Upload
others
View
34
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN SKRIPSI
ANALISIS UNJUK KERJA MODULASI DIGITAL PADA MODULASI
OPTIS EKSTERNAL DENGAN DIRECT DETECTION PADA SISTEM
LINK RADIO OVER FIBER
PERFORMANCE ANALYSIS OF DIGITAL MODULATION USING
OPTICAL EXTERNAL MODULATION WITH DIRECT DETECTION ON
RADIO OVER FIBER LINK
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Teknik Program Studi Teknik Telekomunikasi
Sekolah Tinggi Teknologi Telematika TelkomPurwokerto
Disusun oleh:
SATMELYNA BR GINTING
13101074
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEMKOMUNIKASI
SEKOLAH TINGGI TEKNIK TELEKOMUNIKASI TELKOM
PURWOKERTO
2017
LAPORAN SKRIPSI
ANALISIS UNJUK KERJA MODULASI DIGITAL PADA MODULASI
OPTIS EKSTERNAL DENGAN DIRECT DETECTION PADA SISTEM
LINK RADIO OVER FIBER
PERFORMANCE ANALYSIS OF DIGITAL MODULATION USING
OPTICAL EXTERNAL MODULATION WITH DIRECT DETECTION ON
RADIO OVER FIBER LINK
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Teknik Program Studi Teknik Telekomunikasi
Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto
Disusun oleh:
SATMELYNA BR GINTING
13101074
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEMKOMUNIKASI
SEKOLAH TINGGI TEKNIK TELEKOMUNIKASI TELKOM
PURWOKERTO
2017
ii
13101074 iii
13101074 iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena rahmat dan
barokah-Nya lah penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul
“ANALISIS UNJUK KERJA MODULASI DIGITAL PADA MODULASI
OPTIS EKSTERNAL DENGAN DIRECT DETECTION PADA SISTEM LINK
RADIO OVER FIBER”. Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan
segenap pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis baik berupa
dukungan moral maupun material. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Allah S.W.T dan Nabi Muhammad SAW.
2. Ayah dan Ibu serta kedua abang dan Adek saya yang selalu
memberikan do’a nasihat dan motivasi yang tiada henti bagi penulis.
3. Bapak Fauza Khair, S.T., M. Eng. selaku dosen pembimbing I atas
waktu dan kesempatan yang telah diberikan untuk mengarahkan dan
membimbing penulis dengan penuh kesabaran dan ketulusan dalam
penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Muntaqo Alfin Amanaf, S.ST., M.T selaku dosen pembimbing
II atas waktu dan kesempatan yang telah diberikan untuk
mengarahkan dan membimbing penulis dengan penuh kesabaran dan
ketulusan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Para Dosen Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Sekolah Tinggi
Teknologi Telematika Telematika Telkom Purwokerto yang telah
memberikan bekal ilmu kepada penulis.
6. UKM Manggala, tercinta untuk Manggala X ST3Telkom yang telah
memberikan ukiran kenangan yang takterhingga kisahnya baik suka
maupun duka, telah menjadi keluarga selama masa studi di ST3Telkom
Purwokerto.
7. Teuku Maulana Andrean Kautsar S.ST yang selalu mengingatkan dan
memberi semangat serta doa untuk menyelesaikan studi di ST3Telkom
Purwokerto.
8. Teman-teman anak medan Dicky, Bahari, Aleng, Aziz, Lumpur,
Benny, Aulia, Doni, Putra, Ramos, Abi, Irma, dan Sera yang selalu
memberikan semangat penulis dalam mengerjakan skripsi ini. Cepat
menyusul buat yang belum sidang.
9. Kepada sahabat Irma dan Diah yang selalu memberikan semangat
serta dukungan kepada penulis dalam mengerjakan skripsi ini.
13101074 v
10. Rekan-rekan seperjuangan mahasiswa S1 Teknik Telekomunikasi 2013
yang selalu membantu dan saling berbagi ketika dalam keadaan susah
maupun senang.
