dikembangkan pada 1960-an. Potongan berikutnya dari jigsaw jatuh ke tempatnya ketika serat optik pertama dengan kerugian yang cukup rendah untuk tujuan komunikasi dikembangkan pada tahun 1970-an. Kemudian, selama akhir 1970-an banyak penelitian dilakukan. Ini menghasilkan pemasangan sistem telekomunikasi serat optik yang pertama. Itu berlari pada jarak 45 km dan menggunakan panjang gelombang 0,5 mm dan memiliki kecepatan data hanya 45 Mbps - sebagian kecil dari apa yang mungkin saat ini.

Sejak itu, banyak kemajuan telah dibuat dalam teknologi. Kecepatan data telah meningkat dan selain itu kinerja serat optik telah ditingkatkan untuk memungkinkan jarak yang lebih jauh antara repeater. Sebagai indikasi kecepatan yang sekarang dapat dicapai melalui sistem serat optik melebihi 10 Tbps.

Ketika sistem transmisi serat optik pertama kali dikembangkan, diperkirakan bahwa pemasangan kabel dan teknologi serat optik akan sangat mahal. Namun, ini belum terjadi dan biaya telah turun sejauh serat optik sekarang menyediakan satu-satunya pilihan yang layak untuk banyak aplikasi telekomunikasi. Selain itu, ini juga digunakan di banyak jaringan area lokal di mana kecepatan merupakan persyaratan utama.

Keunggulan serat optik untuk komunikasi

Ada sejumlah alasan kuat yang mengarah pada penggunaan kabel serat optik secara luas untuk aplikasi telekomunikasi:

  • Tingkat redaman sinyal yang jauh lebih rendah
  • Kabel serat optik menyediakan bandwidth yang jauh lebih tinggi sehingga memungkinkan lebih banyak data untuk dikirim
  • Kabel serat optik jauh lebih ringan daripada kabel koaksial yang mungkin digunakan.
  • Serat optik tidak mengalami gangguan pickup yang terjadi dengan kabel koaksial

Sistem transmisi serat optik

Setiap sistem transmisi data serat optik akan terdiri dari sejumlah elemen yang berbeda. Ada tiga elemen utama (ditandai dengan huruf tebal), dan satu lagi yang penting untuk sistem praktis:

  • Transmitter (sumber cahaya)
  • Kabel serat optik
  • Repeater optik
  • Penerima (Pendeteksi)

Elemen yang berbeda dari sistem akan bervariasi sesuai dengan aplikasinya. Sistem yang digunakan untuk tautan berkapasitas lebih rendah, mungkin untuk jaringan area lokal akan menggunakan teknik dan komponen yang agak berbeda dengan yang digunakan oleh penyedia jaringan yang menyediakan kecepatan data yang sangat tinggi dalam jarak jauh. Meskipun demikian prinsip dasarnya sama apapun sistemnya.

Dalam sistem, pemancar sumber cahaya menghasilkan aliran cahaya yang dimodulasi untuk memungkinkannya membawa data. Biasanya pulsa cahaya menunjukkan "1" dan tidak adanya cahaya menunjukkan "0". Cahaya ini ditransmisikan melalui serat kaca yang sangat tipis atau bahan lain yang sesuai untuk ditampilkan di penerima atau detektor. Detektor mengubah pulsa cahaya menjadi pulsa listrik yang setara. Dengan cara ini data dapat dikirim sebagai cahaya dalam jarak yang sangat jauh.

Pemancar serat optik

Meskipun sistem serat optik telekomunikasi asli akan menggunakan laser besar, saat ini berbagai perangkat semikonduktor dapat digunakan. Perangkat yang paling umum digunakan adalah dioda pemancar cahaya, LED, dan dioda laser semikonduktor.

Perangkat pemancar yang paling sederhana adalah LED. Keuntungan utamanya adalah murah, dan ini membuatnya ideal untuk aplikasi berbiaya rendah di mana hanya diperlukan jangka pendek. Namun mereka memiliki sejumlah kekurangan. Yang pertama adalah bahwa mereka menawarkan tingkat efisiensi yang sangat rendah. Hanya sekitar 1% dari daya input yang memasuki serat optik, dan ini berarti driver daya tinggi diperlukan untuk menyediakan cahaya yang cukup untuk memungkinkan transmisi jarak jauh dibuat. Kerugian lain dari LED adalah bahwa mereka menghasilkan apa yang disebut cahaya tidak koheren yang mencakup spektrum yang relatif luas. Biasanya lebar spektral antara 30 dan 60 nm. Ini berarti bahwa setiap dispersi kromatik dalam serat akan membatasi bandwidth sistem.

Mengingat kinerjanya, LED digunakan terutama dalam aplikasi jaringan area lokal di mana kecepatan data biasanya dalam kisaran 10-100 Mb / s dan jarak transmisi beberapa kilometer.

