simulation fiber optic networks edfa

KATA PENGANTAR

Assalammualaikum Wr. Wb

Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT

karena atas rahmat dan karunia-Nya yang telah memberikan kesempatan kepada

penulis untuk menyelesaikan Laporan Kerja Praktek ini.

Penyusunan Kerja Praktek II ini, dimaksudkan untuk memenuhi salah satu

syarat dalam menempuh studi perkuliahan program Strata Satu (S1) pada jurusan

Teknik Elektro Konsentrasi Telekomunikasi Fakultas Teknologi Industri Institut

Teknologi Nasional Bandung, dengan judul : OPTICAL AMPLIFIER

SIMULATION WITH MATLAB 2007. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa

dalam penyusunan laporan kerja praktek II ini banyak kekurangan baik dalam

pengumpulan data, tata cara penyusunan, pembahasan masalah serta

penyajiannya. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis menerima

segala kritik dan saran yang membangun untuk dijadikan masukan.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu Lita Lidyawati, M.T selaku pembimbing Kerja Praktek II di Itenas.

Terima kasih atas segala bimbingan, bantuan dan kemudahannya bu.

2. Kedua orangtua tercinta atas doa dan dukungannya kepada penulis baik

secara moril maupun materil.

3. Bapak Dwi Aryanta, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Institut

Teknologi nasional.

4. Ibu Lita Lidyawati, M.T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Institut

Teknologi nasional.

5. Bapak jack selaku kepala Tata Usaha Jurusan elektro.

6. Arsyad Ramadhan Darlis, yang telah membantu dengan kesabarannya dan

memberikan spirit ... satu kata buat arsyad ( ROMANTIS ) terima kasih

kang.

7. Dea Devina A ” Adikku ” . ayo yang pinter sekolahnya, semoga ade sukses

selalu... .

8. Teman-teman asisten praktikum Dasar Telekomunikasi, terima kasih atas

supportnya.... hatur nuhun ka sadayana.

9. Teman-teman Himpunan Mahasiswa Elektro, yang udah memberikan

masukan, saran dan supportnya .. hatur nuhun ka sadayana.

10. Teman-teman KMI terimakasih atas supportnya ....

Penulis berharap laporan kerja praktek II ini dapat bermanfaat bagi pihak

yang membutuhkan terutama. Semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan

rahmat, serta hidayah-Nya dan semoga memberikan pahala yang berlipat ganda

kepada semua pihak yang talah memberikan dorongan moril dan materil dalam

penyusunan laporan kerja praktek II ini.

Amin ya robbal’ alamin.

Wassalammualaikum Wr. Wb

Bandung, April 2011

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…………………………………………………………i-ii

DAFTAR ISI………………………………………………………………...iii-iv

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………v

DAFTAR TABEL………………………………………………………………vi

BAB I. PENDAHULUAN……………………………………………………1-5

1.1 Latar Belakang Penelitian………………………………….…......….1-2

1.2 Rumusan Penelitian………………………………………….…...……2

1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Penelitian…………………….….........2-3

1.4 Tujuan Penelitian……………….………………………………......…3

1.5 Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian...........................................3

1.6 Metodologi Penelitian………………..…………………………….…3

1.7 Sistematika Penulisan…………………………………………………4

1.8 Time Line Pengerjaan…………………………………………....……5

BAB II TEORI DASAR..………………………………………………......6-16

2.1 Pengertian EDFA dan OSNR …………………………...….…...…6-9

2.2 Optical Link Calculation………………………………………….9-11

2.3 Raman Amplifier …….…………………………………...…….…..11

2.4 Dasar Infrastruktur dan Jaringan Optik ( OSNR )……….……....12-16

BAB III. DESAIN DAN ANALISIS PROGRAM…………………….....17-39

3.1 Printscreen dan Analisis…………………………………………17-22

3.1.1 Menu Utama………………………………………………………..17

3.1.2 Single EDFA Link………………………………………………17-18

3.1.3 Two EDFA Links……………………………………………….18-19

3.1.4 Three EDFA Link………………………………………………19-20

3.1.5 N-EDFA Link…………………………………………………..20.-21

3.1.6 Raman dan N-EDFA Link……………………………………...21-22

3.2 Flowchart Sistem…………………………………………………...23

3.3 Penjelasan Sourcecode………………………………………….24-39

3.3.1 Single EDFA link………………………………………………24-26

3.3.2 Two EDFA link……………………………………………...…26-29

3.3.3 Three EDFA link……………………………………………….30-33

3.3.4 N-EDFA link…………………………………………………...34-36

3.3.5 Raman + N EDFA link……………………………………...…36-39

BAB IV PENUTUP……………………………………………………..40-41

4.1 Kesimpulan…………………………………………………….40-41

4.2 Saran……………………………………………………………....41

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Diagram Proses Penguatan Cahaya………………………………7

Gambar 2. 2 Modul mengandung EDFA………………………………………8

Gambar 2. 3 OSNR dan Diagram Daya………………………………………..9

Gambar 3. 1 Tampilan Menu Utama……………………………….................17

Gambar 3. 2 Tampilan saat Memilih Mode Single EDFA Link……………...17

Gambar 3. 3 Output dari Proses Perhitungan Single EDFA Link……………18

Gambar 3. 4 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode Two EDFA

Link…………………………………………………………………………...18

Gambar 3. 5 Output dari Proses Perhitungan Two EDFA Link……………...19

Gambar 3. 6 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode Three EDFA

Link…………………………………………………………………..………19

Gambar 3. 7 Output dari Proses Perhitungan Three EDFA Link……...……..20

Gambar 3. 8 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode N- EDFA

Link…………………………………………………………………………..20

Gambar 3. 9 Output dari Proses Perhitungan N-EDFA Link..………………21

Gambar 3. 10 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode Raman dan N-

