Disusun Oleh:
- Akhmad Hambali, School of Electrical Engineering, Telkom University, [email protected]
- Albert Manuel Simbolon, School of Electrical Engineering, Telkom University, [email protected]
- Avenuto Detantra, School of Electrical Engineering, Telkom University, [email protected]
- Joses Steven Tarigan, School of Electrical Engineering, Telkom University, [email protected]
- Ki Agus Farhan, School of Electrical Engineering, Telkom University, [email protected]
- Muhammad Rizki Randy Pratama, School of Electrical Engineering, Telkom University, [email protected]
Abstrak – Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) adalah sebuah amplifier optik yang digunakan untuk mengkompensasi hilangnya sinyal dalam komunikasi optik jarak jauh. EDFA dapat memperkuat beberapa sunyal optik secara bersamaan, dan dapat dikombinasikan dengan teknologi WDM. Paper ini membahas tentang pengaruh EDFA pada NG-PON2. NG-PON2 merupakan perkembangan dari PON yang terbaru hingga saat ini. NG-PON2 hadir dengan bandwidth besar, kecepatan yang tinggi dan tingkat keamanan jaringan yang sangat baik untuk mendukung kebutuhan telekomunikasi masa depan. Pengujian berdasarkan studi sebelumnya dengan simulasi menggunakan gainmaster amplifier design software. Hal ini diperlukan untuk mendapatkan hasil gain, dan noise figure yang diinginkan. Hasil tersebut kemudian dianalisis dan kemudian menjadi sebuah kesimpulan.
Kata Kunci – Erbium Doped Fiber Amplifier, NG-PON2, Gain, Noise Figure.
I. Pendahuluan
Peningkatan kebutuhan pelanggan terhadap data saat ini adalah hal penting yang harus dipenuhi oleh sistem komunikasi berbasis optik. Passive Optical Network (PON) merupakan teknologi alternatif pengganti tembaga untuk narrowband dan broadband, namun tetap dapat diintegrasikan dengan tembaga (copper) [1]. Perbedaan yang paling terlihat dari tiap tipe dari generasi PON adalah pada laju bit upstream/downstream-nya yang semakin cepat. NG-PON2 lahir untuk memenuhi kebutuhan data yang memiliki kecepatan upstream 10 Gbps dan downstream hingga 40 Gbps [2]. Selain itu yang membedakan antara NG-PON2 dengan generasi PON sebelumnya adalah pada Optical Line Terminal (OLT) dan Optical Network Unit (ONU) serta menggabungkan OLT menjadi satu kanal [3].
Dalam implementasinya, diperlukan insfrastruktur yang besar dan membutuhkan biaya tinggi. EDFA hadir dalam Teknologi WDM yang dapat meningkatkan kapasitas jaringan optik tanpa mempengaruhi biaya. EDFA digunakan dalam jaringan optik sebagai penguat, channel, dan power yang memberikan penguatan multi saluran pada cross talk yang tidak signifikan. Dalam EDFA biasa, efisiensi Gain optimal selalu disertai dengan kompromi dalam noise figure dengan nilai jauh di atas batas kuantum [4].
II. Dasar Teori
NG-PON2 adalah sistem PON dengan kapasitas downlink 40 Gbps dan uplink 10 Gbps, serta mengimplementasikan rangkaian protokol yang ditentukan dalam seri Rekomendasi ITU-T G.989. Sistem NG-PON2 terdiri dari satu set channel TWDM dan / atau satu set channel WDM PtP. Spesifikasi dapat dilihat pada Tabel 1 [5]. Dibandingkan dengan generasi PON yang lama, perbedaanya terletak di OLT atau ONU yang transmitter dan receivernya dapat di tuning pada 10 Gbps atau 2,5 Gbps [3].
