Content uploaded by Endang Retno Nugroho
Author content
All content in this area was uploaded by Endang Retno Nugroho on Jul 12, 2022
Content may be subject to copyright.
Jurnal Ilmiah GIGA Volume 25 (1) Juni 2022
Halaman 28-34
(p) ISSN 1410-8682
http://dx.doi.org/10.47313/jig.v%vi%i.1663
(e) ISSN 2621-9239
28
Perancangan Sistem Komunikasi Kabel Laut Link
Surabaya-Bawean
Endang Retno Nugroho1,2,*, Rianto Nugroho1,3, Rizqi Ardhi Ansya1, Idris Kusuma1
1Electrical Engineering Department, Universitas Nasional Jakarta 12520
2Center of Computer Laboratory, Universitas Nasional, Indonesia
3Laboratorium Teknik Elektro, Universitas Nasional, Indonesia
*Korespondensi penulis: retno_nogroho@yahoo.com
(Received: 03-03-2022; Revised: 14-06-2022; Accepted: 24-06-2022)
Abstract. Internet network is an important requirement in the digital era. Indonesia
is listed as the country with the highest data traffic growth in the world in 2016. To
meet the needs of this data traffic, network access is needed. Indonesia has a
geography that mostly covers the ocean. The islands lined up from Sabang to Merauke
up to tens of thousands. This large number of islands is a problem in building
communication infrastructure. Bawean Island is one of the islands in Indonesia with
an area of 197 km2 with a population of more than 100,000 people in 2021. The pre-
existing communication access is communication with VSAT using Satellite and Radio
Wave Communication. Both types of communication have limitations in bandwidth
capacity. In this research, it is proposed to design a Marine Cable Communication
System (SKKL) for data access on Bawean Island. Data traffic is sent via optical fibre
from the city of Surabaya to the island of Bawean which is 235 km away. In this
design, we use a single-mode G.655 cable type and 5 optical amplifiers of the EDFA
type. The results of the design show that the power link budget is -9.525 dBm, SNR
25.35 dB, Q-factor 9.26, and BER 1.009×10-20.
Keywords: dense wavelength division multiplexing, power link budget, signal to
noise ratio, Q-factor, bit error rate
Abstrak. Jaringan internet merupakan suatu kebutuhan penting di era digital.
Indonesia tercatat sebagai negara dengan pertumbuhan trafik data tertinggi di dunia
pada 2016. Untuk pemenuhan kebutuhan trafik data ini dibutuhkan akses jaringan.
Indonesia memiliki geografis yang sebagian besar meliputi lautan. Pulau-pulau
berjajar dari Sabang sampai Merauke jumlahnya hingga puluhan ribu. Jumlah pulau
yang banyak inilah yang menjadi permasalahan dalam membangun infrastruktur
komunikasi. Pulau Bawean adalah salah satu pulau di Indonesia dengan luas 197 km2
dengan penduduk lebih dari 100.000 jiwa pada tahun 2021. Akses komunikasi yang
sudah ada sebelumnya adalah komunikasi dengan VSAT yang memanfaatkan Satelit
dan Komunikasi Gelombang Radio. Kedua jenis komunikasi ini memiliki
keterbatasan dalam kapasitas bandwidth. Dalam penelitian ini diusulkan perancangan
Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) untuk akses data pulau Bawean. Trafik data
dikirimkan melalui serat optik dari kota Surabaya menuju pulau Bawean yang
berjarak 235 km. Dalam perancangan ini menggunakan tipe kabel singlemode G.655
dan 5 buah optikal amplifier jenis EDFA. Hasil perancangan menunjukan besarnya
power link budget -9.525 dBm, SNR 25.35 dB, Q-factor 9.26, dan BER 1,009×1 0-20.
Kata kunci: dense wavelength division multiplexing, power link budget, signal to
noise ratio, Q-factor, bit error rate.
PENDAHULUAN
Menurut Cisco 2016, Indonesia adalah negara tertinggi di dunia yang memiliki
pertumbuhan internet. Pertumbuhan internet di Indonesia pada tahun 2016 sebesar 142%,
diikuti China dengan 86% dan India dengan 76% [1]. Tentunya tidak mudah membangun
infrastruktur akses jaringan komunikasi data dengan kondisi geografi Indonesia yang
terdiri dari ribuan pulau.
