JARINGAN KABEL SERAT OPTIK BAWAH LAUT

Serat optik (Optical Fiber) Berkat terobosan dalam bidang optik, serat optik memungkinkan kita untuk dapat mengakses informasi dari berbagai belahan dunia. Ya, serat optik adalah teknologi di balik internet broadband, TV Kabel dan berbagai layanan transmisi data kecepatan tinggi lainnya. Tanpa adanya serat optik, dunia tidak mungkin terasa seperti sekarang ini

Peta Jaringat kabel  serat optik bawah laut di seluruh dunia

Gambar diatas menunjukkan jaringan kabel serat optik bahwa laut di seluruh penjuru dunia. Sebenarnya teknologi jaringan kabel bawah laut ini  bukannlah sesuatu yang baru. Kembali pada tahun 1850, saat itu kabel telegraf yang terbuat dari tembaga yang memiliki kecepatan transfer data 10 kata per menit pertama kali dibentangkan melintasi  dasar laut dari Inggris ke Perancis. Kemudian pada awal tahun 1901, kabel-kabel telegraf telah membentang di dasar samudera di seluruh dunia, menghubungkan seluruh benua yang ada di bumi kecuali antartika.

 Jaringan kabel telegraf tahun 1900 an

Selanjutnya, pada awal 1950-an, kabel koaksial yang terbuat dari tembaga berlapis baja dibentangkan melintasi samudera untuk mendukung komunikasi via telepon. Bandwidth dari jaringan kabel koaksial ini mengalami peningkatan pada tahun 1960 dan 70an, namun untuk mendapatkan kapasitas transfer data yang tinggi diperlukan repeater yang ditempatkan setiap 6 sampai 9 km sehingga biaya pemasangannya sangat mahal.

Pada tahun 1988, jaringan kabel tembaga dasar laut tersebut mulai digantikan oleh suatu terobosan terbaru dalam bidang optik yaitu serat optik. Kini, seluruh jaringan komunikasi bawah laut telah  menggunakan serat optik. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan bandwidth yang semakin tinggi akibat peningkatan trafik internet, diperlukan jaringan serat optik yang lebih murah dan dapat digunakan dalam jangka waktu yang lebih lama. Berdasarkan data dari Global Industry Analyst, pemasangan kabel serat optik bawah laut diprediksi mencapai 2 juta km pada tahun 2018.

KAPASITAS DAN DESAIN KABEL SERAT OPTIK

Serat Optik

Kabel bawah laut untuk keperluan komunikasi biasanya memiliki diameter 17 mm hingga 70 mm. Serat optik terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian inti (core) dan cladding. Kedua bagian inilah yang memungkinkan terjadinya total internal reflection pada serat optik sehingga gelombang elektromagnetik (biasanya pada panjang gelombang inframerah) dapat merambat dan mengalami “pemanduan” didalamnya. Bagian inti serat optik yang ada saat ini untuk keperluan jaringan kabel bawah laut dilindungi oleh lapisan baja dimana lapisan baja  tersebut dilindungi lagi oleh beberapa lapisan baja dan polietilen untuk keperluan insulasi termal dan elektromagnet. Saat ini, kabel bawah laut terpanjang yang ada adalah jaringan kabel Southeast Asia-Middle East-Western Europe (SEA-ME-WE 3) yang membentang sepanjang 39.000 km dari kota Norden di Jerman hingga Keoje di Korea Selatan. Jaringan kabel ini menghubungkan 33 negara berbeda. Sistem baru yang dirancang bagi jaringan SEA-ME-WE 3 ini menggunakan teknologi Wavelength Division Multiplexing (WDM) agar mendapatkan kapasitas 1,28 Tb/s untuk kebutuhan telepon, internet, multimedia, dan aplikasi broadband (pita lebar) lainnya. Selanjutnya, pada tahun 2005, jaringan SEA-ME-WE 4 telah berhasil dipasang. Jaringan kabel bawah laut ini membentang sepanjang 20.000 km dari kota Marseille di Prancis melintasi timur tengah, India, hingga Singapura. 