EDFA Link…………………………………………………………………..21

Gambar 3. 11 Output dari Proses Perhitungan Raman dan N-EDFA Link…22

Gambar 3. 2 Flowchart Sistem…………...….…………...…………….……23

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Contoh Single EDFA link………………………

Tabel 2. 2 Contoh Two EDFA link………………………

Tabel 2. 3 Contoh Three EDFA link………………………

Tabel 3. 1 Penjelasan Sourcecode Input Single EDFA Link……………25-26

Tabel 3. 2 Penjelasan Sourcecode Output Single EDFA Link………..…26-27

Tabel 3. 3 Penjelasan Sourcecode Input Two EDFA Link……………...27-28

Tabel 3. 4 Penjelasan Sourcecode Output Two EDFA Link……………28-29

Tabel 3. 5 Penjelasan Sourcecode Output Two EDFA Link……………29-30

Tabel 3. 6 Penjelasan Sourcecode Input Three EDFA Link…………….31-32

Tabel 3. 7 Penjelasan Sourcecode Perhitungan Three EDFA Link………...32

Tabel 3. 8 Penjelasan Sourcecode Perhitungan Three EDFA Link…….32-33

Tabel 3. 9 Penjelasan Sourcecode Output Three EDFA Link………….33-34

Tabel 3. 10 Penjelasan Sourcecode Input N-EDFA Link…………...…35-36

Tabel 3. 11 Penjelasan Sourcecode Output N-EDFA Link……………36-37

Tabel 3. 12 Penjelasan Sourcecode Penghitungan Raman dan N-EDFA

Link…………………………….………………………………………37-40

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Media komunikasi secara garis besar dibagi menjadi dua, yaitu yang

memerlukan penghantar (guided) dan tidak memerlukan penghantar (unguided)

seperti teknologi wireless. Kebutuhan akan layanan telekomunikasi yang

bertambah telah mendorong lahirnya teknologi-teknologi baru yang dapat

memenuhi kebutuhan tersebut baik dari sisi besarnya bandwidth maupun

mobilitas. Jenis penghantar/kabel yang digunakan untuk media komunikasi saat

ini adalah kabel tembaga, kabel koaksial, dan kabel serat optik. Masing-masing

jenis kabel tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan.Kelebihan kabel tembaga

adalah harganya yang murah, instalasinya mudah, fleksibel dan mudah didapat

serta menggunakan satu medium untuk semua, sedangkan kelemahannya adalah

rentan terhadap gangguan frekuensi listrik dan radio, tidak dapat mentransmisikan

cahaya, dan kapasitas bandwidthnya yang kecil. Kelebihan kabel koaksial adalah

kapasitas bandwidth dan jangkauan transmisi yang lebih besar dan pengiriman

informasi yang lebih cepat tapi kelemahannya adalah kesulitan proses instalasi,

sering bermasalah jika kedua ujungnya tidak diground dengan baik, serta lebih

mahal dibanding kabel tembaga. Sedangkan kabel serat optik memiliki kapasitas

bandwidth dan kecepatan transmisi yang sangat besar (mencapai terabyte), mudah

dibawa, serta tidak rentan terhadap gangguan frekuensi listrik walaupun harganya

mahal dan proses instalasi yang sangat sulit dan memerlukan lapisan penguat

untuk proteksi.

Dilihat dari kualitasnya, media yang terbaik dari ketiga jenis kabel tersebut

adalah kabel serat optik. Cara kerja serat optik adalah dengan memanfaatkan

cahaya sebagai gelombang pembawa informasi yang akan dikirimkan. Pada

pengirim, Sinyal informasi berupa besaran elektrik diubah ke sinyal optik lalu

diteruskan ke media yang berupa serat optik untuk kemudian ditangkap oleh

detektor cahaya yang mengubah besaran optik menjadi besaran elektrik. Pada

proses perambatan, cahaya akan mengalami pelemahan dan pelebaran sinyal

karena bahan serat tidak murni. Hal ini menyebabkan daya sinyal berkurang.

Untuk menguatkan kembali daya sinyal , dibutuhkan penguat yang ditempatkan

pada jarak tertentu. Penguat ini akan mengubah cahaya ke dalam bentuk elektrik

untuk diperkuat dayanya lalu diubah kembali menjadi serat optik untuk

ditransmisikan kembali.

1.2 Rumusan Penelitian

Untuk dapat mengetahui suatu link apakah link tersebut bekerja secara

maksimal atau tidak, diperlukan suatu parameter tertentu agar dapat menilai link

tersebut bekerja dengan maksimal. Parameter yang sering dipakai adalah OSNR

(Optical Signal to Noise Ratio). Dengan adanya simulasi maka akan dapat

mempermudah dalam penghitungan OSNR tersebut. Simulasi yang akan penulis

rancang adalah simulasi dengan menggunakan amplifier EDFA ( Erbium Doped

Fiber Amplifier ). Untuk mempermudah dalam pembuatan simulasi ini digunakan

suatu software tertentu yaitu MATLAB .

1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Penelitian

1. Pembuatan algoritma pengukuran OSNR dilakukan dengan software

MATLAB

2. Rumus yang digunakan untuk melakukan pengukuran OSNR berdasarkan

teori yang ada.

3. Besaran dan satuan beberapa konstanta yang dipakai pada rumus

pengukuran OSNR berdasarkan sistem Standar Internasional

4. Simulasi yang dibuat hanya 5 jenis simulasi yaitu single EDFA, two

EDFA, three EDFA, N EDFA, N EDFA dengan Raman

5. Pada simulasi N EDFA, jumlah N yang diinputkan tak terbatas EDFA.

6. Pada simulasi N EDFA dengan Raman, jumlah N yang diinputkan tak

terbatas EDFA.