Jurnal Ilmiah GIGA Volume 25 (1) Juni 2022
Halaman 28-34
(p) ISSN 1410-8682
http://dx.doi.org/10.47313/jig.v%vi%i.1663
(e) ISSN 2621-9239
29
Akses komunikasi yang paling mudah adalah menggunakan komunikasi VSAT (Very
Small Aperture Terminal) [2], [3]. Namun akses komunikasi ini memiliki kelemahan dalam
kapasitas bandwidth. Selain itu, dengan sistem konstelasi satelit orbit rendah akan memiliki
pengaruh effek doppler maupun delay yang mengurangi kualitas komunikasi [4].
Selanjutnya akses jaringan telekomunikasi lain yang dipakai adalah dengan komunikasi
gelombang mikro [3], [5]. Akses komunikasi gelombang mikro ini juga memiliki
keterbatasan dalam penggunaan frekuensi dan kapasitas kanal. Teknologi komunikasi
gelombang mikro didukung dengan perkembangan antena dengan gain tinggi dan
bandwidth yang cukup dengan metode array [6] serta penggunaan channel coding [7].
Selain menggunakan VSAT dan gelombang mikro, seiring perkembangan teknologi
diperkenalkan sistem komunikasi kabel laut (SKKL), ini dapat memberikan solusi yang
signifikan untuk komunikasi antar pulau di Indonesia [8], [9].
Pulau Bawean ada salah satu lokasi di Indonesia dengan penduduk ditahun 2021 mencapai
107.761 jiwa dengan luas 197 km2 [2]. Letaknya yang berada di laut jawa merupakan
bagian dari provinsi Jawa Timur. Tujuan dalam penelitian ini adalah merancang SKKL
untuk menyalurkan komunikasi serat optik dari kota Surabaya sampai ke pulau Bawean.
Hasil dari rancangan ini diharapkan mampu memberikan kontribusi yang positif.
METODE PENELITIAN
Pada perancangan ini dibagi menjadi 3 blok, yaitu blok transmitter, transmission, receiver.
Blok Transmiter, ini meliputi perangkat DWDM-Mux, dimana sinyal yang akan dikirim
dengan panjang gelombang berbeda beda di multiplexing ke dalam satu serat optik untuk
di transmisikan. Pada saluran transmisi meliputi segala perangkat transmisi yang
digunakan, yaitu kabel fiber optik, penguat sinyal dan lain-lain. Kemudian pada proses
pengiriman akan mengalami penuruan daya sinyal akibat adanya redaman.
Agar daya sinyal yang di transmisikan optimal, maka di beri penguat optik. Blok Receiver
sinyal yang dikirim akan melalui proses demultiplexing. Sinyal yang dikirim ke dalam satu
serat optik, akan di demultiplexing sesuai dengan panjang gelombang masing-masing
sesuai lamda yang dikirim pada sisi transmitter. Diagram blok sistem perancangan yang
kami gunakan ditunjukkan pada gambar 1.
GAMBAR 1. Diagram sistem link STO Kebalen ke STO Bawean.
Dalam perancangan ini digunakan beberapa perangkat. Detail perangkat yang digunakan
tersebut diberikan pada tabel 1. Adapun pada tabel 2 memberikan rincian parameter
transmitter. Pada tabel 3 merupakan data parameter receiver yang kami gunakan dalam
perancangan.
TABEL 1. Detail peralatan yang digunakan dalam perancangan.
No.
Perangkat
Value
Keterangan
1
STO ZXONE 9700
1 dBm
Penguatan
2
Optical Terminal Box
-3/5 dBm
Penguatan
4
G.655 SingleMode
0.35 dB/km
Redaman
5
EDFA Amplifier
5 dB
Penguatan
Pada gambar 2 menjelaskan lintasan fiber optik yang menghubungkan antara Surabaya-
Bawean. Dalam perancangan ini kami menggunakan jalur darat dan jalur laut. Dengan jarak
yang cukup jauh, sinyal yang dikirim akan mengalami penurunan daya, sehingga
Jurnal Ilmiah GIGA Volume 25 (1) Juni 2022
Halaman 28-34
(p) ISSN 1410-8682
http://dx.doi.org/10.47313/jig.v%vi%i.1663
(e) ISSN 2621-9239
30
dibutuhkan penguat optik yang sesuai untuk menaikkan level daya agar sampai ke penerima
maksimal.
TABEL 2. Parameter transmiter.
