Injeksi Sinyal Telekomunikasi via Jaringan Listrik “PLC”

Ditulis pada Mei 30, 2008 oleh yasdinulhuda 

Jaringan PLC Melalui Teknologi PLC (PowerLine Communication), sinyal-singal telekomunikasi dapat ditumpangkan atau diinjeksikan ke jaringan listrik (tegangan rendah) dari jaringan data eksternal. Adapun konsepnya, dapat dianalogikan bahwa arus listrik mengalir seperti air laut yang menghasilkan gelombang dan buih. Gelombang adalah arusnya, sedangkan buih berupa noisenya. Noise inilah yang dimanfaatkan oleh Teknologi PLC untuk menghantarkan sinyal suara dan data.

Berbagai teknologi PLC telah dikembangkan dan memiliki kemampuan akses intenet yang cukup tinggi, bahkan Akses internet melalui Teknologi Digital Power Line (DPL) akan menjadi 1 Mbps, 20 kali lebih cepat dari koneksi telpon/modem standar. Karena PLC dihubungkan ke jaringan listrik tegangan rendah, kendalanya akan rentan terhadap peralatan listrik, yang dapat menimbulkan disturbansi.

Internet keberadaannya oleh sebagian masyarakat kita merupakan sarana komunikasi yang cukup mahal, sehingga penggunaan hanya dikalangan terbatas saja. Salah satu penyebabnya dapatlah kita katakan, akses internet melalui jaringan telpon yang sangat lambat, hal menimbulkan besarnya biaya yang harus kita keluarkan. Apa solusinya..? jawabanya adalah Teknologi Digital Power Line.

Listrik dibedakan dua macam, yaitu Listrik Arus DC dan Listrik Arus AC. Pada listrik DC, besaran arus atau tegangan tidak memiliki frekuensi atau berupa garis lurus/datar. Sedangkan pada listrik AC, besaran arus atau tegangan berbentuk gelombang sinusoida dengan frekuensi yang besarnya 50/60 Hz. Adapun pada prakteknya, listrik yang dibangkitkan oleh pusat-pusat pembangkit dalam bentuk 30 (baca: 3 fasa), yang urutan fasanya disimbolkan huruf R, S, T dan biasanya diikuti kawat netral (N), tergantung hubungannya berbentuk Delta atau Bintang.

Mengalirnya arus listrik dalam bentuk gelombang sinusoida ini, ternyata dapat dimanfaatkan untuk media komunikasi sinyal suara dan data yang dikenal dengan nama Powerline Communication (PLC). Bagaimana konsepnya ?, secara sederana hal ini dapat dianalogikan bahwa arus listrik mengalir seperti air laut yang menghasilkan gelombang dan buih. Gelombang adalah arusnya, sedangkan buih berupa noisenya. Noise inilah yang dimanfaatkan oleh Teknologi PLC untuk menghantarkan sinyal suara dan data.

Namun untuk menumpangkan sinyal telekomunikasi tersebut dibutuhkan frekuensi pada kisaran 1 – 30 MHz. Frekuensi ini mampu mengantarkan data hingga kecepatan 2 Mbps - 4.5 Mbps. Implikasinya, dengan teknologi PLC, aliran listrik nantinya tidak hanya dimanfaatkan untuk mengakses internet, namun perkembangannya dapat dimanfaatkan sebagai telepon atau pembacaan meteran, yakni dengan menginstal modem PLC yang berfungsi mentransfer sinyal suara dan data. Sehingga jika si pengguna menginginkan agar dapat berkomunikasi dengan dua jalur sekaligus (internet dan telepon) pada satu jalur kabel listrik, maka dengan dua modem teknologi PLC hal ini dapat terealisasikan.

PLC sebagai teknologi yang memanfaatkan saluran listrik untuk menumpangkan sinyal suara dan data, tentunya dihadapkan kendala-kendala yang cukup rumit. Hal ini disebabkan berbagai kenyataan bahwa PLC mengambil tempat secara langsung pada pada jaringan dimana kebanyakan dari peralatan listrik rumah tangga dioperasikan, akibatnya level noise pada jaringan akan menjadi tinggi. Level noise bergantung pada sejumlah keadaan, seperti alam dan sumber-sumber buatan dari radiasi elektromagnetik, struktur fisik dan parameter jaringan. Beberapa kendala aplikasi yang terkait dengan jaringan listrik adalah noise, distorsi, disturbansi dan atenuasi, tentunya hal ini akan mempengaruhi kualitas dari pengiriman suara dan data, sehingga diperlukan suatu metode modulasi yang mampu memberikan solusi pemecahannya.