1.4 Tujuan Penelitian

Melihat batasan yang telah dibuat di atas, tujuan utama dari pembuatan

laporan kerja praktek 2 ini adalah untuk mengetahui bagaimana simulasi yang

digunakan untuk pengukuran OSNR (Optical Signal to Noise Ratio) dengan

menggunakan software MATLAB. Namun apabila dilihat dari berbagai sudut

pandang, laporan kerja praktek 2 ini dibuat dengan tujuan :

1. Mengaplikasikan ilmu yang didapatkan pada saat kuliah dengan

langsung mengaplikasikannya dalam suatu simulasi

2. Dapat menggunakan salah satu software yang biasa digunakan untuk

melakukan simulasi yaitu MATLAB

3. Membuat program untuk menghitung OSNR pada link yang terdapat

EDFA dan atau Raman amplifier

1.5 Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian

Kerja Praktek II ini dilaksanakan di Laboratorium Telekomunikasi

Institut Teknologi Nasional ( ITENAS ) dan waktu pelaksanaannya dimulai

dari tanggal 28 Februari 2011 sampai dengan 30 Maret 2011.

1.6 Metodologi Penelitian

Metodologi yang kami gunakan dalam pembuatan program dan

penyusunan laporan kerja praktek 2 ini adalah dengan :

Studi literatur, dengan mempelajari bahan-bahan yang berhubungan

dengan power budget, EDFA, RAMAN, dan Software MATLAB

berupa ebook referensi dan web browsing.

Pembuatan program dengan menggunakan Software MATLAB.

1.7 Sistematika Penulisan Laporan

Untuk memberikan gambaran umum mengenai isi laporan ini,

secara umum dapat diuraikan dalam sistematika sebagai berikut :

BAB I Pendahuluan

Bab ini memberikan penjelasan umum mengenai pembuatan

program yang mencakup latar belakang penelitian, rumusan

penelitian, ruang lingkup dan batasan penelitian, tujuan penelitian,

tempat dan waktu pelaksanaan penelitian, metodologi penelitian,

sistematika penulisan laporan, timeline pengerjaan.

BAB II Teori Dasar

Bab ini membahas mengenai teori dasar serta cara perhitungan

yang tercantum pada ebook dan berbagi referensi yang didapatkan

penulis.

BAB III Desain dan Analisis Program

Bab ini membahas dan menganalisis program yang telah dibuat.

Hal yang dicakup antara lain penjelasan flowchart, penjelasan

screenshoot serta penjelasan dari source code atau syntax yang

digunakan.

BAB IV Penutup

Bab ini berisi kesimpulan dan saran

1.8 Timeline Pengerjaan

Kegiatan Minggu ke-1

( 24 Februari

2011 – 03

Maret 2011)

Minggu ke-2

(04 Maret

2011 – 11

Maret 2011)

Minggu ke-3

(12 Maret

2011 – 19

Maret 2011)

Minggu ke-4

(20 Maret

2010 – 27

Maret 2011)

Perancangan

dan desain

program

Pembuatan

program

Penyusunan

laporan

Pembuatan

Slide Presentasi

Tabel 1.1 Timeline pengerjaan

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Pengertian EDFA dan OSNR

EDFA merupakan suatu serat optik yang intinya (core) dikotori oleh atom

erbium sehingga dapat memberikan penguatan terhadap sinyal yang melewatinya.

Erbium itu sendiri merupakan elemen dari golongan lantanida (lanthanides group)

yang mana elemen-elemennya cocok sebagai bahan aktif dalam laser solid-state

dikarenakan struktur elektronnya.Ion-ion dari elemen-elemen ini memiliki

kemampuan menyerap foton dengan panjang gelombang yang tinggi. Keberadaan

foton di dalam daerah panjang gelombang emisi mengawali proses terjadinya

emisi yang distimulasi (stimulated emission) yang menyebabkan terjadinya

penguatan sinyal. Erbium dipergunakan sebagai dopant untuk penguatan sinyal

pada panjang gelombang di sekitar 1,55 µm sedangkan neodymium dan

praseodymium memungkinkan penguatan sinyal pada panjang gelombang di

sekitar 1,3 µm. Panjang gelombang yang dapat diserap maupun dipancarkan oleh

suatu ion bergantung pada besarnya perbedaan energi (energy gap) antara tingkat

dasar dan tingkat yang lebih tinggi darinya.

Penguatan sinyal itu sendiri terdiri dari 3 proses sebagaimana ditunjukkan

Gambar 1. Proses pertama merupakan pumping, yaitu proses menaikkan elektron

dari tingkat energi dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan cara elektron

tersebut menyerap foton dengan panjang gelombang tertentu yang masih

memungkinkan elektron tersebut memperoleh energi yang besarnya sama atau

lebih besar dari perbedaan energi antara dua tingkat tersebut/Ep (a). Setelah

elektron berada di atas tingkat kestabilannya untuk beberapa saat/delay time (b),

maka elektron tersebut akan kembali ke tingkat dasarnya baik oleh proses emisi

spontan (spontaneous emission) atau emisi yang distimulasi (stimulated emission).

Spontaneous emission yang merupakan suatu proses dimana elektron acak

(random electron) kembali ke tingkat asalnya tanpa ‘diminta’ dianggap sebagai

derau optik yang juga diperkuat dalam medium penguatan dan mengganggu

pendeteksian sinyal utama di penerima/receiver (c). Sebaliknya, stimulated

emission memancarkan cahaya pada panjang gelombang, fasa, dan arah yang

sama dengan sinyal (d), dengan demikian proses ini akan memperkuat sinyal yang

melewati EDFA.

