.TM
.EQ
delim $$
.EN
.TL
JARINGAN KOMPUTER SERAT OPTIK DAN PROTOKOLNYA
.AU
O.W. Purbo $ "" sup 1 $, Budi Yuwono $ "" sup 2 $ dan Bambang Riyanto $ "" sup 3 $
.AI
$ "" sup 1 $ Department of Electrical Engineering
University of Waterloo, Waterloo, Ontario
CANADA N2L 3G1

$ "" sup 2 $ Department of Computer Science
Ohio State University
U.S.A.

$ "" sup 3 $ Department of Electrical Engineering
Waseda University,
Tokyo, JAPAN
.AB
Dalam tulisan ini, teknologi sistem komunikasi serat optik khususnya untuk aplikasi \fILocal Area Network\fP akan dibahas secara garis besar. Hal ini meliputi lapisan protokol yang digunakan serta arsitektur jaringan komputer yang digunakan.
Pembahasan ini merupakan pendahuluan untuk pengenalan lebih dekat prinsip kerja sistem komunikasi serat optik.
.AE
.NH
Pendahuluan.
.PP
Informasi merupakan kebutuhan manusia yang cukup mendasar. Informasi dan hasil pengolahan informasi, secara tidak langsung meningkatkan taraf kehidupan umat manusia. Dengan semakin padatnya informasi yang dibutuhkan, maka kebutuhan akan sarana komunikasi yang dapat menyalurkan informasi dengan kecepatan tinggi sangat penting artinya. Pengembangan kualitas dan kapasitas jaringan (komunikasi) informasi sebagai prasarana manajemen pembangunan mutlak diperlukan.
.PP
Dalam sebuah sistem komunikasi, banyaknya informasi yang dikirim tiap detik (kecepatan pengiriman data) berhubungan erat dengan lebar spektrum informasi yang dikirim. Dengan kata lain, semakin cepat data yang dikirimkan semakin lebar spektrum yang dibutuhkan. Arti lebar spektrum informasi menjadi penting terutama pada sistem komunikasi antar komputer dan videotex yang umumnya membutuhkan kecepatan pengiriman data berkecepatan tinggi dalam orde puluhan bahkan ratusan juta bit tiap detik. Hal ini berarti, untuk sistem komunikasi komputer dibutuhkan spektrum yang cukup lebar dalam orde ratusan MHz.
.PP
Untuk memenuhi kebutuhan pengiriman informasi jarak jauh berkecepatan tinggi, para ilmuwan mengembangkan sistem komunikasi menggunakan frekuensi cahaya dengan menggunakan saluran serat optik. Lembaga\-lembaga penelitian di dunia saat ini terus bekerja untuk mempertinggi kecepatan pengiriman data melalui sistem komunikasi serat optik ke giga bit tiap detik. Sistem komunikasi serat optik mempunyai banyak keunggulan dibandingkan dengan sistem komunikasi radio \fImicrowave\fP atau sistem komunikasi yang menggunakan kabel tembaga. Keunggulan serat optik terutama karena lebar spektrum informasi yang dapat dikirimkan dalam orde ratusan MHz bahkan beberapa Giga Hertz. Disamping itu, serat optik lebih tahan terhadap gangguan gelombang elektromagnetik dan mempunyai diameter yang sangat kecil dibandingkan dengan kabel tembaga.
.PP
Saat ini, beberapa perusahaan terutama dari Jepang, Amerika dan Eropa telah memasarkan sistem komunikasi serat optik dengan lebar spektrum informasi dalam orde ratusan juta bit tiap detik. Mengingat pentingnya arti sistem komunikasi serat optik khususnya untuk sistem komunikasi dimasa datang, kami akan mencoba membahas beberapa permasalahan yang ada dalam sistem ini terutama dipandang dari segi jaringan komputer dan protokol yang digunakan. Pembahasan akan dilakukan sepopuler mungkin. Beberapa tulisan dan buku yang mungkin menarik untuk dibaca dapat dilihat pada [1], [2], [3].


