LAPORAN SKRIPSI

ANALISIS UNJUK KERJA MODULASI OPTIS EKSTERNAL

DENGAN DETEKSI LANGSUNG PADA LINK RADIO OVER FIBER

(ROF)

“Performance Analysis of Optical External Modulation with Direct Detection

on Radio over Fiber (RoF) Link”

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Telekomunikasi

Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto

Disusun oleh :

DIAH MAWARDA SARI

13101082

Program Studi Teknik Telekomunikasi

Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom

Purwokerto

2017

WIJAYA

Stamp

13101082 viii

ABSTRAK

Teknologi Radio over Fiber (RoF) merupakan sebuah teknologi dibidang

transmisi yang menggabungkan antara transmisi sinyal radio dan fiber optik.

Dengan menggunakan kabel serat optik akan diperoleh kecepatan transmisi

yang besar dibandingkan dengan transmisi secara langsung dan

mengintegrasikan jaringan akses nirkabel karena dapat mengirimkan

gelombang microwave melalui serat optik untuk jarak jauh. Di dalam teknologi

RoF terdapat teknik multiplexing yang handal yaitu teknologi OFDM

(orthogonal frequency division multiplexing). OFDM adalah merupakan teknik

transmisi data dengan pembawa multicarrier dalam sinyal yang saling tegak

lurus. Penggunaan teknologi sistem wireless mengalami banyak rugi-rugi

(losses) dalam pentransmisian sinyal serta pelemahan atmosfer, untuk

mengatasi permasalahan tersebut digunakan sistem OFDM-RoF yang memiliki

atenuasi rendah, interface elektromagnetik, dan bandwidth yang besar. Pada

penelitian ini yang akan dianalisis adalah model jaringan Radio over Fiber

menggunakan teknik Multiplexing Orthogonal Frequency Division (OFDM)

dengan metode pendeteksian direct detection dan modulasi yang digunakan

adalah 4 QAM dengan CW Laser -8 dBm s/d 8 dBm dan perancangan sistem

menggunakan software Optisystem 14.1. Untuk mendapatkan performa kinerja

yang baik maka akan dilakukan analisis dengan CW Laser 8 dBm dengan

panjang fiber 10 km. Hasil performansi konstelasi sinyal yang didapat

dipengaruhi pada daya input CW Laser semakin besar daya maka semakin baik

performansi konstelasi sinyalnya.

Kata Kunci - RoF, OFDM, Direct Detection, OptiSystem 14.1

13101082 ix

ABSTRACT

The technology of Radio over Fiber (RoF) is a technology in the field of

transmission that combines the transmission of radio signals and fiber optics.

By using fiber-optic cables will be retrieved a large transmission speed

compared with the transmission directly and integrate wireless access networks

because it can transmit a wave microwave through optical fibers for distance.

Inside there is an engineering RoF multiplexing technology reliable technology

on (orthogonal frequency division multiplexing). On the techniques of data

transmission with a carrier signal in multicarrier mutually perpendicular. The

use of technology wireless system experienced many loss-loss (losses) in the

pentransmisian of the signal as well as the weakening of the atmosphere, to

address these problems used on system-RoF that has low attenuation,

electromagnetic, and interface bandwidth. On the research that will be

analyzed is the model of the Radio over Fiber using Orthogonal Frequency

Division Multiplexing techniques (on) and detection methods for direct

detection and modulation used is 4 QAM with a CW Laser-8 dBm s/d 8 dBm

and designing systems using Optisystem software 14.1. To get a good

performance then the performance will be conducted by analysis of CW Laser 8

dBm with a length of 10 km fiber. Results of the performance of the affected

signal constellation on input power CW Laser more power then the good

performance of the signal constellation.

Keywords: RoF, OFDM, Direct Detection, OptiSystem 14.1

13101082 x

DAFTAR ISI

LAPORAN SKRIPSI ........................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................... iii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN AKADEMIS ........................ vii

ABSTRAKSI ................................................................................................ viii

ABSTRACT ................................................................................................. viii

DAFTAR ISI .................................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1 LATAR BELAKANG ..................................................................... 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH............................................................ 2

1.3 BATASAN MASALAH .................................................................. 2

1.4 TUJUAN PENELITIAN ................................................................. 3

1.5 MANFAAT PENELITIAN .............................................................. 3

1.6 METODE PENELITIAN ................................................................ 3

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN ........................................................ 4