No
Parameter
Nilai
1
Wavelength
1550 nm
2
Bitrate
100 Gbps
3
Line Code
NRZ
4
Power transmitter
-5/+3 dBm
5
Channel spacing
50 GHz
TABEL 3. Parameter receiver
No
Parameter
Nilai
1
Wavelength Range
1280-1625 nm
2
Power Sensitivity
-18 dB
3
Responsifitas detektor
0.7 W
4
Resistansi
20-ohm
5
Suhu
25 C
Pada perancangan ini, rute yang dilewati dari STO Kebalen ke BMH Gresik menggunakan
metode instalasi kabel udara (aerial) sejauh 60 km. Dari hasil pemetaan google earth yang
kami gunakan untuk mengurangi resiko kurangnya kebutuhan panjang kabel maka kami
tambahkan toleransi 10%. Total Panjang kabel menjadi 66 km. Selanjutnya panjang kabel
dari STO Bawean ke BMH Bawean menggunakan metode kabel udara (aerial) sejauh 2100
m. Sama seperti perhitungan jarak sebelumnya, hasil mapping ditambah 10% menjadi 2,5
km.
Untuk rancangan kabel laut dari BMH Gresik menuju BMH Bawean dengan kedalaman
laut maksimal 46 m. dari hasil mapping didapatkan jarak 150 km. Kemudian perhitungan
jarak ditambah 10%. Total panjang kabel menjadi 150 + 10% = 165 km. Sehingga jarak
total yang dibutuhkan untuk perancangan ini adalah 66 + 2,5 + 165 = 235 km.
GAMBAR 2. Jalur kabel laut BMH Gresik ke BMH Bawean
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) merupakan sistem komunikasi yang menggunakan
kabel fiber optik sebagai media transmisi yang ditanam atau diletakkan di dasar laut untuk
menghubungkan komunikasi antar pulau atau antar negara[10]. Pada hakikatnya kabel
optik yang digunakan di darat (terrestrial) dengan kabel optik bawah laut (submarine
cable) memiliki karakteristik yang sama, yang membedakan hanyalah lapisan pelindung
yang lebih banyak pada submarine cable. Pada submarine cable struktur kabelnya terdiri
dari optical fibre (core, cladding, coating), unit fiber structure, strength wires, copper
sheath, insulation jacket, armorer protection.
Jurnal Ilmiah GIGA Volume 25 (1) Juni 2022
Halaman 28-34
(p) ISSN 1410-8682
http://dx.doi.org/10.47313/jig.v%vi%i.1663
(e) ISSN 2621-9239
31
Tahap awal dalam perancangan SKKL adalah menentukan titik landing station. Hasil dari
analisis dipakai untuk menentukan titik lokasi kontur pesisir pantai, titik ini sekaligus
dipakai sebagai titik labuh kabel laut yang bertemu dengan kabel yang di darat. Titik
tersebut berada di daerah Gresik Jawa Timur dan titik ujung satunya berada di Pulau
Bawean dengan total jarak 235 km.
Power Link Budget
Power Link Budget adalah perhitungan untuk mengetahui dan mengukur batasan nilai
redaman total dari suatu jaringan fiber optik sampai ke pelanggan. Perhitungan Power Link
Budget mempunyai beberapa parameter yaitu rugi-rugi device dan prasarana berdasarkan
spesifikasi alat yang akan digunakan [12].
Untuk menghitung redaman suatu jaringan digunakan persamaan (1) [12].
(1)
Setelah mendapatkan nilai dari loss (redaman), dapat dilakukan perhitungan daya yang
diterima pada setiap ONU (Optical Network Terminal Unit) dengan persamaan (2) [12].
(2)
dimana:
Pt : Daya keluaran sumber optik (dBm)
Pr : Daya yang diterima pada device (dBm)
: Total loss (dB)
L : Panjang serat optik (dalam Kilometer)
α c : Redaman konektor (dB)
α s : Redaman sambungan (dB)
α serat: Redaman serat optik (dB/km)
Ns : Jumlah sambungan
Nc : Jumlah konektor
Sp : Rendaman splitter (dB)
Dalam perhitungan ini kami menghitung redaman total dan power receiver. Kami membagi
link menjadi 3, pada link pertama yaitu Kebalen-Gresik, link ini diberikan pada gambar 3.
Link ke-2 adalah Gresik-Bawean yang ditunjukkan pada gambar 4. Sedangkaan link ketiga
antara Bawean-STO, seperti ditunjukkan pada gambar 5. Ketiga link tersebut jaraknya
secara terperinci diberikan pada tabel 4.