.NH
Perangkat Keras Dan Pengkodean Sinyal Digital.
.PP
Pada bagian ini akan dibahas beberapa aspek dari perangkat keras yang digunakan pada jaringan serat optik. Secara umum akan diterangkan prinsip kerja serat optik, sumber cahaya yang digunakan dan teknik penumpangan informasi di atas cahaya.
.PP
Bahan tembus cahaya yang pejal digunakan untuk menyalurkan cahaya pada sistem komunikasi serat optik. Bahan ini dikenal dengan serat optik. Karena index refraksi di serat optik lebih tinggi daripada bahan yang digunakan untuk mengisolasi serat optik, hal ini menyebabkan cahaya yang berada dalam serat optik tidak terpancar keluar melainkan akan terpantul oleh dinding-dinding serat optik sehingga 'terperangkap' dalam serat optik [4].
.PP
Pada sistem komunikasi serat optik berkecepatan rendah (100Mbps) umumnya digunakan Light-Emitting Dioda (LED) yang memancarkan sinar polikromatis (\fImulti mode\fP) pada panjang gelombang 850 nm dan 1300 nm. Sedang, pada sistem komunikasi serat optik yang berkecepatan tinggi dalam orde giga bit per detik, digunakan semikonduktor laser yang memancarkan sinar monokromatis (\fIsingle mode\fP) pada panjang gelombang 1550 nm. Hal ini terutama untuk mengatasi masalah \fIdispersi\fP dan redaman pada serat optik [4].
.PP
Teknik penumpangan informasi pada frekuensi cahaya tidak jauh berbeda dengan teknik modulasi yang kita kenal pada teknik radio. Cara yang paling sederhana dengan menyala-matikan sumber cahaya sesuai dengan bit informasi yang masuk. Tentunya diperlukan waktu nyala-mati yang sangat cepat, dalam orde piko detik, untuk memperoleh kecepatan pengiriman data dalam orde ratusan Mbps. Hal ini dikenal sebagai \fIAmplitude Shift Keying\fP (ASK) [3].
.PP
Cara lainnya dengan membedakan frekuensi cahaya yang dipancarkan untuk merepresentasikan bit 0 dan 1. Hal ini dikenal sebagai \fIFrequency Shift Keying\fP (FSK) [3]. Karena frekuensi cahaya yang dipancarkan oleh semikonduktor laser merupakan kelipatan panjang dioda semikonduktor, maka frekuensi cahaya yang dipancarkan sifatnya diskrit [4]. Hal ini akan menimbulkan beberapa kesulitan terutama untuk teknik modulasi FSK.
.PP
Saat ini umumnya digunakan teknik modulasi ASK untuk mengirimkan sinyal digital melalui serat optik. Transisi sinyal (cahaya nyala ke mati dan mati ke nyala) sukar diprediksi pada serat optik. hal ini dapat diatasi jika data digital yang dikirim di kodekan agar data yang dikirim dapat disinkronkan dengan yang diterima. Untuk meningkatkan effisiensi pengkodean, pada jaringan serat optik digunakan pengkodean 4B/5B yang diturunkan berdasarkan pengkodean NRZI (\fINonreturn to Zero Inverted\fP). Pada pengkodean NRZI, bit yang dikirim merupakan perubahan dua buah bit data yang berdampingan. Jadi bit "1" akan dikirim jika bit data berubah dari 1 ke 0 atau 0 ke 1. Sedang bit "0" akan dikirim jika tidak terjadi berubahan bit data. Keuntungan metoda ini, terutama jika gangguan (\fInoise\fP) pada saluran transmisi cukup tinggi, pada bagian penerima tidak perlu mengandalkan nilai ambang (\fIthreshold value\fP) untuk menentukan bit yang diterima. Untuk meningkatkan effisiensi, pada sistem komunikasi serat optik pengkodean dilakukan setiap empat bit data (4B) menjadi lima bit yang dikirim (5B). Hal ini kemudian dikenal sebagai 4B/5B. Keterangan lengkap mengenai pengkodean NRZI dan 4B/5B dapat diperoleh pada [3] hal. 197.