Gambar 2.1 Diagram Proses Penguatan Cahaya

Pada prakteknya, EDFA ditempatkan dalam suatu modul yang terdiri dari

komponen-komponen pendukung (Gambar 2) untuk memberikan kinerja terbaik

kepada sistem secara keseluruhan.

Gambar 2.2 Modul mengandung EDFA

Dioda laser dengan daya besar lebih diutamakan sebagai sumber pompa

dikarenakan ia memungkinkan pemompaan (pumping) atom-atom erbium untuk

medium penguatan yang berjarak panjang (sampai ratusan meter). Keluaran dari

sumber pompa ini kemudian digandengkan dengan sinyal.Penggunaan isolator

pada konfigurasi di atas adalah untuk menekan osilasi laser dan juga untuk

mencegah feedback dari Emisi spontan yang diperkuat ( Amplifier Spontaneouss

Emission atau ASE ). Sedangkan filter optik jenis pita sempit (narrowband),

biasanya beberapa nanometer, digunakan untuk mengeliminasi ASE sehingga

memberikan kinerja sistem yang baik

OSNR, Optical Signal to Noise Ratio, didefiniskan sebagai perbandingan

logaritma daya sinyal optik rata-rata terhadap daya derau optik rata-rata pada

spectrum bandwidth tertentu yang diukur di input dari optical receiver.

Hal tersebut bisa dirumuskan sebagai berikut:

Gambar 2.3 OSNR dan Diagram Daya

2.2 Optical Link Calculation

Ketika optical amplifier ditambahkan ke saluran serat optik, terjadi

penambahan ASE noise dalam jumlah kecil ke dalam sistem. Meskipun begitu,

noise tersebut akan diamplifikasi oleh amplifier. Hal ini bisa mengakibatkan

OSNR dari saluran optik kurang dari batas minimal yang diharapkan penerima.

ASE noise merupakan noise utama pada optical amplifier, sedangkan

double rayleigh scattering (DRS) merupakan noise utama pada Raman Amplifier.

Untuk saluran optik dengan ASE noise sebagai noise utama dalam sistem,

OSNR dihitung sebagai berikut:

Dimana OSNR : Optical Signal to noise ratio dari optical amplifier

Pout : Daya sinyal output rata-rata, W

Pin : Daya sinyal input rata-rata, W

PASE : Daya rata-rata ASE noise dari amplifier, W

F : amplifier noise factor

h : Konstanta Planck 6.626029 x 10-34 ,Js

f : Frekuensi tengah sinyal optik, asumsi: 193.400 THz (1550.12

nm)

B0 :optical channel bandwidth, Hz

g : gain amplifier

nsp : faktor emisi spontan

NF :noise figure dari amplifier, dB

Jika panjang gelombang sinyal diasumsikan 1550.12 nm, maka persamaan

tersebut bisa dihitung sebagai

OSNRdB = 158.0 + Pin.dBm – NF – 10log(B0)

Pada setiap sistem transmisi optik, noise dari source spontaneous emission

(SSE) yang dihasilkan dari laser harus dihitung kedalam perhitungan total OSNR

dari saluran.

Untuk saluran optik dengan sumber sinyal berupa laser dan jumlah

amplifier sebanyak N buah, total OSNR dari saluran dapat dihitung dengan rumus

berikut:

OSNRF : OSNR yang terlihat pada penerima

OSNRsource : OSNR dari sumber laser

OSNRN : OSNR dari amplifer ke N

Melalui perhitungan yang lebih jauh lagi dengan asumsi-asumsi sebagai

berikut:

Setiap EDFA mempunya gain serta Noise Figure yang sama

Span loss setiap EDFA sama

Gain dari EDFA menutupi span loss nya

Hanya in-line dan pre-amplifer yang ada pada saluran

Frekuensi laser berpusat pada 1550.12 nm

Daya sinyal laser cukup tinggi dan tidak diikutsertakan dalam perhitungan

Maka, persamaan sebelumnya bisa dihitung sebagai berikut

Dimana, OSNRF.dB :OSNR yang terlihat pada penerima, dB

Psource.dBm : daya rata-rata sinyal input, dBm

NF : Noise Figure amplifier, dB

Br : Bandwidth, Hz

N : Jumlah amplifier

Г : span loss, dB

2.3 Raman Amplifier

Distributed Raman Amplifier (DRA) menghasilkan noise figure yang rendah

dan mempunya sinyal gain yang baik, akan tetapi amplifier ini jauh lebih mahal

daripada EDFA. Penambahan Raman amplifier meningkatkan gain sinyal tetapi

juga meningkatkan spontaneous emission (ASE) noise.