BAB II DASAR TEORI ................................................................................. 5

2.1 SISTEMATIKA KOMUNIKASI SERAT OPTIK ........................... 5

2.1.1 Prinsip Kerja Fiber Optik..........................................................7

2.2 RADIO OVER FIBER ..................................................................... 8

2.2.1 Kelebihan Radio Over Fiber ................................................. 11

2.2.2 Kekurangan Radio Over Fiber .............................................. 12

2.3 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ................. 12

2.4 MODULASI DIGITAL QAM ...................................................... 16

2.5 OPTICAL LASER (CW LASER) ................................................. 18

2.6 PHOTODETECTOR .................................................................... 19

2.6.1Photodetector PIN....................................................................19

2.6.2Photodetector APD...................................................................20

2.7 LINB-MZM MODULATOR............................................................ 21

2.8 OPTISYSTEM 14.0.1 ..................................................................... 23

2.9 OPTICAL DIRECT DETECTION .................................................. 23

2.10 NOISE...............................................................................................24

2.10.1 JENIS NOISE ..................................................................... 25

2.11 SINGLE MODE FIBER....................................................................26

13101082 xi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 27

3.1 FLOWCHART PROSES PENGERJAAN ..................................... 27

3.2 DIAGRAM BLOK PERANCANGAN SISTEM .......................... 28

3.3 PARAMETER PERANCANGAN SISTEM ................................. 30

3.4 PERANCANGAN MODEL SISTEM ........................................... 31

3.5 SKENARIO PENELITIAN........................................................... 32

3.6 SKEMA JARINGAN ................................................................... 33

3.6.1 RF-OFDM Transmitter.......... ............. .................................34

3.6.2 Optical Link....................................................... ...................35

3.6.3 Optical to RF Down-Converter (OTR) Direct Detection.... 35

3.6.4 RF OFDM Receiver............................................................ .36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 37

4.1 PERFORMASI DAYA MAKSIMUM SIGNAL CONSTELLATION

......................................................................................................... .37

4.1.1 Pengaruh Daya Input Terhadap Daya Maksimum Konstelasi

Sinyal Pada Variasi Daya Input -8 Dbm S/D 8 Dbm Dengan

Panjang Fiber 10 Km, 30 Km, Dan 50 Km ......................... 41

4.2 PERBANDINGAN DAYA 0 DBM DALAM BENTUK

SPECTRUM ANALYZER DENGAN PANJANG FIBER 10, 30, 50

KM....................................................................................................42

4.3 PERBANDINGAN VARIASI DAYA INPUT DALAM BENTUK

SPECTRUM ANALYZER DENGAN PANJANG FIBER 10

KM....................................................................................................48

4.4 PERFORMASI POWER LINK BUDGET.................................... 53

4.5 PENGARUH DAYA INPUT TERHADAP POWER LINK BUDGET

DENGAN PANJANG FIBER 10 KM, 30 KM, DAN 50 KM. ....... 59

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 63

5.1 KESIMPULAN ............................................................................ 63

5.2 SARAN ........................................................................................ 63

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 65

LAMPIRAN .................................................................................................. 67

13101082 xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Struktur Serat Optik ..................................................................... 6 Gambar 2. 2 Penggambaran Sederhana Radio Over Fiber (ROF) ..................... 9

Gambar 2. 3 Sistem Komunikasi Radio over Fiber..........................................10

Gambar 2. 4 Prinsip Kerja Radio over Fiber ...................................................10

Gambar 2. 5 Perbandingan FDM dengan OFDM.............................................13

Gambar 2. 6 Blok Diagram OFDM ............................................................ ....14

Gambar 2. 7 Blok Diagram Pemancar 4 QAM.................................................17

Gambar 2. 8 Diagram Konstelasi 4-QAM ...................................................... 18 Gambar 2. 9 MZ Modulator Transmittance Function...................................... 23 Gambar 2. 10 receivers untuk direct detection (a) amplitude shift keying (ASK)

dan (b) frequency shift keying (FSK) .............................................................. 24

Gambar 2.11 Noise pada Gelombang Sinus............................................... ....... 25

Gambar 2.12 Single-Mode Fiber................................................................ ...... 26 Gambar 3. 1 Flowchart Proses Pengerjaan ..................................................... 27 Gambar 3. 2 Block Daigram Model EM-DD Sistem OFDM-RoF .................. 28 Gambar 3. 3 Diagram Alir Perancangan Model .............................................. 29 Gambar 3. 4 Model Jaringan OFDM-Wireless over Fiber pada OptiSystem14.1

...................................................................................................................... 32 Gambar 3. 5 Tampilan Simulasi RF-OFDM Transmitter ................................ 33 Gambar 3. 6 Tampilan Simulasi RF to Optical UpConverter (RTO) ........ Error!