.NH
Cara Kerja Physical Layer dan Link Layer.
.PP
Pada bagian ini akan diterangkan beberapa hal yang berkaitan dengan bentuk (\fItopologi\fP) jaringan dan arsitektur \fIphysical layer\fP dan \fIlink layer\fP pada jaringan serat optik.
.PP
Jaringan komputer yang umum digunakan dalam sistem komunikasi serat optik berbentuk lingkaran tertutup (\fIring\fP) seperti tampak pada gambar 1. Variasi bentuk jaringan ini tampak pada gambar 2, beberapa \fIring\fP dihubungkan satu dengan lainnya melalui komputer yang berfungsi sebagai jembatan penghubung (\fIbridge\fP).
.PP
Prinsip kerja jaringan serat optik digambarkan pada gambar 3a-h. Pada dasarnya data dari komputer yang bekerja pada jaringan \fIring\fP (seperti gambar 1) hanya dapat dikirim data bila sudah menerima \fIToken\fP. Secara sederhana \fIToken\fP dapat kita artikan sebagai "surat ijin mengirim data". \fIToken akan berputar dalam \fIring\fP secara terus menerus untuk memberi kesempatan bagi seluruh komputer dalam jaringan untuk mengirim data. Data harus dihapus dari \fIToken\fP bila telah sampai kembali ke komputer pengirim. Prinsip ini menyebabkan jaringan ini disebut sebagai jaringan \fIToken Ring\fP.
.PP
Gambar 3 memperlihatkan prinsip kerja jaringan \fIToken Ring\fP. Pada gambar 3 diperlihatkan proses pengiriman data (F1) dari komputer A ke komputer C, dan pengiriman data (F2) dari komputer B ke komputer D. Pada gambar 3a, komputer A menerima \fIToken\fP. Data F1 dikirim oleh komputer A ditujukan ke komputer C (pada gambar 3b). \fIToken\fP diletakan pada akhir data F1 oleh komputer A (gambar 3c). perlu dicatat bahwa pada jaringan \fIToken Ring\fP yang menggunakan kawat (bukan serat optik), \fIToken\fP diletakkan diawal data [3]. Komputer B menerima \fIToken\fP (gambar 3d). Komputer B mengirim data F2 untuk komputer D, pada saat yang sama komputer C menerima data F1 (pada gambar 3e). Komputer D menerima data F2 dari komputer B, pada saat yang sama komputer A menghapus data F1 dari \fIToken\fP (pada gambar 3f). Gambar 3g, komputer B menghapus data F2 dari \fIToken\fP. Akhirnya kondisi jaringan pada gambar 3h, sama dengan kondisi awal di gambar 3a.
.PP
Mari kita lihat fungsi protokol \fIlink-layer\fP diatas \fIphysical layer\fP (\fIToken Ring\fP). Lapisan protokol ini secara umum dapat kita lihat pada gambar 4. Secara umum ada tiga buah lapisan (termasuk \fIToken Ring\fP sebagai \fIphysical layer\fP). Pada \fIlink-layer\fP (atau pada LAN dikenal sebagai \fILogical Link Control\fP-LLC) digunakan protokol IEEE 802.2. Di bawah IEEE 802.2 LLC digunakan protokol \fIMedium Access Control\fP (MAC) FDDI (\fIFiber Distributed Data Interface\fP).
.PP
Protokol MAC FDDI [5] merupakan bagian dari \fIphysical layer\fP. Protokol ini terutama mengatur cara kerja prinsip \fIToken Ring\fP yang baru saja dijelaskan pada gambar 3. Di samping itu, FDDI memantau kondisi jaringan, sehingga kalau karena satu dan lain hal \fIToken\fP menghilang dari jaringan, salah satu komputer dapat menginisialisasi jaringan. Di samping itu, MAC FDDI bertanggung jawab atas keandalan jaringan. Sebagai contoh jika terjadi kerusakan jaringan (misalnya putusnya serat optik) MAC FDDI akan melakukan re-konfigurasi jaringan.
.PP
Di atas MAC FFDI ditumpangkan IEEE 802.2 LLC. Fungsi dari protokol \fIlink layer\fP ini terutama untuk membentuk hubungan antar komputer dalam jaringan agar pemakai komputer dapat melakukan pengiriman data. Bentuk hubungan juga bermacam-macam dan dapat dibagi menjadi :
.IP 1.
Connection Mode.
.IP 2.
Connectionless.
.LP
Untuk menjelaskan kedua jenis hubungan perlu diingat bahwa, secara fisik seluruh komputer dalam jaringan terhubung. Pada \fIconnection mode\fP, hubungan secara logika dilakukan antara komputer yang akan melakukan transaksi. Pada \fIconnectionless\fP tidak terjadi hubungan secara logika. Dengan kata lain, data dilepaskan di jaringan komputer ke komputer tujuan, tanpa si komputer pengirim mengetahui apakah data tersebut sampai atau tidak. Tentunya menggunakan \fIconnection mode\fP reliabilitas lebih baik, akan tetapi diperlukan proses pendeteksian kesalahan yang lebih rumit dan memakan waktu lebih lama. Secara umum IEEE 802.2 LLC mengatur seluruh proses transaksi yang dilakukan menggunakan berdasarkan jenis hubungan yang gunakan. IEEE 802.2 LLC bekerja tanpa tergantung jenis MAC yang digunakan. Dengan kata lain, pemakai dijaringan FDDI dapat berkomunikasi dengan pemakai pada jaringan komputer menggunakan Ethernet (IEEE 802.3) atau ARCnet (IEEE 802.3) tanpa perlu mengetahui bahwa mereka menggunakan media penghubung yang berbeda.