Berikut merupakan parameter-parameter yang terkait dengan Raman amplifier

Dimana, Feq :equivalent noise factor

FR : distributed Raman amplifier noise factor

NFeq : equivalent noise figure, dB

NFR : distributed Raman amplifier noise figure, dB

αdB : attenuasi, dB/km

L : panjang saluran transmisi, Km

Geq : gain ekuivalen, dB

GR : distributed Raman amplifier gain, dB

Gnet : Raman net gain pada ujung serat optik, dB

2.4 Infrastruktur Berbasis IP dan Jaringan Optik

2.4.1 Single EDFA Link

Tabel 2.1

2.4.2 Two EDFA Link

Estimasi OSNR penerima untuk 10 Gbps Two EDFA link. Tx DFB daya

keluaran sinar = -1.0 dBm, Tx panjang gelombang sinar = 1550,12 nm, Rx

sensitifitas penerima = -21.0 dBm@BER 10-12, Rx Minimum OSNR = 23.0

dB RBW 0.5 nm ( 6,239 x 1010 Hz ), Gain EDFA = G1 = 20.0 dB, G2 = 20.0

dB, G3 = 5.0 dB, fiber span loss (┌ ) : span loss 1 = 20.0 dB, span loss 2 =

20.0 dB, span loss 3 = 15.0 dB

Tabel 2.2

2.4.3 Three EDFA Link

Untuk satu panjang gelombang 2,5 Gbps fiber link yang memuat 3 buah

EDFA ( Three EDFA ) , menghitung OSNR akhir oleh penerima. Tx DFB daya

keluaran sinar = 0.0 dBm, Tx panjang gelombang sinar = 1550,12 nm, Rx

sensitifitas penerima = -24.0 dBm@BER 10-12, Rx Minimum OSNR = 18.0

dB RBW 0.1 nm ( 1,25 x 1010 Hz ), Gain EDFA = G1 = 20.0 dB, G2 = 25.0

dB, G3 = 20.0 dB.

Tabel 2.3

2.4.4 Raman + EDFA Link

Estimasi OSNR untuk hybrid counter pump Raman/EDFA link.

Transceiver = 1550 nm, 10 Gbps non DWDM, Psource = -3 dBm, minimum

OSNR = 20 dB @0,1 RBW untuk BER 10-10. Fiber span = 180 km, total span

loss = 45 dB( ┌ )

EDFA booster : NF1 = 5.0 dB , G1 = 10 dB

EDFA pre-amp : NF3 = 5.0 dB, G3 = 10.0 dB, minimum Pin = -30 dBm

Raman : Ekivalen NF2 = -2.0 dB, G2 = 10.0 dB

Output OSNR dari EDFA booster 1 adalah 49,2 dB

Output OSNR dari Raman amplifier adalah 21,9 dB

Output OSNR dari EDFA pre-amp dan OSNR penerima adalah 20,2 dB

BAB III

DESAIN DAN ANALISIS PROGRAM

3.1 Printscreen dan Analisis

3.1.1 Menu Utama

Gambar 3.1Tampilan Menu Utama

3.1.2 Single EDFA Link

Gambar 3.2 Tampilan saat Memilih Mode Single EDFA Link

Gambar 3.3 Output dari Proses Perhitungan Single EDFA Link

3.1.3 Two EDFA Links

Gambar 3.4 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode Two EDFA

Link

Gambar 3.5 Output dari Proses Perhitungan Two EDFA Link

3.1.4 Three EDFA Link

Gambar 3.6 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode Three EDFA

Link

Gambar 3.7 Output dari Proses Perhitungan Three EDFA Link

3.1.5 N-EDFA Link

Gambar 3.8 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode N- EDFA Link

Gambar 3.9 Output dari Proses Perhitungan N-EDFA Link

3.1.6 Raman dan N-EDFA Link

Gambar 3.10 Tampilan pada Menu Utama saat Memilih Mode Raman dan

N- EDFA Link

Gambar 3.11 Output dari Proses Perhitungan Raman dan N-EDFA Link

3.2 Flowchart Sistem

Gambar 3.2 Flowchart Sistem

3.3 Penjelasan Sourcecode

3.3.1 Single EDFA link

Tabel 3.1 Penjelasan Sourcecode Input Single EDFA Link

Code Penjelasan

Psource=str2num(get(Single.edit1

4,'String'))

Mendapatkan input dari user berupa

daya sumber bertipe string dari kotak

edit14 pada file Simulasi Single

EDFA kemudian mengkonversinya

ke number

Loss=str2num(get(Single.edit15,'S

tring'))


loss bertipe string dari kotak edit15

pada file Simulasi Single EDFA

kemudian mengkonversinya ke

number

OSNRdB=str2num(get(Single.edit

1,'String'))


OSNR sumber bertipe string dari

kotak edit1 pada file Simulasi Single


ke number

PindB=Psource-Loss Mendapatkan nilai Daya masukan

dalam Db

set(Single.edit7,'String',

num2str(PindB))

Menampilkan hasil daya masukan

dalam dB bertipe number ke kotak

edit7 pada file Simulasi Single EDFA

kemudian mengkonversinya ke string

NF=str2num(get(Single.edit2,'Stri

ng'))


NF bertipe string dari kotak edit2



number

Br=str2num(get(Single.edit3,'Strin

g'))


Br bertipe string dari kotak edit3 pada

file Simulasi Single EDFA kemudian

mengkonversinya ke number

f=1.934e+14 frekuensi cahaya

h = 6.62607e-34 tetapan plank

Tabel 3.2 Penjelasan Sourcecode Output Single EDFA Link

Code Penjelasan

OSNRin=10^(OSNRdB/10) Mengubah OSNR dari bentuk

dB


num2str(OSNRin))

Menampilkan hasil OSNR

bertipe number ke kotak edit6

pada file Simulasi Single

EDFA kemudian

mengkonversinya ke string

F=10^(NF/10) Mengubah NF dari bentuk dB

set(Single.edit8,'String', num2str(F)) Menampilkan hasil F bertipe

number ke kotak edit8 pada

file Simulasi Single EDFA

kemudian mengkonversinya

ke string

G=F*h*f*Br Melakukan Perhitungan untuk

mendapatkan Gain

set(Single.edit9,'String', num2str(G)) Menampilkan hasil G bertipe




ke string

Pin=(10^(PindB/10))/1000 Mengubah Daya dari bentuk

dBm ke bentuk Watt

OSNROut=1/((1/OSNRin)+(G/Pin)) Melakukan Perhitungan untuk

mendapatkan OSNR


num2str(OSNROut))


bertipe number ke kotak

edit10 pada file Simulasi

Single EDFA kemudian


OSNROutdB=10*log10(OSNROut) Mengubah OSNR ke bentuk

dB


num2str(OSNROutdB))


bertipe number ke kotak

edit11 pada file Simulasi

Single EDFA kemudian


3.3.2 Two EDFA link

Tabel 3.3 Penjelasan Sourcecode Input Two EDFA Link

Code Penjelasan

Psource=str2num(get(Two.edit12,'