GAMBAR 3. Peta Rute Kabel dan titik optical ampilifer dari STO Kebalen ke BMH Gresik
Gambar 4. Peta rute kabel dan titik optical amplifier dari BMH Gresik-BMH Bawean
Jurnal Ilmiah GIGA Volume 25 (1) Juni 2022
Halaman 28-34
(p) ISSN 1410-8682
http://dx.doi.org/10.47313/jig.v%vi%i.1663
(e) ISSN 2621-9239
32
GAMBAR 5. Peta rute kabel dan titik optical amplifier dari BMH Bawean ke STO Bawean
TABEL 4. Rute dan jarak kabel
Rute Kabel
Jarak
STO Kebalen – OA 1
10 m
OA1 – OA2
57 km
OA2 – BMH Gresik
10 m
BMH Gresik – OA3
57 km
OA3 – OA4
57 km
OA4 – BMH Bawean
51 km
BMH Bawean – OA5
2.275 km
OA5 – STO Bawean
10 m
Berdasarkan data dari tabel 4, kami melakukan perhitungan untuk menghitung redaman. Hasilnya
perhitungan diberikan pada tabel 5.
TABEL 5. Nilai redaman total skenario 2, link Surabaya ke Bawean.
Nilai Redaman
Total
OA1
(dB)
OA2
(dB)
BMH
Gresik
(dB)
OA3
(dB)
OA4
(dB)
BMH
Bawean
(dB)
OA5
(dBm)
STO
Bawean
(dB)
STO Kebalen
4.5
OA1
23.75
OA2
4.55
BMH Gresik
20.85
OA3
20.35
OA4
18.75
BMH Bawean
2.27
OA5
4.5
Dengan diketahui masing-masing redaman pada node di atas, selanjutnya kami hitung daya
yang diterima. Tabel 6 berikut memberikan hasil perhtunngan daya yang diterima.
TABEL 6. Nilai daya terima skenario 2, link Surabaya ke Bawean
Nilai Daya
Terima
OA1
(dBm)
OA2
(dBm)
BMH
Gresik
(dBm)
OA3
(dBm)
OA4
(dBm)
BMH
Bawean
(dBm)
OA5
(dBm)
STO
Bawean
(dBm)
STO Kebalen
-7.5
OA1
-17.25
OA2
-2.2
BMH Gresik
-24.65
OA3
-21
OA4
-15.75
BMH Bawean
-4.065
OA5
-9.525
Perhitungan Signal to Noise Ratio
Setelah melakukan perhitungan power link budget, selanjutnya dilakukan perhitungan
signal to noise ratio atau SNR untuk melihat nilai perbandingan dari sinyal yang
dikirimkan terhadap noise atau redaman dalam suatu sistem menggunakan persamaan 3.
Pada perhitungan SNR didapatkan nilai sebesar 25.3552 dB.
Jurnal Ilmiah GIGA Volume 25 (1) Juni 2022
Halaman 28-34
(p) ISSN 1410-8682
http://dx.doi.org/10.47313/jig.v%vi%i.1663
(e) ISSN 2621-9239
33
Q-factor
Selanjutnya adalah melakukan perhitungan Q-factor untuk melihat kualitas mengenai baik
atau buruknya sebuah performansi dari sebuah sistem. Perhitungan kami menggunakan
Persamaan 4. Dari perhitungan diperoleh nilai Q-factor dari STO Kebalen ke STO Bawean
dengan nilai sebesar 9,2625.
Bit Error Rate
Dan perhitungan terakhir adalah menghitung BER yang digunakan untuk melihat
perbandingan jumlah bit yang dikirimkan dengan bit yang rusak akibat adanya redaman
pada sebuah aliran data. Dengan Persamaan 5 didapat nilai BER 1.009×10-20.
Analisis Kelayakan Perancangan
Berdasarkan perhitungan yang telah kami lakukan, maka perancangan secara teknis
memenuhi ketentuan yang berlaku. Hasilnya secara detail diberikan pada tabel 7.
TABEL 7. Hasil Perhitungan Perancangan
Parameter
(dBm)
Power Link Budget
-9,525 dBm
Signal to Noise Ratio
25,3552 dB
Q-factor
9,2625
Bit Error Rate
1.009×10-20
Hasil perancangan tersebut menggunakan optical amplifier jenis penguat EDFA. Titik
penguat dibagi menjadi 3 yaitu Booster, In line, Pre-amplifier. Pada masing-masing
amplifier memiliki nilai gain yang berbeda. Dari hasil perhitungan power link budget layak
di implementasikan, dengan nilai daya terima -9,525 dBm dari batas margin -18 dBm.