11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Laporan Skripsi ini masih jauh
dari sempurna, untuk itu semua jenis saran, kritik dan masukan yang bersifat
membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat
memberikan manfaat dan memberikan wawasan tambahan bagi para pembaca
dan khususnya bagi penulis sendiri.
Purwokerto, 1 Agustus 2017
Satmelyna Br Ginting
NIM : 13101074
13101074 vi
13101074 vii
ABSTRAKSI
RoF merupakan suatu proses pengiriman sinyal radio melalui kabel
serat optik. Teknik multiplexing yang digunakan yaitu Orthogonal Frequency
Division Multiplexing (OFDM). OFDM meruapkan teknik pentransmisian data
berkecepatan tinggi dengan menggunakan beberapa sinyal pembawa secara
parallel dalam pemodulasian dimana pengguna 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 dan bandwidth yang besar.
Penelitian ini dilakukan dengan cara perancangan skema jaringan OFDM-RoF
dengan menggunakan modulasi eksternal pada mekanisme up-conversion,
metode deteksi langsung pada mekanisme down-conversion dan menggunakan
modulasi 4-QAM, 16-QAM QPSK, 8-PSK dan 16-PSK, dengan menggunakan
software OptiSystem 14.1. Penelitian ini fokus terhadap analisis unjuk kerja
modulasi digital pada modulasi eksternal dengan direct detection menggunakan
daya 0 dBm dan panjang fiber 10 km, 30 km, dan 50 km dan dilakukan analisis
terhadap bentuk konstelasi sinyal. Untuk mengetehui performa kinerja yang baik
didapatkan nilai amplitude pada konstelasi sinyal sebesar 18.6158a.u dengan 4
QAM untuk jarak 10 km dan nilai amplitude tertinggi pada konstelasi sinyal
yaitu modulasi 16 QAM dengan nilai amplitude sebesar 54.50 a.u. Pada
Perbandingan daya terima dengan jarak 10 km modulasi 4-QAM sebesar 80.431
dBm pada QPSK sebesar 77.697 dBm pada 8-PSK 77.417 dBm dan yang
memperoleh daya output tertinggi yaitu modulasi 16-QAM dengan daya sebesar
85,479 dBm. Semakin tinggi modulasi yang digunakan maka daya yang
dikeluarkan juga semakin tinggi dan semakin panjang fiber length yang
digunakan maka akan dapat menyebabkan terjadinya noise dimana semakin
panjang fiber yang digunakan nilai amplitude berkurang.
Kata kunci : RoF, OFDM, Direct detection, konstelasi sinyal, spektrum sinyal,
dan OptiSystem 14.1
13101074 viii
ABSTRACT
RoF is a process of transmitting radio signals through fiber optic cables.
Multiplexing technique used for bandwidth efficiency in data transmission
process, one of them is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).
OFDM is a technique of transmitting high-speed data by using some carrier
signals parallel in the modulation. This research is done by designing OFDM-
RoF network scheme by using external modulation on up-conversion mechanism,
direct detection method on down-conversion mechanism and using 4-QAM, 16-
QAM QPSK, 8-PSK and 16-PSK modulation, with Using OptiSystem 14.1
software. This study focuses on digital modulation performance analysis on
external modulation with direct detection using 0 dBm power and fiber length of
10 km, 30 km, and 50 km and analysis of spectral form and signal constellation.
To knowing a good performance, the amplitude value of signal constellation is
18.6158a.u with 4 QAM for 10 km distance and the highest amplitude value in
signal constellation that is 16 QAM modulation with amplitude value of 54.50
a.u. At Comparison of receive power with a distance of 10 km 4-QAM modulation
of 80,431 dBm at QPSK of 77 697 dBm at 8 PSK 77.417 dBm and which obtained
the highest output power of 16-QAM modulation with power of 85.479 dBm.
