i
SKRIPSI
ANALISIS 40 Gbps DENSE WAVELENGTH DIVISION
MULTIPLEXING (DWDM) MENGGUNAKAN MODULASI
EKSTERNAL OPTIS DAN DETEKSI LANGSUNG
ANALYSIS OF 40 Gbps DENSE WAVELENGTH DIVISION
MULTIPLEXING USING OPTICAL EXTERNAL MODULATION
AND DIRECT DETECTION
Disusun oleh
UNGGUL RIYADI
14101035
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI
FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO
2018
i
ANALISIS 40 Gbps DENSE WAVELENGTH DIVISION
MULTIPLEXING (DWDM) MENGGUNAKAN MODULASI
EKSTERNAL OPTIS DAN DETEKSI LANGSUNG
ANALYSIS OF 40 Gbps DENSE WAVELENGTH DIVISION
MULTIPLEXING USING OPTICAL EXTERNAL MODULATION
AND DIRECT DETECTION
Skripsi ini digunakan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
Gelar Sarjana Teknik (S.T.)
Di Institut Teknologi Telkom Purwokerto
2018
Disusun oleh
UNGGUL RIYADI
14101035
DOSEN PEMBIMBING
Fauza Khair, S.T., M.Eng.
Dodi Zulherman, S.T., M.T.
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI
FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO
2018
ii
iii
iv
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan kasih dan sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
yang berjudul “ANALISIS 40 Gbps DENSE WAVELENTH DIVISION
MULTIPLEXING (DWDM) MENGGUNAKAN MODULASI EKSTERNAL
OPTIS DAN DETEKSI LANGSUNG”.
Maksud dari penyusunan skripsi ini adalah untuk memenuhi salah satu
syarat dalam menempuh ujian sarjana Teknik Telekomunikasi pada Fakultas
Teknik Telekomunikasi dan Elektro Institut Teknologi Telkom Purwokerto.
Dalam penyusunan skripsi ini, banyak pihak yang sangat membantu penulis
dalam berbagai hal. Oleh karena itu, penulis sampaikan rasa terima kasih yang
sedalam-dalamnya kepada:
1. Orangtua saya bapak Sapto Suwandi dan Ibu Indarti yang senantiasa
mendoakan, memberi motivasi, dan kasih sayang yang sempurna. Serta saudara-
saudara saya Saguh Sejati, Herlia Wahyuni, dan Wahyu Ashari.
2. Bapak Fauza Khair, S.T., M.Eng. selaku pembimbing I.
3. Bapak Dodi Zulherman, S.T., M.T. selaku pembimbing II.
4. Ibu Norma Amalia., S.T., M.Eng. ketua Program Studi S1 Teknik
Telekomunikasi.
5. Bapak Dr. Ali Rohman., M.Si. selaku Rektor Institut Teknologi Telkom
Purwokerto.
6. Seluruh dosen, staf dan karyawan Program studi S1 Teknik Telekomunikasi
Institut Teknologi Telkom Purwokerto.
7. Seluruh teman-teman yang namanya tidak dapat disebutkan satu per satu.
Purwokerto, 5 Februari 2018
(Unggul Riyadi)
v
ABSTRAK
Sistem Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) dapat digunakan untuk
meningkatkan bandwidth dan bit rate pada komunikasi serat optik. Namun pada transmisi
jarak jauh, sistem DWDM akan mengalami degradasi sinyal seperti atenuasi dan dispersi
yang dapat memperburuk kinerja sistem. Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) dapat
digunakan untuk memperbaiki kinerja sistem dengan cara menguatkan daya dari sinyal
yang dikirimkan. Degradasi sinyal yang disebabkan oleh dispersi dapat diatasi
menggunakan jenis serat Dispersion Compensating Fiber (DCF). Pada penelitian ini
dilakukan perancangan model link DWDM menggunakan OptiSystem 15. Rancangan
DWDM menggunakan 32 kanal, spasi kanal 200 GHz, dan bitrate 40 Gbps per kanal.