Secara konseptual sistem transmisi PLC cukup sederhana, yaitu dengan cara “menitipkan” sinyal data telekomunikasi pada noise yang ada pada energi listrik. Namun, secara teknis untuk menumpangkan sinyal data diperlukan frekuensi rendah dengan kisaran 1-50 Hz dan membutuhkan kondisi tegangan listrik yang stabil. Disisi lain, kualitas kirim suara dan data dipengaruhi oleh bandwidth, frekuensi yang digunakan, dan SNR. Bandwidth tinggi dicapai dengan menggunakan kisaran frekuensi yang tinggi atau dengan menaikkan level SNR. Untuk menaikkan level SNR, dibutuhkan injeksi sinyal yang lebih tinggi. Sementara standar frekuensi yang dialokasikan untuk PLC berada sekitar 1-50 hz.

PLC harus bekerja dengan daya sinyal/frekuensi yang rendah. Karena pada frekuensi tinggi bisa terjadi radiasi dari kabel listrik yang dapat mengganggu frekuensi lainnya. Ketentuan ini berlawanan dengan kebutuhan SNR yang tinggi karena beragam gangguan bisa muncul. Proses mencapai nilai SNR yang bagus dihadapkan kendala munculnya efek radiasi oleh kabel listrik. Padahal nilai SNR yang dibutuhkan harus mampu mengatasi noise background yang mungkin muncul.

Masalah tersebut dapat diatasi dengan cara menggunakan dua buah metode modulasi. Yang pertama adalah Teknik Modulasi CDM (Code Division Multiplexing) atau Spread Spectrum. Dalam menggunakan metode ini, sinyal informasi dapat tersebar dalam kisaran frekuensi yang lebar. Tingkat sinyal informasi dibuat sangat rendah dengan harapan tidak akan terganggu tingkat noise yang sangat tinggi di PLC. Kedua, dengan menggunakan Teknik Modulasi OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiflexing). Metode modulasi ini dipergunakan banyak vendor karena dinilai cukup stabil. Efisiensi modulasinya dapat mencapai 5 bit per hz yang lebih tinggi dari metode modulasi lainnya.

Komponen sistem tenaga listrik dibagi dalam 3 bagian utama, yaitu pembangkitan, transmisi dan distribusi. Adanya kendala ekonomis, maka dalam proses penyalurannya dilakukan transformasi tegangan oleh transformator, sehingga pada masing-masing bagian memiliki level tegangan yang berbeda-beda, sehingga secara umum sistem tenaga listrik dibagi menjadi 4 bagian, seperti gambar di sebelah ini.

Pada proses pendistribusian listrik ke titik-titik pelanggan, agar besarnya tegangan sesuai standar peralatan pelanggan (220 V), maka melalui trafo distribusi tegangan 12 kV diturunkan menjadi 380 V. Jaringan dengan tegangan 20 kV /380 V inilah yang disebut jaringan tegangan rendah. Trafo distribusi di Indonesia biasanya diletakkan tergantung pada tiang-tiang listrik, seperti Trafo distribusi yang ada pada tiang listrik sebelah kanan Gedung STMIK MDP (disamping Genset).

Dengan memahami diagram sistem tenaga listrik diatas, maka tidaklah susah bagi kita untuk mengetahui dimana titik tumpang-sari atau “penitipan” sinyal-singal telekomunikasi diinjeksikan ke jaringan listrik dari jaringan data eksternal, seperti kabel tembaga koaksial, kabel optik fiber, atau bahkan jaringan satelit. Jelaslah bahwa titik injeksinya pada jaringan listrik adalah pada Trafo Distribusi.

Sistem PLC cukup menarik untuk digunakan. Karena membutuhkan koneksi ke intrastruktur jaringan Internet yang lebih sedikit. Sebab koneksi dilakukan dengan memanfaatkan infrastruktru jaringan listrik yang telah ada. Seperti yang ditampilkan pada gambar berikut ini. Untuk koneksi ke jaringan Internet hanya perlu dari router PLC utama ke Internet (ISP) ini dapat dilakukan baik menggunakan wireless ataupun menggunakan leased line (saluran kontrak). Dari tiap rumah ke router PLC tersebut dapat digunakan modem PLC.

Apabila router PLC di atas dioperasikan oleh perusahaan penyedia jaringan listrik (misal di gardu-gardu listrik sekitar perumahan), maka ini dapat merubah perusahaan jaringan listrik juga menjadi penyedia jasa akses Internet. Cukup banyak perusahaan yang menampilkan produk serta layanan yang berkaitan dengan PLC ini, karena tampaknya koneksi dengan cara ini merupakan salah satu solusi koneksi Internet saat ini.