Higher the modulation used will issuing more power output.
Keywords : ROF, OFDM, Direct detection, constellation signal, OptiSystem
14.1
13101074 ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN............................................................. ......... iii
KATA PENGANTAR. ................................................................................ iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN AKADEMIS ...................vi
ABSTRAK............................................................................................... ..... vii
ABSTRACT ............................................................................................. viii
DAFTAR ISI ...................................................................................... ........ ..ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xii
DAFTAR TABEL ................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG ............................................................ . 1
1.2. RUMUSAN MASALAH ................................................... ..... 2
1.3. BATASAN MASALAH ..................................................... ...... 2
1.4. TUJUAN PENULISAN......................................... .. ...................3
1.5. MANFAAT PENULISAN ....................................................... 3
1.6. METODOLOGI PENELITIAN .............................................. . 3
1.7. SISTEMATIKA PENULISAN ...................................... . ...........4
BAB II DASAR TEORI
2.1. KEASLIAN PENELITIAN ............................... ..................... 5
2.2. RADIO OVER FIBER ..... ..... ......................................................6
2.2.1 Topologi Jaringan RoF ................................................. 11
2.3.ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING
(OFDM) .................................................................................... ...... 13
2.4. MODULASI ............................... .......................................... 18
2.4.1. Modulasi Digital QAM............................ ...................... 20
2.4.2. Modusi 4 QAM ............................................................. 20
2.4.3. Modusi 16 QAM ............................ .............................. 21
2.4.3. Modusi QPSK ............................ .................................. 22
2.4.4. Modusi 8 PSK ............................ .................................. 22
2.4.5. Modusi 16 PSK ............................ ................................ 23
2.5. LOW PASS CONSINE FILTER ............................................. 24
2.6. LASER ............................... ................................................. 24
2.6.1 Dioda Laser ................................................................... 24
2.6.2 CW Laser ...................................................................... 26
2.6.3 Linewidth ....................................................................... 26
2.7. DVB-C (Digital Video Broadcasting Cable)..............................27
2.8 LiNb-MZM MODULATOR............................... ....................... 28
2.9. PENERIMA OPTIK ............................... .............................. 29
2.10. EXTERNAL MODULATION ............................... ............... 29
13101074 x
2.10.1 Electro-absorption Modulator ..................................... 30
2.10.2 Electro-optic Modulator .............................................. 31
2.11. OPTICAL DIRECT DETECTION ............................... ......... 33
2.12. SINGLE MODE FIBER ........................................................ 34
2.13. OPTISYSTEM 14.1 ............................................................... 35
2.14. KONSTELASI SINYAL ...................................................... 35
2.15. AMPLITUDO ...................................................................... 35
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. FLOWCHART PROSES PENGERJAAN ............................... 37
3.2. PERANCANGAN SISTEM ................................................... 38
3.3. PARAMETER SIMULASI .................................................... 41
3.4.SKENARIO PENELITIAN..................................................... 42
3.4.1 Pengaruh variasi modulasi terhadap daya 0 dBm ........... 43
3.4.2 Skenario Pengambilan Data ........................................... 44
3.5. SKEMA JARINGAN ............................................................. 45
3.5.1. RF-OFDM Transmitter ............................ ..................... 46
3.5.2. RF-to Optical Up-Converter ............................ ............. 46
3.5.3. Optical Link .................................................................. 46
3.5.4. Optical to RF-Down Converter ............................ ......... 47
3.5.5. RF-OFDM Receiver ...................................................... 47
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. PERFORMANSI BENTUK KONSTELASI SINYAL