String'))


daya sumber bertipe string dari kotak

edit12 pada file Simulasi Single


ke number

Loss1=str2num(get(Two.edit13,'St

ring'))


loss bertipe string dari kotak edit13



number

OSNRdB1=str2num(get(Two.edit

1,'String'))


OSNR sumber bertipe string dari



ke number

PindB1=Psource-Loss1 Mendapatkan nilai Daya masukan

dalam dB

NF1=str2num(get(Two.edit2,'Strin

g'))





number

Br1=str2num(get(Two.edit3,'Strin

g'))





number



Tabel 3.4 Penjelasan Sourcecode Output Two EDFA Link

Code Penjelasan

OSNRin1=10^(OSNRdB1/10) Mengubah OSNR dari bentuk

dB

F1=10^(NF1/10) Mengubah NF dari bentuk dB

G1=F1*h*f*Br1 Melakukan Perhitungan

untuk mendapatkan Gain

set(Two.edit9,'String', num2str(G)) Menampilkan hasil G bertipe




ke string

Pin1=(10^(PindB1/10))/1000 Mengubah Daya dari bentuk

dBm ke bentuk Watt

OSNROut1=1/((1/OSNRin1)+(G1/Pin1)) Melakukan Perhitungan

untuk mendapatkan OSNR

OSNROutdB1=10*log10(OSNROut1) Mengubah OSNR ke bentuk

dB

Tabel 3.5 Penjelasan Sourcecode Output Two EDFA Link

Code Penjelasan

OSNRin2=OSNROut1

set(Two.edit6,'String',

num2str(OSNRin2))

Menampilkan hasil OSNR bertipe number

ke kotak edit6 pada file Simulasi Single

EDFA kemudian mengkonversinya ke

string

Gain1=str2num

(get(Two.edit14,'String'))

Mendapatkan input dari user berupa gain

bertipe string dari kotak edit14 pada file

Simulasi Single EDFA kemudian


Loss2=str2num(get(Two.edit1

5,'String'))

Mendapatkan input dari user berupa loss




PindB2=PindB1+Gain1-

Loss2

Pin2=(10^(PindB2/10))/1000 Mengubah Daya dari bentuk dBm ke

bentuk Watt

set(Two.edit7,'String', Menampilkan hasil daya masukan dalam

num2str(PindB2)) dB bertipe number ke kotak edit7 pada





num2str(F2))

Menampilkan hasil F2 bertipe number ke



string

G2=F2*h*f*Br1 Melakukan Perhitungan untuk

mendapatkan Gain


num2str(G2))

Menampilkan hasil G2 bertipe number ke



string

OSNROut2=1/((1/

OSNRin2)+(G2/Pin2))

Melakukan Perhitungan untuk

mendapatkan OSNR


num2str(OSNROut2))



EDFA kemudianmengkonversinya ke

string

OSNROutdB2=10*log10(OS

NROut2)

Mengubah OSNR ke bentuk dB


num2str(OSNROutdB2))




string

3.3.3 Three EDFA link

Tabel 3.6 Penjelasan Sourcecode Input Three EDFA Link

Code Penjelasan

Psource=str2num(get(three.ed

it12,'String'))

Mendapatkan input dari user berupa daya

sumber bertipe string dari kotak edit12

pada file Simulasi Single EDFA kemudian


Loss1=str2num(get(three.edit

13,'String'))





Gain1=str2num(get(three.edit

14,'String'))





Loss2=str2num(get(three.edit

15,'String'))





OSNRdB1=str2num(get(three

.edit1,'String'))


OSNR sumber bertipe string dari kotak

edit1 pada file Simulasi Single EDFA

kemudian mengkonversinya ke number

PindB1=Psource-Loss1 Mendapatkan nilai Daya masukan dalam

dB

NF1=str2num(get(three.edit2,'

String'))

Mendapatkan input dari user berupa NF




Br1=str2num(get(three.edit3,'

String'))

Mendapatkan input dari user berupa NF






Tabel 3.6 Penjelasan Sourcecode Perhitungan Three EDFA Link

Code Penjelasan

OSNRin1=10^(OSNRdB1/10) Mengubah OSNR dari

bentuk dB

F1=10^(NF1/10) Mengubah NF dari

bentuk dB



Pin1=(10^(PindB1/10))/1000 Mengubah Daya dari

bentuk dBm ke bentuk

Watt


untuk mendapatkan

OSNR

OSNROutdB1=10*log10(OSNROut1) Mengubah OSNR ke

bentuk dB

Tabel 3.7 Penjelasan Sourcecode Perhitungan Three EDFA Link

Code Penjelasan

OSNRin2=OSNROut1 Mengubah OSNR dari

bentuk dB

PindB2=PindB1+Gain1-Loss2

Pin2=(10^(PindB2/10))/1000 Mengubah Daya dari

bentuk dBm ke bentuk

Watt

F2=10^(NF1/10) Mengubah NF dari

bentuk dB




untuk mendapatkan

OSNR

OSNROutdB2=10*log10(OSNROut2) Mengubah OSNR ke

bentuk dB

Tabel 3.8 Penjelasan Sourcecode Output Three EDFA Link

Code Penjelasan

OSNRin3=OSNROut2

set(three.edit6,'String',

num2str(OSNRin3))




string

Gain2=str2num(get(three.edit

19,'String'))