Panjang link yang digunakan sejauh 180 km yang terdiri dari Single Mode Fiber (SMF)
sepanjang 150 km dan DCF sepanjang 30 km menggunakan penguat EDFA. Penelitian
dilakukan dengan variasi daya pada CW laser sebesar -8, -6, -4, -2, 0, 2, 4, 6, dan 8 dBm.
Hasil kinerja sistem parameter BER memiliki nilai BER minimum sebesar 4,327 x 10-249
menggunakan daya CW Laser sebesar 8 dBm, sedangkan BER maximum bernilai 2,207 x
10-07 pada daya CW Laser sebesar -8 dBm. Pada parameter Q-Factor memiliki nilai Q-
Factor maximum sebesar 33,678 pada daya CW Laser 8 dBm, sedangkan Q-Factor
minimum memiliki 5,015 menggunakan daya CW Laser -8 dBm. Pada parameter Daya
Terima memiliki nilai Daya Terima maximum sebesar -3,866 dBm menggunakan daya CW
Laser 8 dBm, sedangkan untuk Daya Terima minimum memiliki -20,105 dBm pada daya
CW Laser -8 dBm. Kinerja sistem sangat dipengaruhi oleh perubahan daya pada CW Laser,
serta penggunaan frekuensi yang tinggi atau panjang gelombang yang rendah.
Kata Kunci: DWDM, BER, EDFA, Q-Factor.
vi
ABSTRACT
The Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) system can be used to
increase bandwidth and bit rate on fiber optic communications. But on long-distance
transmission, DWDM systems will experience signal degradation such as attenuation and
dispersion that can worsen the system performance. Erbium Doped Fiber Amplifier
(EDFA) can be used to improve system performance by strengthening the power of the
transmitted signal. Signal degradation caused by dispersion can be overcome by using
Dispersion Compensating Fiber (DCF) fiber type. In this research, DWDM link design is
designed using OptiSystem 15. The DWDM design uses 32 channels, 200 GHz channel
spacing, and 40 Gbps bit rate per channel. The link length used is 180 km which consists
of Single Mode Fiber (SMF) along 150 km and DCF as long as 30 km using EDFA
amplifier. The experiment was conducted with variation of power on CW laser equal to -8,
-6, -4, -2, 0, 2, 4, 6, and 8 dBm.The result of system performance on BER parameter has a
minimum BER value of 4,327 x 10-249 at CW Laser power of 8 dBm, while BER maximum
is 2,207 x 10-07 at CW Laser power equal to -8 dBm. The Q-Factor parameter has a
maximum Q-Factor value of 33.678 at 8 dBm Laser CW power, while for minimum Q-
Factor has 5.015 at CW Laser power -8 dBm. The Received Power parameter has a
maximum Received Power rating of -3.866 dBm at 8 dBm CW Laser power, while for the
minimum Received Power has -20.105 dBm at CW Laser power of -8 dBm. System
performance is strongly influenced by power changes in the CW Laser, as well as the use
of high frequencies or low wavelengths.
Keywords: DWDM, BER, EDFA, Q-Factor.