.NH
Lapisan Protokol Pembentuk Sebuah Jaringan Komputer.
.PP
Model protokol yang digunakan dalam jaringan komputer tampak pada gambar 5. Terlihat bahwa protokol pada jaringan komputer terdiri dari tujuh lapisan. Dua lapisan yang terbawah \fIphysical layer\fP dan \fIlink layer\fP pada jaringan serat optik sudah kami ketengahkan. Pada penggunaan jaringan komputer umumnya digunakan tambahan lima protokol diatas protokol \fIlink-layer\fP. Penjelasan terinci mengenai protokol-protokol ini diluar ruang lingkup tulisan ini. Dalam bagian ini penjelasan akan dilakukan secara garis besar saja.
.PP
Pada penggunaan jaringan komputer umumnya dipikirkan untuk menghubungkan jaringan tersebut ke jaringan yang lebih luas. Diharapkan hal ini memungkinkan komputer dalam jaringan lokal untuk berkomunikasi jarak jauh dengan komputer lain. Saat ini mungkin TCP/IP hampir merupakan standart protokol yang digunakan pada protokol \fInetwork layer\fP dan \fItransport layer\fP untuk \fIWide Area Network\fP (WAN) maupun LAN. Keterangan lebih lanjut mengenai jaringan komputer menggunakan protokol TCP/IP dapat dibaca di [6]
.PP
Standart untuk menumpangkan protokol TCP/IP diatas jaringan serat optik dapat diperoleh pada [7]. Hal yang sama untuk LAN yang menggunakan kabel (IEEE 802) seperti ARCnet dan Ethernet dapat dibaca pada [8]


.NH
Contoh Penggunaan Jaringan Komputer Serat Optik.
.PP
Saat ini baru sedikit instansi di Indonesia yang menggunakan jaringan serat optik. Beberapa instansi yang menggunakan teknologi ini adalah BNI '46 dan BDN. Untuk memberikan gambaran penggunaan jaringan serat optik, kami memilih jaringan komputer di kampus Ohio State University di Amerika Serikat. Kebetulan salah seorang penulis (Budi Yuwono) berada di kampus tersebut. Di Ohio State University digunakan jaringan serat optik sebagai tulang punggung jaringan komputer di kampus. Jaringan ini dikenal sebagai SONET, yang mempunyai kecepatan 100Mbps. Pada SONET digunakan dua buah ring paralel yang satu dan lainnya memancar ke arah berlawanan. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan keandalan sehingga jika salah satu ring putus beban yang dipindahkan ke yang ring lainnya. Dari jaringan SONET (100 Mbps) berbagai LAN berkecepatan rendah (10 Mbps) dihubungakan melalui komputer yang berfungsi sebagai gerbang penghubung (\fIgateway\fP).