Jaringan kabel serat optik SEA-ME-WE-3 yang menghubungkan timur tengah, eropa barat, dan asia

KETERSEDIAAN SAMBUNGAN PADA JARINGAN KABEL SERAT OPTIK

Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi sebagian besar jaringan kabel serat optik bawah laut adalah kerentanan terhadap gangguan akibat kurangnya redundancy (Redundancy: jaringan alternatif yang digunakan untuk meningkatkan ketersediaan jaringan sehingga jika dalam suatu jaringan serat optik terdapat link yang terputus maka jalur transmisi data masih dapat terhubung tanpa mempengaruhi konektivas 

Untuk mengatasi masalah ini, arsitektur jaringan serat optik dibuat menggunakan sambungan bidirectional (seperti jalur dua arah) untuk mencegah terjadinya gangguan transmisi data. Jika terjadi masalah pada kabel bawah laut, akan diperlukan waktu hingga empat minggu untuk memperbaikinya. Jaringan kabel Transatlantik yang membentang sepanjang samudera Atlantik (dari Eropa hingga Amerika) memerlukan lusinan perbaikan tiap tahunnya, namun karena pada saat perancangan telah mempertimbangkan redundancy maka masalah yang terjadi pada salah satu kabel tidak terlalu berpengaruh terhadap jaringan secara keseluruhan.

Biasanya, ancaman bagi keberadaan kabel bawah laut adalah aktivitas penangkapan ikan dan perkapalan. Sekitar 70% kerusakan pada kabel serat optik disebabkan oleh jangkar kapal dan jaring ikan di perairan dengan kedalaman kurang dari 200 m. Untuk mencegah masalah ini, beberapa negara bahkan memberlakukan zona bebas jangkar di perairan yang terdapat kabel serat optiknya. Salah satu kasus kerusakan kabel serat optik terburuk yang pernah terjadi yaitu pada tahun 2008 ketika kabel milik France Telecom putus akibat penyebab yang tidak jelas, entah karena jangkar kapal atau cuaca buruk. Kabel ini merupakan bagian dari jaringan SEA-ME-WE 3 dan 4 yang mengubungkan Aleksandria mesir, Sisilia dan Malta. Kerusakan ini mengganggu 75% layanan internet yang mengubungkan Eropa dengan Timur Tengah, Afrika Utara dan India. Pengalihan jalur transmisi data untuk keperluan komunikasi akibat kerusakan ini menyebabkan penurunan kecepatan koneksi internet.

Pada tahun 2013 lalu, jaringan internet salah satu operator Indonesia, Smartfren, juga pernah mengalami gangguan karena putusnya kabel bawah laut di antara Bangka dan Batam. Putusnya jaringan utama internet tersebut lantaran kabel terkena jangkar kapal. Permasalah tersebut membuat internet hanya dapat diakses dengan kapasitas 60 persen. (Sumber:Republika)

Jaringan kabel serat optik di Indonesia

Berdasarkan laporan TeleGeography, permintaan kapasitas jaringan dari Eropa dan Asia meningkat sebesar 87% antara tahun 2007-2012. Hal ini menyebabkan perlunya dibangun jaringan baru yaitu SEA-ME-WE 5. Perusahaan jasa pemasangan kabel serat optik Toronto Artic mengusulkan pembangunan jaringan kabel sepanjang 15.700 km yang menghubungkan London dan Tokyo, melewati serat Bering antara Rusia dan Amerika. Jaringan ini rencananya akan memiliki kapasitas 24 Tbit/s atau sanggup mentransmisikan 80 panjang gelombang berbeda. Diperlukan biaya sekitar 620 juta dolar untuk pemasangannya dan ika berhasil, jalur baru ini akan mulai beroperasi tahun 2016

SEBAB KERUSAKAN KABEL SERAT OPTIK: FAKTOR ALAM

Bencana alam seperti longsor bawah laut dan angin topan juga menjadi ancaman bagi jaringan kabel bawah laut. Gempa Bumi 7 Skala Richter yang terjadi di Taiwan pada 26 Desember 2006 menyebabkan kerusakan pada 8 kabel bawah laut sehingga sempat memutus komunikasi antara Hongkong, Asia Timur dan China. Selanjutnya gempa bumi berkekuatan 9 skala Richter yang menghantam Jepang pada tahun 2011 kemarin juga merusak separuh jumlah kabel Transpasifik (kabel yang melintasi samudera Pasifik). Pada tahun 2013, Southeast Asia-Japan Cable Consortium mengumumkan pembangunan kabel bawah laut yang menghubungkan Brunei, China,  Hongkong, Jepang, Singapura, dan Filipina sepanjang 9700 km dengan  biaya 400 juta dolar. jaringan kabel ini terdiri dari 6 pasang  kabel dengan kapasitas awal sebesar 28 Tbit/s, cukup untuk mentransmisikan 30 juta video high definition. Tujuan dari pembangunan jaringan kabel ini yaitu untuk menghindari zona gempa bumi yang berada di Asia bagian Utara.