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. I
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. II
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .. ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
PRAKATA ........................................................................................................... III
ABSTRAK ............................................................................................................. V
ABSTRACT .......................................................................................................... VI
DAFTAR ISI ...................................................................................................... VII
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ IXX
DAFTAR TABEL ................................................................................................. X
DAFTAR SINGKATAN ................................................................................... XII
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 LATAR BELAKANG ...................................................................................... 1
1.2 RUMUSAN MASALAH .................................................................................. 2
1.3 BATASAN MASALAH ................................................................................... 2
1.4 TUJUAN ........................................................................................................... 3
1.5 MANFAAT ....................................................................................................... 3
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN ......................................................................... 4
BAB 2 DASAR TEORI ........................................................................................ 5
2.1 KAJIAN PUSTAKA ......................................................................................... 5
2.2 SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK ....................................................... 6
2.2.1 Serat Optik ..................................................................................................... 7
2.2.2 Sumber Optik ................................................................................................. 9
2.2.3 Detektor Optik (Photodetector) ..................................................................... 9
2.2.4 Modulasi Optik ............................................................................................ 10
2.2.5 Line Coding .................................................................................................. 11
2.2.6 Modulator Mach-Zehnder ............................................................................ 12
2.2.7 Deteksi Sistem Serat Optik .......................................................................... 12
2.3 DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING (DWDM) ................. 13
2.3.1 Channel Spacing .......................................................................................... 14
viii
2.3.2 Distorsi Sinyal dalam DWDM ..................................................................... 14
2.3.3 Dispersion Compensating Fiber (DCF) ....................................................... 16
2.4 PENGUAT OPTIK ......................................................................................... 16
2.4.1 Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) ...................................................... 17
2.5 PARAMETER KINERJA SISTEM ................................................................ 18
BAB 3 METODE PENELITIAN ...................................................................... 19
3.1 ALAT YANG DIGUNAKAN ........................................................................ 19
3.1.1 Perangkat Keras (Hardware) ....................................................................... 19
3.1.2 Perangkat Lunak (Software) ......................................................................... 19
3.2 ALUR PENELITIAN...................................................................................... 20
3.3 RANCANGAN SISTEM ................................................................................ 22
3.3.1 Spesifikasi Blok Pengirim ............................................................................ 23
3.3.2 Spesifikasi Blok Transmisi .......................................................................... 25
3.3.3 Parameter Blok Penerima ............................................................................. 26
3.4 SKENARIO PENELITIAN ............................................................................ 27
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 28
4.1 PARAMETER EKSPERIMEN ...................................................................... 28
4.2 ANALISIS HASIL EKSPERIMEN ................................................................ 29
4.2.1 Analisis Pengaruh Perubahan Daya Input Terhadap Bit Error Rate............ 29
4.2.2 Analisis Pengaruh Perubahan Daya Input Terhadap Q-Factor.................... 34
4.2.3 Analisis Pengaruh Perubahan Daya Input Terhadap Daya Terima .............. 38
4.2.4 Kinerja Sistem .............................................................................................. 41
4.2.5 Analisis Pengaruh Perubahan Daya Input Terhadap Eye Diagram ............. 47
BAB 5 PENUTUP ............................................................................................... 50
5.1 KESIMPULAN ............................................................................................... 50
5.2 SARAN ........................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 51
LAMPIRAN - A .................................................................................................. 53
LAMPIRAN - B ................................................................................................... 54