.NH
Penutup.
.PP
Sistem komunikasi serat optik telah diterangkan secara garis besar. Diharapkan dapat memberikan sekelumit pendahuluan mengenai permasalahan dalam menghasilkan, mendeteksi maupun menyalurkan sinar laser. Teknologi sistem komunikasi serat optik jauh lebih rumit daripada teknologi yang digunakan untuk membuat rangkaian terintegrasi di komputer.
.PP
Perkembangan penggunaan komputer di Indonesia yang sangat pesat akan mendorong kebutuhan akan sistem komunikasi data berkecepatan tinggi agar dapat mengimbangi kebutuhan akan informasi yang sangat padat. Sistem komunikasi serat optik mungkin akan merupakan salah satu pilihan yang harus diperhitungkan pada sistem komunikasi di Indonesia di masa mendatang. Untuk mengembangkan sendiri sistem komunikasi serat optik tanpa terlalu tergantung pada negara maju seperti Jepang, Eropa dan Amerika, mungkin akan terjadi jika terjalin kerjasama yang baik antara industri jasa telekomunikasi dengan industri dan lembaga penelitian yang bergerak dalam bidang mikroelektronika di Indonesia.
.bp
.TL
DAFTAR PUSTAKA

.IP [1]
S.L. Storozum dan F. Gustavson, "Fiber optic networks for personal computers," Proc.of SPIE-The International Society for Optical Engineering, vol 434, hal. 50, 1983.

.IP [2]
______, 'Fiber Optics in Local Area Networks', Proc.of SPIE-The
International Society for Optical Engineering, vol 434, 1983.

.IP [3]
W. Stallings, \fIHandbook of computer-communications standards : local network standards\fP, Volume 2, Macmillan Publishing Company, 1987.

.IP [4]
G.P. Agrawal dan N.K. Dutta, \fILong\-wavelength semiconductor
lasers\fP, Van Nostrand Reinhold, New York, 1986.

.IP [5]
S. Joshi, "High-performance networks: a focus on the fiber distributed data interface (FDDI) standard," IEEE Micro, Juni 1986.

.IP [6]
Onno W. Purbo, "Jaringan Komputer InterNet di Amerika Utara," dimasukan untuk diterbitkan di InfoKomputer (1990).

.IP [7]
D. Katz, "A proposed standard for the transmission of IP datagrams over FDDI networks," RFC 1103, InterNet Network Working Group, 1989.

.IP [8]
J. Postel dan J. Reynolds, "A standard for transmission of IP datagrams over IEEE 802 networks," RFC 1042, InterNet Network Working Group, 1988.
.bp
.TL
DAFTAR GAMBAR

.IP 1.
Sebuah jaringan komputer yang menggunakan media penghubung antara satu komputer dengan komputer yang lain sehingga berbentuk melingkar (\fIring\fP).

.IP 2.
Beberapa jaringan \fIring\fP yang dihubungkan satu dengan yang lain melalui sebuah komputer yang berfungsi sebagai jembatan (\fIbridge\fP).

.IP 3.
Prinsip kerja jaringan komputer \fIToken Ring\fP. Komputer A mengirim data F1 ke komputer C. Sedang komputer B mengirim data F2 ke komputer D.

.IP 4.
Lapisan protokol yang membentuk protokol \fIphysical layer\fP dan protokol \fIlink layer\fP.

.IP 5.
Model protokol pada jaringan komputer yang disesuaikan dengan OSI. Model ini terdiri atas tujuh buah lapisan protokol. Satu lapisan protokol dirancang untuk dapat berdiri sendiri tanpa tergantung pada lapisan protokol lainnya.

??