ANALISIS PERFORMANSI ARRAYED WAVEGUIDE GRATINGS MENGGUNAKAN FILTER FIBER BRAGG GRATINGS PADA JARINGAN SCM/WDM RADIO OVER FIBER
TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro
Oleh: NOVAL EFENDI MUSA 11255102003
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SULTAN SYARIF KASIM RIAU PEKANBARU 2016
ANALISIS PERFORMANSI ARRAYED WAVEGUIDE GRATINGS MENGGUNAKAN FILTER FIBER BRAGG GRATINGS PADA JARINGAN SCM/WDM RADIO OVER FIBER NOVAL EFENDI MUSA 11255102003 Tanggal Sidang: 18 Januari 2016 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Sultan Syarif Kasim Riau Jl. HR. Soebrantas No. 155 Pekanbaru
ABSTRAK Radio over Fiber (RoF) merupakan hybrid teknologi yang menggabungkan fleksibelitas jaringan wireless dengan keandalan jaringan optik. Untuk meningkatkan kapasitas jaringan RoF, digunakan teknik multiplexing Sub Carrier Multiplexing (SCM) dan Wavelength Division Multiplexing (WDM). Arrayed Waveguide Gratings (AWG) dapat digunakan sebagai pengganti multiplexing WDM untuk menghasilkan performansi jaringan yang lebih baik. Penambahan filter Fiber Bragg Gratings (FBG) juga dilakukan untuk meningkatkan performansi jaringan. Pada penelitian ini, FBG diletakkan pada tiga posisi yang berbeda yaitu pada sisi transmitter, pada sisi receiver, dan pada sisi transmitter dan receiver. Dari hasil simulasi, jarak transmisi maksimum untuk penambahan filter FBG pada satu sisi transmitter atau pada satu sisi receiver adalah 11 km dengan jumlah kanal SCM yang dapat dimultiplekskan sebanyak 75 kanal. Sedangkan untuk penggunaan filter FBG pada kedua sisi yaitu di transmitter dan receiver, jarak transmisi hanya sampai 10 km dengan jumlah kanal SCM yang dapat dimultiplekskan sebanyak 25 kanal. Bit rate maksimum yang dapat diimplementasikan pada model sistem ini adalah 1 Gbps. Untuk perhitungan nilai crosstalk, semakin banyak jumlah saluran input dan output, maka crosstalk yang dihasilkan akan semakin besar.
Kata Kunci: Arrayed Waveguide Gratings, Fiber Bragg Gratings, Radio over Fiber, Sub Carrier Multiplexing, Wavelength Division Multiplexing.
vii
PERFORMANCE ANALYSIS ARRAYED WAVEGUIDE GRATINGS USING FILTER FIBER BRAGG GRATINGS ON SCM/WDM RADIO OVER FIBER NETWORK
NOVAL EFENDI MUSA 11255102003 Date of Final Exam: January, 18rd 2016 Department of Electrical Engineering Faculty of Science and Technology State Islamic University of Sultan Syarif Kasim Riau Soebrantas St. No. 155 Pekanbaru – Indonesia
ABSTRACT Radio over Fiber (RoF) is a hybrid technology which combines the wireless network flexibility and the optical network reliability. To increase the capacity of RoF network, it is used multiplexing Sub Carrier Multiplexing (SCM) and Wavelength Division Multiplexing (WDM) technique. Arrayed Waveguide Gratings (AWG) can be used for a substitute of WDM multiplexing for giving a better network performance. The addition of Fiber Bragg Gratings (FBG) filter is also done to improve the network performance. In this research, FBG placed in three different positions on one side of the transmitter, side of the receiver, and on both sides of the transmitter and receiver. Based on the simulation, the maximum transmission distance for the addition of FBG filter placed on either one side of transmitter or one side of receiver is 11 km, in which the distance may reach up to 11 km with as many as 75 SCM channels. As for the using of FBG filter on both sides of the transmitter and receive, in which the distance may reach up to 10 km with as many as 25 SCM channels. The maximum bit rate can be implemented on the model of the system is 1 Gbps. For calculating crosstalk value, the more the number of input and output channels, the higher crosstalk value will be. Keywords: Arrayed Waveguide Gratings, Fiber Bragg Gratings, Radio over Fiber, Sub Carrier Multiplexing, Wavelength Division Multiplexing.