Loss3=str2num(get(Simulasi_

3.edit20,'String'))





PindB3=PindB2+Gain2-

Loss3

Pin3=(10^(PindB3/10))/1000 Mengubah Daya dari bentuk dBm ke

bentuk Watt


num2str(PindB3))

Menampilkan hasil daya masukan dalam

dB bertipe number ke kotak edit7 pada





num2str(F3))

Menampilkan hasil F3 bertipe number ke



string

G3=F3*h*f*Br1 Melakukan Perhitungan untuk

mendapatkan Gain


num2str(G3))

Menampilkan hasil G3 bertipe number ke



string

OSNROut3=1/((1/

OSNRin3)+(G3/Pin3))

Melakukan Perhitungan untuk

mendapatkan OSNR


num2str(OSNROut3))



EDFA kemudianmengkonversinya ke

string

OSNROutdB3=10*log10(OS

NROut3)

Mengubah OSNR ke bentuk dB


num2str(OSNROutdB3))




string

3.3.4 N-EDFA link

Tabel 3.9 Penjelasan Sourcecode Input N-EDFA Link

Code Penjelasan

Psource=str2num(get(n_edfa. Mendapatkan input dari user berupa daya

edit14,'String')) sumber bertipe string dari kotak edit14

pada file Simulasi Single EDFA kemudian


Loss=str2num(get(n_edfa.edit

15,'String'))





OSNRdB=str2num(get(n_edf

a.edit1,'String'))


OSNR input bertipe string dari kotak edit1

pada file n_edfa kemudian


n=str2num(get(Simulasi_N.ed

it36,'String'))

mendapatkan input dari user berupa

jumlah edfa bertipe string dari kotak

edit36 pada file Simulasi_N kemudian


PindB=Psource-Loss rumus daya input edfa yang 1

set(n_edfa.edit7,'String',

num2str(PindB))

menampilkan hasil PindB bertipe number

ke kotak edit7 pada file n_edfa kemudian


NF=str2num(get(n_edfa.edit2

,'String'))

mendapatkan input dari user berupa Noise

Figure bertipe string dari kotak edit2 pada

file n_edfa kemudian mengkonversinya ke

number

Br=str2num(get(n_edfa.edit3,'

String'))


Bandwith kanal bertipe string dari kotak

edit3 pada file n_edfa kemudian




Gain=str2num(get(n_edfa.edit

16,'String'))

mendapatkan input dari user berupa Gain


Simulasi_N kemudian mengkonversinya

ke number

Tabel 3.10 Penjelasan Sourcecode Output N-EDFA Link

Code Penjelasan

OSNR1=10^(OSNRdB/10) mengkonversi OSNR yang awalnya dB ke

bilangan numerik


num2str(OSNR1))

menampilkan hasil OSNR1 bertipe

number ke kotak edit6 pada file

Simulasi_N kemudian mengkonversinya

ke string

F=10^(NF/10) mengkonversi Noise Figere ke noise

factor


num2str(F))

menampilkan hasil Noise factor bertipe

number ke kotak edit8 pada file n_edfa


G=F*h*f*Br rumus phasa


num2str(G))

menampilkan hasil phasa bertipe number

ke kotak edit9 pada file n_edfa kemudian


OSNR2=158.921+PindB-NF-

10*log10(Br)

rumus 1 buah edfa dalam dB

OSNR22=10^(OSNR2/10) mengkonversi OSNR 1 edfa yang awalnya

dB ke bilangan numerik

OSNRF=(OSNR1*(OSNR22)

^n)/(OSNR1+n*OSNR22)

rumus n buah edfa yang diterima di

receiver,OSNRF.note:OSNR

input/sumber dianggap tidak 0

OSNRFdB=10*log10(OSNR

F)

mengkonversi OSNRRF awalnya dB ke

bilangan numerik

set(n_edfa.edit11,'String', menampilkan hasil OSNRF bertipe

num2str(OSNRF)) number ke kotak edit11 pada file n_edfa



num2str(OSNRFdB))

menampilkan hasil OSNRFdB bertipe

number ke kotak edit11 pada file n_edfa


3.3.5 Raman + N EDFA link

Tabel 3.11 Penjelasan Sourcecode Penghitungan Raman dan N-EDFA Link

Code Penjelasan

Psource=str2num(get(n_edfa_

raman.edit10,'String'))

mendapatkan input dari user berupa daya

sumber bertipe string dari kotak edit10

pada file n_edfa_raman kemudian


Loss=str2num(get(n_edfa_ra

man.edit11,'String'))

mendapatkan input dari user berupa Loss


n_edfa_raman kemudian


OSNRdB=str2num(get(n_edf

a_raman.edit7,'String'))


OSNR input bertipe string dari kotak edit7

pada file n_edfa_raman kemudian


n=str2num(get(n_edfa_raman.

edit31,'String'))


jumlah edfa bertipe string dari kotak

edit31 pada file n_edfa_raman kemudian


PindB=Psource-Loss rumus daya input edfa yang 1

set(n_edfa_raman.edit2,'Strin

g', num2str(PindB))

menampilkan hasil PindB bertipe number

ke kotak edit2 pada file n_edfa_raman


NF=str2num(get(n_edfa_ram mendapatkan input dari user berupa Noise

an.edit9,'String')) Figure bertipe string dari kotak edit9 pada

file n_edfa_raman kemudian


Br=str2num(get(n_edfa_rama

n.edit8,'String'))