TRANSMISI DATA

Kapasitas serat optik ditentukan berdasarkan jumlah panjang gelombang – atau disebut carrier (pembawa informasi) – dan laju transfer data masing-masing carrier. 150 carrier pada 100G (100 GBps) masing-masing menyediakan kapasitas 15 Tbit/s. Dengan semakin tingginya spektrum bandwidth yang tersedia, semakin mudah untuk me-multiplex-kan (“menjejalkan”) banyak panjang gelombang ke dalam serat optik. Kabel dan repeater biasanya mendukung 4-6 pasang kabel. Dalam sepasang serat, 1 serat digunakan untuk transmisi pada satu arah sedangkan yang kedua digunakan untuk jalur transmisi arah sebaliknya. Nilai total kapasitas serat optik adalah kapasitas serat optik dikali dengan jumlah pasangan serat optik. Sebagai contoh: sebuah kabel yang terdiri dari 4 pasang serat optik dan repeater yang bisa menampung 150 carrier, memiliki kapasitas 4 x 15 = 60 Tbit/s.

Pada tahun 2014, standar baru bagi kecepatan data serat optik yang harus dicapai adalah 100 G.

Para pekerja diatas dek kapal sedang memasangkan repeater pada kabel serat optik

Kapal Nostag 10 dengan panjang 90 m dan lebar 27 m milik NSW Company sedang bersiap melakukan instalasi kabel bawah laut

Ketika standar baru kapasitas serat optik baru saja ditetapkan sebesar 100G, pada bulan april 2013, provider kabel bawah laut TE SubCom telah berhasil mendemonstrasikan transmisi 53 carrier pada kecepatan 400G. Teknologi WDM (Wavelength Division Multiplexing) yang ada sekrang ini memungkinkan transimi data dengan kapasitas yang lebih besar sekitar 15 Tbit/s, dengan cara “menjejalkan” banyak panjang gelombang ke dalam satu serat. Teknik ini dapat menghemat penggunaan kabel dan tentunya biaya instalasi jaringan kabel serat optik.

PENINGKATAN KUALITAS REPEATER

Solusi praktis agar sinyal yang dikirimkan melalui jaringan kabel serat optik bawah laut tidak mengalami degenerasi sehingga dapat merambat lebih jauh adalah dengan menggunakan repeater. Repeater adalah alat yang digunakan untuk meregenerasikan sinyal optik. Cara kerjanya adalah dengan mengubah sinyal optik (yang datang dan telah mengalami atenuasi/pelemahan) menjadi sinyal elektrik, untuk kemudian diproses dan ditransmisikan kembali.

Pada bulan april 2013, Perusahaan Xtera Communication yang berbasis di Dallas Texas Amerika serikat mengumumkan peluncuran repeater optik generasi terbarunya untuk jaringan kabel serat optik bawah laut. Desainnya yang modular memungkinkan repeater ini untuk disambungkan dengan beragam jenis kabel serat optik untuk jarak pendek hingga untuk transmisi antar benua. Repeater ini dibuat menggunakan material marine-grade titanium, sehingga memiliki bobot yang ringan namun tetap kuat dan mampu beroperasi hingga kedalaman 8 km dibawah permukaan laut.

Untuk keperluan jaringan kabel serat optik antar benua sejauh 7000 hingga 12000 km, jarak antar masing-masing repeater adalah 60 km. Untuk rentang jarak yang lebih pendek antara 600 sampai 3000 km, repeater ditempatkan setiap 120 km atau lebih. Repeater didesain untuk beroperasi selama 25 tahun. Meskipun teknologi jaringan kabel serat optik ini sudah sangat canggih, namun teknologi untuk pemasangannya menggunakan kapal dapat dibilang tradisional. 

Referensi:

Valerie C. Coffey. Sea Change: The Challenges Facing Submarine Optical Communications. OSA Magazine March 2014. Optics & Photonics News pp 26-33