viii
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr.Wb Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah mencurahkan rahmat, nikmat dan hidayah-Nya kepada penulis. Shalawat beriring salam buat junjungan kita Nabi Muhammad SAW, sebagai seorang sosok pemimpin dan tauladan bagi seluruh umat di dunia yang patut di contoh dan di teladani bagi kita semua. Atas ridho Allah SWT penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Analisis Performansi Array Waveguide Gratings menggunakan Filter Fiber Bragg Gratings pada Jaringan SCM/WDM Radio Over Fiber”. Melalui proses bimbingan dan pengarahan yang disumbangkan oleh orang-orang yang berpengetahuan, dorongan, motivasi, dan juga do’a orang-orang yang ada disekeliling penulis sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan penuh kesederhanaan. Sudah menjadi ketentuan bagi setiap Mahasiswa yang ingin menyelesaikan studinya pada perguruan tinggi UIN SUSKA RIAU harus membuat karya ilmiah berupa Tugas Akhir guna mencapai gelar sarjana. Oleh sebab itu sudah sewajarnya penulis menyampaikan ucapan terima kasih sebesar-besarnya kepada: 1. Ayahanda dan Ibunda tercinta, terimakasih yang tak terhingga ananda ucapkan, berkat do’a dan dukungan Ayahanda dan Ibunda penulis bisa sampai ketahap ini. 2. Bapak Dr. Hartono., M.Pd. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN SUSKA Riau beserta kepada seluruh Pembantu Dekan, Staf dan Jajarannya. 3. Bapak Dr. Alex Wenda, ST., M.Eng selaku ketua jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN SUSKA Riau yang telah membuat proses administrasi menjadi lebih efektif sehingga penulis lebih mudah dalam melengkapi berkas-berkas untuk Tugas Akhir dan pengalaman-pengalaman luar biasa beliau yang penulis rasakan. 4. Ibu Rika Susanti, ST., M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu serta pemikirannya dengan ikhlas dalam memberikan penjelasan dan masukan yang sangat berguna sehingga penulis menjadi lebih mengerti dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ix
5. Ibu Fitri Amillia, ST., MT. selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan masukan dan ide dalam menyusun laporan Tugas Akhir ini. 6. Bapak Sutoyo, ST., MT. selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan masukan dan ide dalam menyusun laporan Tugas Akhir ini. 7. Bapak Ahmad Faizal, ST., MT selaku koordinator Tugas Akhir yang telah banyak membantu penulis. 8. Bapak dan Ibu dosen Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan bimbingan dan curahan ilmu kepada penulis sehingga bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Keluarga besar penulis, Uda Indra Masrial, David Alzaber, Kak Nesti Juita dan buat seluruh keluarga penulis yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Terima kasih atas bantuannya baik materil maupun non-materil, do’a, perhatian, nasehat serta semangat yang telah diberikan kepada penulis. 10. Dt.Admiral, Ibu Rosmiarti dan Pak Jasman, terimakasih atas bantuan, dukungan dan do’anya selama penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata di desa Benai kecil, Kabupaten Kuantan Singingi. 11. Kak Icha Akfani Erliza, Adikku Febri Dwi R. dan Jarosna Safitri, terimakasih udah selalu ada disaat suka maupun duka, terimakasih atas do’anya, dukungan dan semangat yang diberikan. 12. Rani Alfafa Bitako, Aulia Satria dan seluruh teman-teman telekomunikasi yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terimakasih udah selalu memberikan do’a, semangat dan dorongan kepada penulis selama ini. 13. Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2012, kakak-kakak tingkat serta adikadik tingkat yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Terimakasih atas dukungan, kerjasama dan pengorbanan yang telah diberikan kepada penulis selama ini. 14. Bang Erwin Zahroni ST, Bang Quang Dai Hong ST, Kak Tika, Kak Weny, terimakasih banyak atas bantuannya sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. 15. Kakanda dan Adinda Teknik Elektro yang telah memberikan semangat dan dorongan kepada penulis.