Bookmark not defined. Gambar 3. 7 Simulasi Optical Link ................................................................ 34 Gambar 3. 8 Simulasi Optical to RF DpwnConverter(OTR) .......................... 34 Gambar 3. 9 Simulasi RF-OFDM Receiver .................................................... 35

Gambar 4. 1 Tampilan Bentuk Input Konstelasi Sinyal 4-QAM ..................... 36 Gambar 4. 2 Grafik Pengaruk daya Input terhadap Nilai Konstelasi Sinyal

dengan Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ............................................ 41 Gambar 4. 3 Perbandingan Spectrum Analyzer di Modulator OFDM pada

DayaInput 0 dBm dengan panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km..........42

Gambar 4.4 Perbandingan Spectrum Analyzer di Fiber Length pada Daya Input

0 dBm.................................................................................................................43

Gambar 4.5 Perbandingan Spectrum Analyzer di Filter pada Variasi Daya

Input 0 dBm dengan Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km..................44

Gambar 4.6 Perbandingan Spectrum Analyzer di Photodetector PIN pada

Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km...................................................45

Gambar 4.7 Perbandingan Spectrum Analyzer di Demodulator Frequency pada

Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km...................................................46

Gambar 4.8 Perbandingan Spectrum Analyzer di Modulator OFDM pada

variasi Daya Input -8 dBm, 0 dBm, dan _8 dBm.......................................47

Gambar 4.9 Perbandingan Spectrum Analyzer di Modulator OFDM pada

variasi Daya Input -8 dBm, 0 dBm, dan _8 dBm.......................................48

13101082 xiii

Gambar 4.10 Perbandingan Spectrum Analyzer di Filter pada variasi Daya

Input -8 dBm, 0 dBm, dan _8 dBm.............................................................49

Gambar 4.11 Perbandingan Spectrum Analyzer di Photodetector PIN pada

variasi Daya Input -8 dBm, 0 dBm, dan _8 dBm.........................................50

Gambar 4.12 Perbandingan Spectrum Analyzer di Demodulator Frequency

pada variasi Daya Input -8 dBm, 0 dBm, dan _8 dBm................................51

Gambar 4.13 Daya Input pada Cw Laser 8 dBm ............................................ 52 Gambar 4. 14 Spectrum Analyzer pada CW Laser .......................................... 52 Gambar 4. 15 Daya Keluaran pada LiNb MZ Modulator ................................ 53 Gambar 4. 16 Spectrum Analyzer pada LiNB MZ Modulator ......................... 53 Gambar 4. 17 Daya Keluaran pada Optical Amplifier .................................... 54 Gambar 4. 18 Spectrum Analyzer pada Optical Amplifier .............................. 54 Gambar 4. 19 Daya Keluaran pada Optical Fiber ........................................... 55 Gambar 4. 20 Spectrum Analyzer pada Optical Fiber .................................... 55 Gambar 4. 21 Daya Keluaran pada Optical Amplifier .................................... 55 Gambar 4. 22 Spectrum Analyzer pada Optical Amplifier............................... 56 Gambar 4. 23 Daya Keluaran pada Loop Control ........................................... 56 Gambar 4. 24 Spectrum Analyzer pada Loop Control ..................................... 57 Gambar 4. 25 Daya Keluaran pada Photodetector PIN .................................. 57 Gambar 4. 26 Spectrum Analyzer pada Photodetector PIN............................. 58 Gambar 4. 27 Grafik Nilai Daya Output pada Bagian Optical Link dengan

Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ....................................................... 60 Gambar 4. 28 Grafik Nilai Daya Output pada Bagian Optical to RF to

DownConverter dengan Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km.................. 61

13101082 xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3. 1 Parameter Umum ........................................................................... 28 Tabel 4. 1 Output Konstelasi Sinyal Untuk beberapa Variasi Daya Input dengan

Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ........................................................ 37 Tabel 4. 2 Nilai Konstelasi untuk beberapa Variasi Daya Input pada Panjang

Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km...................................................................... 40 Tabel 4. 3 Nilai Daya Output pada bagian Optical Link untuk Variasi CW Laser

Power Input pada Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ............................ 59 Tabel 4. 4 Nilai Daya pada bagian Optical to RF DownConverter untuk Variasi

CW Laser Power Input pada Panjang Fiber 10 km,30 km, dan 50 km..............60

13101082 xv