TERHADAP 4-QAM ................................................................... 49
4.2. PERFORMANSI BENTUK KONSTELASI SINYAL
TERHADAP 16-QAM.................................................................. 50
4.3. PERFORMANSI BENTUK KONSTELASI SINYAL
TERHADAP QPSK ...................................................................... 53
4.4. PERFORMANSI BENTUK KONSTELASI SINYAL
TERHADAP 8-PSK ..................................................................... 53
4.5. PERFORMANSI BENTUK KONSTELASI SINYAL
TERHADAP 16-PSK ................................................................... 54
4.6. PERFORMANSI KONSTELASI SINYAL M-QAM DAN M-
PSK DENGAN PANJANG FIBER 10 KM, 30 KM DAN 50 KM . 55
4.7. PERFORMANSI LINK BUDGET M-QAM DAN M-PSK
MENGGUNAKAN POWER 0 dBm ............................................. 58
4.7.1. Modulasi M-QAM dan M-PSK ..................................... 58
4.7.2. Pengaruh Modulasi terhadap Power Link Budget dengan
Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km. ...................................... 65
BAB V PENUTUP
5.1. KESIMPULAN ...................................................................... 71
5.2. SARAN ................................................................................ 71
DAFTAR PUSTAKA ............................................................... ................ 73
13101074 xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Pentransmisisan Radio over Fiber ............................. 7
Gambar 2.2 Hardware pada CO dan BS dalam Sistem HFR untuk
Downstream Transmisi Sinyal Baseband-over-Fiber ................................. 8
Gambar 2.3 Hardware pada CO dan BS dalam Sistem HFR untuk
Downstream Transmisi Sinyal IF-over-Fiber ............................................. 8
Gambar 2.4 Hardware pada CO dan BS dalam Sistem HFR untuk
Downstream Transmisi Sinyal RF-over-Fiber ........................................... 9
Gambar 2.5 Topologi Jaringan RoF ......................................................... 12
Gambar 2.6 Sistem RoF Secara Umum .................................................... 13
Gambar 2.7 Konsep Teknik Multicarrier ................................................. 14
Gambar 2.8 Blok Diagram OFDM ........................................................... 15
Gambar 2.9 Spektrum Multicarrier (a) Tidak overlap (b) Overlap
orthogonal ................................................................................................. 17
Gambar 2.10 Ilustrasi penambahan guard interval dengan cyclic prefix ... 18
Gambar 2.11 Konstelasi Sinyal 4-QAM ................................................... 21
Gambar 2.12 Blok Diagram Pemancar 16-QAM ...................................... 21
Gambar 2.13 Konstelasi 16-QAM ............................................................ 22
13101074 xii
Gambar 2.14 Konstelasi Sinyal 8-PSK ..................................................... 23
Gambar 2.15 Struktur Dasar Laser ..............................................................25
Gambar 2.16 MZ Modulator Transmittance Function .................................28
Gambar 2.17 Penyerapan Fungsi Transfer Tegangan untuk Electro-
absorption Modulator ...................................................................................31
Gambar 2.18 Prinsip Modulasi dari Modulator Mach-Zehnder ....................32
Gambar 2.19 receivers untuk direct detection .............................................35
Gambar 2.20 Single Mode Fiber .................................................................35
Gambar 2.21 Amplitude ..............................................................................35
Gambar 3.1 Langkah Pelaksanaan Penelitian ..............................................37
Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Model Sistem ................................38
Gambar 3.3 Model Sistem Point to Point ....................................................39
Gambar 3.4 Blok Diagram Model EM-DD Sistem OFDM-Radio over
Fiber ............................................................................................................40
Gambar 3.5 Model Jaringan OFDM-Radio over Fiber pada
OptiSystem 14.1............................................................................................45
Gambar 3.6 Tampilan Simulasi RF-OFDM Transmitter
.....................................................................................................................46
Gambar 3.7 Tampilan Simulasi RF to Optical Up-Converter (RTO) ...........46
Gambar 3.8 Tampilan Simulasi Optical Link ...............................................47
Gambar 3.9 Tampilan Simulasi Optical to RF Down-Converter (OTR) ......48
Gambar 3.10 Tampilan Simulasi RF-OFDM Receiver ................................48
Gambar 4.1 Input konstelasi sinyal 4-QAM ................................................49
Gambar 4.2 Input konstelasi sinyal 16-QAM ..............................................51