Dengan menggunakan PLC ini tidak saja akses Internet, tapi juga dapat digunakan sebagai perangkat komunikasi suara (VoIP), transmisi video (video on demand) ataupun lainnya. Kecepatan data transfer yang bisa dicapai maksimal sekarang adalah sekitar 4,5 Mbps berarti sekitar 70 kali lebih cepat dari ISDN. Sehingga memungkinkan layanan yang menggabungkan penyediaan listrik, dan penyedia jasa komunikasi. Maka tak mengherankan para penyedia jasa akses Internet melalui jaringan listrik ini adalah perusahaan penyedia layanan listrik. Jadi tidak lama lagi bisa-bisa yang menjadi saingan TELKOM adalah PLN. Bahkan mungkin dengan teknologi PLC ini, MDP juga kita harapkan dapat berkiprah.

Ide menggabungkan sinyal-sinyal komunikasi dan listrik pada suatu jalur transpotasi tunggal merupakan suatu harapan nyata. Teknologi PLC, zona pembagian aplikasi dibagi kedalam dua daerah: prosedur yang diperuntukkan untuk sisi luar gedung (outdoor), dan prosedur sisi dalam gedung (indoor). Dalam zona outdoor, infrastruktur telekomunikasi konvensional digunakan untuk menghubungkan stasiun jaringan lokal dengan jaringan listrik atau suatu backbone internet khusus. Bergantung pada jarak dan kondisi lokal, koneksi dimungkinkan oleh saluran tembaga atau kabel optik (FO, Fiber Optic). Stasiun jaringan lokal menggabungkan data dan sinyal data pada grid listrik dan mengirimkannya sebagai data stream ke setiap soket yang terhubung di rumah tangga, yaitu ke ujung user via jaringan tegangan rendah. Komponen sistem dijelaskan pada Gambar di atas.

Titik akses outdoor (OAP, Outdoor Access Point), melanjutkan data stream yang masuk ke jaringan indoor, dan suatu master indoor dalam kontrol rumah tangga dan mengkoordinasikan semua sinyal data yang ditransmitkan. Adapter-adapter menengah memisahkan data dan daya pada soket dan melanjutkan data ke aplikasi perorangan. Teknologi powerline membawa data stream dan sinyal suara ke soket dalam suatu bangunan via jaringan tegangan rendah. Master outdoor (OM, Outdoor Master), beraksi sebagai administrator untuk sistem outdoor dan sebagai gatway yang menghubungkan sistem PLC dengan jaringan backbone. OAP menghubungkan sistem outdoor dan sistem indoor. Sisi luar, menunjukkan fungsi dari adapter (slave) sedangkan sisi dalamnya bekerja sebagai master dan bertanggungjawab untuk administrator sistem indoor.

Adapter indoor menyediakan interface antara jaringan data internal, PC, printer dan telepon pada satu sisi, dan jaringan backbone untuk internet, telepon dan aplikasi sejenis pada sisi lainnya. Adapter yang memiliki komunikasi pada frekuensi sistem outdoor juga tersedia untuk koneksi ke sistem indoor. Adapter dilengkapi dengan interface standar (Ethernet, USB, analog A/B interface telepon). Adapter Gambar 7 diatas, dihubungkan antara soket dan terminal, sedangkan repeater untuk menguatkan sinyal melalui jarak yang lebih panjang.

Unit-unit outdoor (master, titik akses dan repeater) dihubungkan dengan semua fasa menggunakan kabel tetap. Sinyal PLC dipisahkan antara dua dari tiga fasa. Sebagai hasilnya, pensinyalan dapat menjadi optimal-fasa, suatu pilihan yang tidak diberikan oleh adapter. Hal ini secara langsung dihubungkan ke soket via suatu kabel listrik konvensional, dengan sinyal dihubungkan antara konduktor fasa dan netral. Konsep ini, ternyata sama dengan konsep pendistribusian tenaga listrik ke rumah tangga, dimana besarnya beban (daya) pada ketiga fasanya selalu diupayakan seimbang.

Sumber:

http://www.inf.brad.ac.uk/research/groups/npe/npe_pubs.php3#JPR
http://www.powerlineworld.com/powerlineintro.html
http://www.powerlinecommunications.net

http://yasdinulhuda.wordpress.com/2008/05/30/injeksi-sinyal-telekomunikasi-via-jaringan-listrik-%e2%80%9cplc%e2%80%9d/