x
Semoga bantuan yang telah diberikan baik moril maupun materil mendapat balasan pahala dari Allah SWT, dan sebuah harapan dari penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca semua pada umumnya. Semua kekurangan hanya datang dari penulis dan kesempurnaan hanya milik Allah SWT, hal ini yang membuat penulis menyadari bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan kemampuan, pengalaman, dan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharap kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat positif dan membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Pekanbaru, 18 Januari 2016
Penulis
xi
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN COVER.................................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN.......................................................................................
iii
LEMBAR HAK KEKAYAAN INTELEKTUAL.....................................................
iv
LEMBAR PERNYATAAN ......................................................................................
v
LEMBAR PERSEMBAHAN....................................................................................
vi
ABSTRAK ................................................................................................................
vii
ABSTRACT ................................................................................................................
viii
KATA PENGANTAR...............................................................................................
ix
DAFTAR ISI .............................................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR.................................................................................................
xiv
DAFTAR TABEL .....................................................................................................
xv
DAFTAR SINGKATAN...........................................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. xviii BAB I
PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang ....................................................................................... I-1 1.2 RumusanMasalah.................................................................................. I-2 1.3 TujuanPenelitian ................................................................................... I-3 1.4 BatasanMasalah .................................................................................... I-3 1.5 ManfaatPenelitian ................................................................................. I-3
BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Penelitian Terkait .................................................................................. II-1 2.2 Serat Optik ............................................................................................ II-2 2.3 Multiplexing .......................................................................................... II-4 2.3.1 Sub Carrier Multiplexing (SCM)................................................ II-5 2.3.2 Wavelength Division Multiplexing (WDM)................................ II-6 2.4 Radio over Fiber (RoF) ........................................................................ II-7 2.5 Arrayed Waveguide Gratings (AWG) .................................................. II-8 2.6 Fiber Bragg Gratings (FBG) ................................................................II-10 2.7 Modulasi Ampilitudo Shift Keying (ASK) ............................................II-11 xii
2.8 Channel Spacing (SpasiKanal) .............................................................II-12 2.9 Bit Error Rate (BER) ............................................................................II-13 2.10 Crosstalk.............................................................................................. II-13 BAB III PEMODELAN DAN SIMULASI 3.1 Langkah Penelitian................................................................................III-1 3.2 Pemodelan Jaringan ..............................................................................III-2 3.3 Blok Transmitter (Pengirim).................................................................III-3 3.4 Media Transmisi ...................................................................................III-4 3.5 Blok Receiver (Penerima) ....................................................................III-4 3.6 Parameter Setup ...................................................................................III-6 3.7 Skenario Penelitian ..............................................................................III-8 3.7.1 Skenario 1 ..................................................................................III-8 3.7.2 Skenario 2 ..................................................................................III-8 3.7.3 Skenario 3 ..................................................................................III-10 3.7.4 Skenario 4 ..................................................................................III-10 3.7.5 Skenario 5 ..................................................................................III-10 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Verifikasi Model Sistem.................................................................. IV-1
4.2
Jarak Transmisi Maksimum ............................................................ IV-3
4.3
Pengaruh Daya Kirim terhadap BER............................................... IV-4
4.4
Jumlah Kanal pada SCM ................................................................. IV-6
4.5
Perhitungan Nilai Crosstalk ............................................................ IV-8 4.5.1 Analisis Crosstalk terhadap Jumlah Input dan Output ........... IV-8 4.5.2 Analisis Crosstalk terhadap Daya Input ................................. IV-9
BAB V
PENUTUP 5.1
Kesimpulan...................................................................................... V-1
5.2
Saran ................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiii
V-I