Gambar 4.3 Input konstelasi sinyal QPSK ...................................................52
Gambar 4.4 Input konstelasi sinyal 8-PSK ..................................................53
Gambar 4.5 Input konstelasi sinyal 16-PSK ................................................55
Gambar 4.6 Spectrum Analyzer pada Output OFDM ..................................59
Gambar 4.7 Spectrum Analyzer pada Output Optical Fiber ........................59
Gambar 4.8 Spectrum Analyzer pada Output Optical Filter ........................59
Gambar 4.9 Spectrum Analyzer pada Output Loop Control ........................61
Gambar 4.10 Spectrum Analyzer pada Output Photodetector PIN ..............64
Gambar 4.11 Spectrum Analyzer pada Output Demodulator .......................64
Gambar 4.12 Grafik Nilai Daya Output pada Bagian Optical Link dengan
Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ......................................................65
Gambar 4.13 Grafik Nilai Power Output Optical Filter dengan Panjang
Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ...................................................................66
Gambar 4.14 Grafik Nilai Power Output Loop Control dengan Panjang
13101074 xiii
Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ...................................................................67
Gambar 4.15 Grafik Nilai Photodetector PIN dengan Panjang Fiber
10 km, 30 km, dan 50 km .............................................................................68
Gambar 4.16Grafik Nilai Demodulator dengan Panjang Fiber
10 km, 30 km, dan 50 km .............................................................................69
13101074 xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Keaslian Penelitian ......................................................................5
Tabel 2.2Perbedaan Efisiensi Bandwith Untuk Modulasi QPSK, 8PSk,
16QAM .......................................................................................................23
Tabel 2.3 Features yang tersedia pada DVB-C ...........................................27
Tabel 3.1 Parameter OFDM ........................................................................41
Tabel 3.2 Parameter CW Laser ....................................................................41
Tabel 3.3 Parameter LiNb MZ Modulator ....................................................42
Tabel 3.4 Parameter optical fiber ................................................................42
Tabel 3.5 Parameter optical amplifier .........................................................42
Tabel 3.6 Parameter photodetector PIN .......................................................42
Tabel 3.7 Parameter daya input dan modulasi .............................................43
Tabel 3.8 Parameter panjang serat optik ......................................................43
Tabel 3.9 Parameter Skenario Pengambilan data .........................................44
Tabel 4.1 Output sinyal konstelasi 4-QAM ..................................................50
Tabel 4.2 Output sinyal konstelasi 16-QAM ................................................51
Tabel 4.3 Output sinyal konstelasi QPSK .....................................................52
Tabel 4.4 Output sinyal konstelasi 8 PSK.....................................................54
Tabel 4.5 Output sinyal konstelasi 16 PSK ...................................................55
Tabel 4.6 Perbandingan keseluruhan konstelasi sinyal pada modulasi
M-QAM dan M-PSK pada daya 0 dBm dengan panjang fiber
10 km, 30 km, dan 50 km. ............................................................................57
Tabel 4.7 Nilai Daya Output pada bagian Optical Length Fiber untuk
Variasi modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada
Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ......................................................65
Tabel 4.8 Nilai Daya Output pada bagian Optical Fiter untuk Variasi
modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada Panjang
Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km. ...................................................................66
Tabel 4.9 Nilai Daya Output pada bagian Loop Control untuk Variasi
modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada Panjang
Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ....................................................................67
Tabel 4.10 Nilai Daya Output pada bagian Photodetector PIN untuk
Variasi modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada
Panjang Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ......................................................68
Tabel 4.11 Nilai Daya Output pada bagian Demodulator untuk Variasi
modulasi dengan CW Laser Power Input sebesar 0 dBm pada Panjang
Fiber 10 km, 30 km, dan 50 km ....................................................................69
13101074 xv