KESIMPULAN
Hasil perancangan memberikan nilai power receive -9.525 dBm dimana batas minimumnya
-18 dBm. Dengan jarak 235 km, digunakan 5 buah amplifier. Perbaandingan antara sinyal
dengan redaman (SNR) memberikan nilai adalah 25.3552 dB. Dan faktor kualitas sebesar
9.2625. Besarnya probabilitas kesalahan data (BER) memiliki nilai 1.009×10-20.
Berdasarkan parameter yang sudah dihasilkan, maka perancangan layak dan secara teknis
dapat diimplementasikan. Adapun penelitian berikutnya dapat dikembangkan perancangan
dengan amplifier tipe ROA (Raman optical amplifier) atau SOA (Semiconductor optical
amplifier) dengan serat optik jenis multimode.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Cisco, “Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 2017–2022 White
Paper,” Cisco Forecast Methodol., pp. 2017–2022, 2019, [Online]. Available:
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/
white_paper_c11-481360_ns827_Networking_Solutions_White_Paper.html.
[2] D. Meitasari and R. Nugroho, “Perencanaan Jaringan Komunikasi Antara Manado
dan Sofifi menggunakan Radio Microwave,” J. Ilm. Giga, vol. 19, no. 1, p. 35, 2019,
doi: 10.47313/jig.v19i1.562.
[3] A. Budi and R. Nugroho, “Perancangan Komunikasi Data VSAT Mobile Dengan
Frekuensi KU-Band Pada Satelit Palapa,” J. Ilm. Giga, vol. 20, no. 2, p. 64, 2017,
doi: 10.47313/jig.v20i2.554.
[4] R. Ruliyanto and R. Nugroho, “Simulasi Dan Analisa Efek Doppler Terhadap
OFDM Dan MC-CDMA,” J. Ilm. Giga, vol. 18, no. 1, p. 13, 2015, doi:
10.47313/jig.v18i1.570.
[5] N. Puspita and R. Nugroho, “Perencanaan Jaringan Komunikasi Antara Patani Dan
Sorong Menggunakan Radio Microwave,” J. Ilm. Giga, vol. 19, no. 2, p. 69, 2019,
Jurnal Ilmiah GIGA Volume 25 (1) Juni 2022
Halaman 28-34
(p) ISSN 1410-8682
http://dx.doi.org/10.47313/jig.v%vi%i.1663
(e) ISSN 2621-9239
34
doi: 10.47313/jig.v19i2.567.
[6] R. Ruliyanta and E. R. Nugroho, “Rancang Bangun Antena Mikrostrip Pattch
Rectangular Array 4x1 pada Frekuensi 1800 MHz-2300 MHz,” J. Ilm. Giga, vol. 24,
no. 1, p. 35, 2021, doi: 10.47313/jig.v24i1.1144.
[7] R. Ruliyanto and I. Kusuma, “Simulasi Channel Coding Pada Sistem DVB-C
(Digital Video Broadcasting-Cable) dengan Kode Reed Solomon,” J. Ilm. Giga, vol.
19, no. 2, p. 48, 2019, doi: 10.47313/jig.v19i2.564.
[8] D. A. Hendriawan, D. Pranindito, and D. Zulherman, “Performance analysis of
sistem komunikasi kabel laut (SKKL) using edfa amplifier link java-bali using
optisystem,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 1367, no. 1, 2019, doi: 10.1088/1742-
6596/1367/1/012065.
[9] B. K. M. A.karel, A. Hambali, and M. H. Jauhari, “Perancangan Penggunaan
Penguat Optik Pada Jaringan Sistem Komunikasi Kabel Laut (Skkl) Di Jalur Sistem
Indonesia Global Gateway (Igg) Design,” e-Proceeding Eng., vol. 5, no. 1, pp. 744–
751, 2018.
[10] Y. P. Octavian, “Analisis Gangguan Transmisi Pada Sistem Komunikasi Kabel Laut
Matrix Cable System,” STRING (Satuan Tulisan Ris. dan Inov. Teknol., vol. 3, no.
3, p. 306, 2019, doi: 10.30998/string.v3i3.3502.
[11] H. Ad, I. Santoso, and A. A. Zahra, “Tipe Serat Optik Menggunakan Cisco Transport
Planner,” TRANSIENT, vol. VOL.3, no. NO. 3, 2014.
[12] R. Ruliyanta and E. R. Nugroho, “Forecast of COVID-19 Cases in Indonesia with
the Triple Exponential Smoothing Algorithm Perkiraan Kasus COVID-19 di
Indonesia dengan Algoritma Triple Exponential Smoothing,” J. Ilm. GIGA Vol. 23
Novemb. 2020, vol. 23, no. November, pp. 61–68, 2020.