Di mana tingkat kinerja yang lebih tinggi diperlukan, yaitu tautan serat optik harus dapat beroperasi pada jarak yang lebih jauh dan dengan kecepatan data yang lebih tinggi, maka laser digunakan. Meski lebih mahal, mereka menawarkan beberapa keuntungan yang signifikan. Dalam contoh pertama, mereka dapat memberikan tingkat keluaran yang lebih tinggi, dan sebagai tambahan untuk ini keluaran cahayanya adalah terarah dan ini memungkinkan tingkat efisiensi yang jauh lebih tinggi dalam transfer cahaya ke kabel serat optik. Biasanya efisiensi kopling menjadi serat mode tunggal mungkin setinggi 50%. Keuntungan lebih lanjut adalah bahwa laser memiliki bandwidth spektral yang sangat sempit sebagai hasil dari fakta bahwa laser menghasilkan cahaya yang koheren. Lebar spektral yang sempit ini memungkinkan laser untuk mengirimkan data dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi karena dispersi moda kurang jelas. Keuntungan lain adalah bahwa laser semikonduktor dapat dimodulasi secara langsung pada frekuensi tinggi karena waktu rekombinasi yang singkat untuk pembawa dalam bahan semikonduktor.

Dioda laser seringkali dimodulasi secara langsung. Ini memberikan metode yang sangat sederhana dan efektif untuk mentransfer data ke sinyal optik. Ini dicapai dengan mengontrol arus yang diterapkan langsung ke perangkat. Ini pada gilirannya memvariasikan keluaran cahaya dari laser. Namun untuk kecepatan data yang sangat tinggi atau sambungan jarak yang sangat jauh, akan lebih efektif menjalankan laser pada tingkat keluaran konstan (gelombang kontinu). Cahaya kemudian dimodulasi menggunakan perangkat eksternal. Keuntungan menggunakan alat modulasi eksternal adalah meningkatkan jarak link maksimum karena efek yang dikenal sebagai laser chirp dihilangkan. Kicauan ini memperluas spektrum sinyal cahaya dan ini meningkatkan dispersi kromatik pada kabel serat optik.

Kabel serat optik

Rincian lengkap dan deskripsi kabel serat optik ditemukan dalam artikel / tutorial terpisah di area situs web ini. Pada dasarnya kabel serat optik terdiri dari inti, di sekitarnya ada lapisan lain yang disebut sebagai kelongsong. Di luar ini ada lapisan luar pelindung.

Kabel serat optik beroperasi karena kelongsongnya memiliki indeks bias yang sedikit lebih rendah daripada inti. Ini berarti bahwa cahaya yang melewati inti mengalami refleksi internal total ketika mencapai batas inti / kelongsong, dan dengan demikian terkandung di dalam inti serat optik.

Repeater dan amplifier

Ada jarak maksimum di mana sinyal dapat ditransmisikan melalui kabel serat optik. Hal ini tidak hanya dibatasi oleh pelemahan kabel, tetapi juga distorsi sinyal cahaya di sepanjang kabel. Untuk mengatasi efek ini dan mengirimkan sinyal pada jarak yang lebih jauh, repeater dan amplifier digunakan.

Repeater opto-elektrik dapat digunakan. Perangkat ini mengubah sinyal optik menjadi format listrik yang dapat diproses untuk memastikan sinyal tidak terdistorsi dan kemudian diubah kembali ke format optik. Ini kemudian dapat ditransmisikan di sepanjang status kabel serat optik berikutnya.

Pendekatan alternatif adalah dengan menggunakan penguat optik. Amplifier ini secara langsung memperkuat sinyal optik tanpa perlu mengubah sinyal kembali menjadi format listrik. Amplifier terdiri dari panjang kabel serat optik yang diolah dengan mineral tanah jarang bernama Erbium. Kabel serat yang dirawat kemudian diterangi atau dipompa dengan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari laser lain dan ini berfungsi untuk memperkuat sinyal yang sedang dibawa.

Mengingat biaya penguat serat optik yang jauh berkurang dibandingkan repeater, penguat jauh lebih banyak digunakan. Kebanyakan repeater telah diganti, dan amplifier digunakan di hampir semua instalasi baru saat ini.

Penerima

Cahaya yang merambat di sepanjang kabel serat optik perlu diubah menjadi sinyal listrik agar dapat diolah dan data yang dibawa dapat diekstraksi. Komponen yang ada di jantung penerima adalah detektor foto. Ini biasanya merupakan perangkat semikonduktor dan dapat berupa sambungan p-n, dioda foto p-i-n atau dioda foto longsor. Photo-transistor tidak digunakan karena tidak memiliki kecepatan yang memadai.

Setelah sinyal optik dari kabel serat optik diterapkan pada detektor foto dan diubah menjadi format listrik, sinyal tersebut dapat diproses untuk memulihkan data yang kemudian dapat diteruskan ke tujuan akhirnya.

Transmisi data serat optik umumnya digunakan untuk sambungan jaringan telekomunikasi jarak jauh dan untuk jaringan area lokal berkecepatan tinggi. Saat ini serat optik tidak digunakan untuk pengiriman layanan ke rumah, meskipun ini adalah tujuan jangka panjang bagi banyak perusahaan telekomunikasi. Dengan menggunakan kabel serat optik di sini, bandwidth yang tersedia untuk layanan baru akan jauh lebih tinggi dan kemungkinan pendapatan yang lebih besar akan meningkat. Saat ini biayanya seringkali tidak layak, meskipun kemungkinan besar terjadi dalam jangka menengah.

Topik Konektivitas Nirkabel & Kabel:
Dasar-dasar Komunikasi Seluler2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT telepon nirkabelNFC- Komunikasi Jarak Dekat Dasar-dasar jaringanApa itu CloudEthernetSerial dataUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Kembali ke Konektivitas Nirkabel & Kabel


Tonton videonya: Komunikasi Serat Optic (September 2021).