LAMPIRAN - C .................................................................................................. 56
LAMPIRAN - D .................................................................................................. 59
LAMPIRAN - E…………………………………………………………………61
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Blok Sistem Komunikasi Optik.........................................7
Gambar 2.2 Struktur Serat Optik.........................................................................7
Gambar 2.3 Perambatan dalam Serat Optik: (a) Multimode Step Index Fiber;
(b) Singlemode Step Index Fiber........................................................8
Gambar 2.4 Skema Direct Modulation................................................................10
Gambar 2.5 Skema Eksternal Modulation..........................................................11
Gambar 2.6 NRZ Coding......................................................................................11
Gambar 2.7 RZ Coding.........................................................................................11
Gambar 2.8 Skema Modulator Mach-Zehnder..................................................12
Gambar 2.9 Skema Sistem DWDM.....................................................................13
Gambar 2.10 Karakteristik Spasi Kanal DWDM…..........................................14
Gambar 2.11 Inter Symbol Interference (ISI)......................................................15
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian..................................................................20
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem.......................................................................22
Gambar 3.3 Blok Pengirim pada OptiSystem......................................................23
Gambar 3.4 Blok Transmisi pada OptiSystem....................................................25
Gambar 3.5 Blok Penerima pada OptiSystem.....................................................26
Gambar 4.1 Grafik Log BER pada Kanal 1, 16, 17 dan 32................................30
Gambar 4.2 Grafik Average, Minimum, dan Maximum Log BER....................32
Gambar 4.3 Grafik Q Factor pada Kanal 1, 16, 17 dan 32.................................36
Gambar 4.4 Grafik perbandingan Q-Factor dengan Variasi Daya CW Laser
……...................................................................................................37
Gambar 4.5 Grafik Daya Terima pada Kanal 1, 16, 17 dan 32..........................39
Gambar 4.6 Perbandingan Daya Terima Rata-rata, Minimum, dan Maximum
...........................................................................................................40
Gambar 4.7 Spectrum Analyzer pada CW Laser................................................42
Gambar 4.8 Spectrum Analyzer pada Mach-Zehnder Modulator.......................43
Gambar 4.9 Spectrum Analyzer pada Multiplexer..............................................43
Gambar 4.10 Spectrum Analyzer pada EDFA Post Amplifier............................44
Gambar 4.11 Spectrum Analyzer pada SMF.......................................................44
Gambar 4.12 Spectrum Analyzer pada EDFA Inline Amplifier..........................45
Gambar 4.13 Spectrum Analyzer pada DCF.......................................................45
Gambar 4.14 Spectrum Analyzer pada EDFA Pre Amplifier..............................46
Gambar 4.15 Spectrum Analyzer pada Demultiplexer........................................46
Gambar 4.16 Hasil Eye Diagram pada Daya -8 dBm..........................................47
Gambar 4.17 Hasil Eye Diagram pada Daya 0 dBm...........................................48
Gambar 4.18 Hasil Eye Diagram pada Daya 8 dBm...........................................49
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kajian Pustaka.......................................................................................5
Tabel 3.1 Spesifikasi Blok Pengirim....................................................................24
Tabel 3.2 Frekuensi dan Panjang Gelombang pada 32 Kanal...........................24
Tabel 3.3 Spesifikasi Blok Transmisi..................................................................25
Tabel 3.4 Spesifikasi Blok Penerima...................................................................26
Tabel 4.1 Hasil Log BER pada Kanal 1, 16, 17, dan 32.......................................29
Tabel 4.2 Hasil Log BER terhadap variasi daya CW Laser...............................31
Tabel 4.3 Hasil Log BER pada 32 Kanal.............................................................33
Tabel 4.4 Hasil Q-Factor pada Kanal 1, 16, 17, dan 32.......................................34
Tabel 4.5 Hasil Q factor terhadap Variasi Daya CW Laser................................36
Tabel 4.6 Hasil Q-Factor pada 32 Kanal.............................................................37
Tabel 4.4 Hasil Daya Terima pada Kanal 1, 16, 17, dan 32................................38
Tabel 4.8 Hasil Daya Terima terhadap Variasi Daya CW Laser.......................39
Tabel 4.9 Hasil Daya Terima pada 32 Kanal......................................................41
Tabel 4.10 Hasil daya pada Subsistem Kanal 1 dan Kanal 32...........................42
xi
DAFTAR SINGKATAN
APD : Avalanche Photodiode
BER : Bit Error Rate
CW Laser : Continuous Wave Laser
dB : decibel
dBm : decibel milliwatt
DCF : Dispersion Compensating Fiber
DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexing
EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier
Gbps : Gigabit per second
Ghz : Gigahertz
ISI : Inter Symbol Interference
LED : Light Emiting Diode
LPBF : Low Pass Bassel Filter
mW : milliWatt
NRZ : Non Return Zero
PIN : Positive Intrinsic Negative
PRBS : Pseudo-Random Binary Sequence
Q-Factor : Quality Factor
RZ : Return Zero
SMF : Single Mode Fiber
SNR : Signal to Noise Ratio
THz : Terahertz
WDM : Wavelenngth Division Multiplexing