Bandwith kanal bertipe string dari kotak

edit8 pada file n_edfa_raman kemudian




NFr=str2num(get(n_edfa_ram

an.edit29,'String'))

Noise figur raman

L=str2num(get(n_edfa_raman

.edit28,'String'))

panjang lintasan raman

a=str2num(get(n_edfa_raman.

edit13,'String'))

loss raman per Km

Gain=str2num(get(n_edfa_ra

man.edit12,'String'))

mendapatkan input dari user berupa Gain




NFramaneq=NFr-(a*L) rumus NF raman ekuivalen,Note harus

bernilai minus,menurut buku yang diberi

pak eueung

set(n_edfa_raman.edit30,'Stri

ng', num2str(NFramaneq))

menampilkan hasil NF raman ekuivalen

bertipe number ke kotak edit30 pada file



OSNRin=10^(OSNRdB/10) mengkonversi OSNR yang awalnya dB ke

bilangan numerik


g', num2str(OSNRin))

menampilkan hasil OSNRin bertipe




F=10^(NF/10) mengkonversi Noise Figere ke noise

factor


g', num2str(F))

menampilkan hasil Noise factor bertipe




G=F*h*f*Br rumus phasa


g', num2str(G))

menampilkan hasil phasa bertipe number

ke kotak edit4 pada file n_edfa_raman


OSNR1=10^(OSNRdB/10) mengkonversi OSNR1/OSNRdB/OSNR

sumber yang awalnya dB ke bilangan

numerik

OSNRdB2=158.921+PindB-

NF-10*log10(Br)

rumus 1 buah edfa dalam dB

OSNR2=10^(OSNRdB2/10) mengkonversi OSNR 2 edfa yang awalnya

dB ke bilangan numerik

OSNRramandB=158.9+PindB

-NFramaneq-10*log10(Br)

rumus 1 buah OSNRraman dalam dB

OSNRraman22=10^(OSNRra

mandB/10)

mengkonversi OSNR raman ke numerik

OSNRF=(OSNR1*

OSNRraman22

*(OSNR2)^n)/(OSNR1+OSN

Rraman22+n*OSNR2)

rumus n buah edfa & 1 buah raman yang

diterima di receiver,OSNRF.note:OSNR

input/sumber dianggap tidak

OSNRFdB=10*log10(OSNR

F)

mengkonversi OSNRRF awalnya dB ke

bilangan numerik


g', num2str(OSNRF))

menampilkan hasil OSNRF bertipe





g', num2str(OSNRFdB))

menampilkan hasil OSNRFdB bertipe




BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari proses perancangan simulasi amplifier optik ini ada beberapa hal

yang dapat saya simpulkan :

1. Bahasa pemrograman MATLAB dapat digunakan untuk merancang

simulasi perhitungan optical amplifier menggunakan GUI dan syntax

program.

2. Untuk memperoleh hasil perhitungan optical amplifier, maka dibutuhkan

input dari parameter yang berpengaruh terhadap link. Nilai input

tergantung kepada standar yang kita masukan nilainya.

3. Penambahan EDFA pada optical amplifier ke saluran serat optik, terjadi

penambahan ASE noise dalam jumlah kecil ke dalam sistem. Meskipun

begitu, noise tersebut akan diamplifikasi oleh amplifier. Hal ini bisa

mengakibatkan OSNR dari saluran optik kurang dari batas minimal yang

diharapkan penerima sehingga nilai OSNRnya berkurang.

4. Penambahan Raman amplifier menghasilkan noise figure yang rendah dan

meningkatkan gain sinyal yang baik dan tetapi juga meningkatkan

spontaneous emission (ASE) noise.

5. Simulasi perhitungan N-EDFA, N-EDFA dan Raman tidak memiliki

keterbatasan dalam penghitungan sehingga tidak terdapat batasan jumlah

dalam penggunaan EDFA di suatu link.

6. Simulasi perhitungan yang telah dirancang, dapat bekerja dengan baik

setelah dilakukan pengujian dan lebih efisien dibandingkan kalkulasi

perhitungan secara manual.

7. Simulasi perhitungan yang telah dirancang, dapat diimplementasikan

untuk menghitung parameter pada optical amplifier.

8. Parameter-parameter link yakni OSNRout, noise factor dapat diperoleh

nilainya dengan cepat menggunakan simulasi perhitungan optical

amplifier yang telah dirancang.

9. Simulasi perhitungan ini dapat digunakan untuk penghitungan OSNR pada

link yang terdapat 1 buah EDFA, 2 buah EDFA, 3 buah EDFA, N-EDFA,

Raman dan N-EDFA dimana program ini tersiri dari menu utama dan sub

menu yang dapat dipilih oleh user.

4.2 Saran

Ada beberapa saran dari penulis, yakni :

1. Simulasi perhitungan ini hanya dapat digunakan untuk parameter optical

amplifier. Untuk lebih lengkap dapat dirancang simulasi perhitungan

optical link budget yang lebih banyak parameter-parameternya.

2. Simulasi perhitungan ini dapat juga dirancang dengan software Visual

Basic dan Java.

3. Simulasi perhitungan ini dapat dibuat dalam bentuk hardware, tetapi

membutuhkan ilmu dan biaya yang lebih mengenai perancangan hardware

tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Bob Chomycz, ” Planning Fiber Optic Networks “ Enginnering,Inc. 2008

Mc Graw Hill, “Fiber Optics installer’s field manual” Companies,Inc. 2009

Dr. Ing, Eueung Mulyana, “ IP-Based Infrastructure and Optical Network”,

ITB. 2010/2011.

www.google.com

www.wikipedia.com

http://www.wikipedia.com/

http://www.google.com/

simulation fiber optic networks edfa

Documents