Tabel 1. Spesifikasi NG-PON2 [5]
| Item | Specification | Remark |
| Optical Fiber | Compliant ITU-T G.652 | ITU-T G.657 |
| Line Rate | UL 10 Gbps, DL 10 Gbps UL 2.5 Gbps, DL 10 Gbps UL 2.5 Gbps, DL 2.5 Gbps | – |
| Split Ratio | At least 1:256 | UL 10 Gbps, DL 40 Gbps, 20 km, 1:64 UL 10 Gbps, DL 10 Gbps, 40 km, 1:32 UL 2.5 Gbps, DL 2.5 Gbps, 40 km, 1:32 |
| Max physical transmission reach | At least 40 km | At least 60km, with passive outside plant |
| Max differential transmission reach | At least 40 km | – |
| Max differential logical reach | At least 20 km | Optionally 40 km |
Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) adalah amplifier fiber optik yang paling penting dalam komunikasi jarak jauh. Penggunaan EDFA memungkinkan untuk memperpanjang jarak transmisi dan kapasitas. Hal ini dikarenakan EDFA dapat memberikan efisiensi dalam memperkuat cahaya di daerah panjang gelombang 1,5-m, di mana serat memiliki loss minimum [6]. EDFA bekerja dengan mendoping Erbium ke serat optik untuk memperkuat kemampuan menyerap serat optik, dari 980-1400 nm menjadi 400-1600 nm. Erbium juga merupakan elemen praktis terbaik yang akan diolah menjadi serat optik. Tautan Optik Sinyal RF Sumber Optik Modulator Eksternal Fotodetektor dengan panjang gelombang kerja 1550 nm [7]. Gambar 2 menunjukkan konfigurasi dasar EDFA.
III. Pembahasan
Pada Gambar 2 menunjukkan model simulasi EDFA menggunakan single pumping dengan wavelength 980nm. Model sistem dimulai dari ITU source, isolator bersamaan dengan 980 pump, dilanjutkan probe dan WDM. Probe langsung bertemu ditujuan, sedangkan WDM perlu melalui Erbium Fiber dan filter sebelum menuju titik akhir.
Pada Gambar 3 menunjukkan model simulasi EDFA menggunakan single pumping dengan wavelength 1480nm. Model sistem dimulai dari ITU source, isolator bersamaan dengan 1480 pump, dilanjutkan probe dan WDM. Probe langsung bertemu ditujuan, sedangkan WDM perlu melalui Erbium Fiber dan filter sebelum menuju titik akhir.
IV. Analisis Dan Implementasi
Dalam melakukan penguatan, EDFA dipengaruhi oleh panjang kabel fiber optic yang terkotori atau ter-dopping oleh atom Erbium dan daya dari pump laser. Diperlukan suatu simulasi agar penguatan EDFA dapat optimal dan noise figure dapat dikendalikan dengan baik yang menghasilkan nilai SNR terbaik. Pada [4] telah dilakukan uji coba dengan menggunakan EDFA sepanjang 10m, 50m, dan 120m dengan pumping pada panjang gelombang 980nm dan 1480nm. Blok diagram yang akan disimulasikan dapat dilihat pada Gambar 1 terdiri dari sumber input, isolator, EDFA, WDM, pumping source dan isolator. Model sistem yang digunakan adalah single pump dengan variasi daya 0,22W; 0,62W; dan 1W.
Tabel 2. Hasil Simulasi EDFA dengan Panjang 10m
Tabel 3. Hasil simulasi EDFA dengan Panjang 50m
Tabel 4. Hasil simulasi EDFA dengan Panjang 120m
V. Kesimpulan
Hasil yang telah diraih pada simulasi EDFA dengan single pump pada panjang gelombang 980nm dan 1480nm didapatkan nilai gain yang baik dengan noise figure yang dapat diredam. Gain terbesar yang dapat dihasilkan adalah pada konfigurasi EDFA dengan panjang fiber 10m dengan pumping power 1W pada panjang gelombang 980nm.
VI. References
[1] Akhmad Hambali. “Jaringan Akses (GPON dan GEPON)”. Telkom University, Bandung, 2014.
[2] Putra, A, R, O., Hambali, A., Pamukti, B., “Pengujian Dan Simulasi Hybrid Coarse Wavelength Division Multiplexing/Time Division Multiplexing-Passive Optical Network (CWDM/TDM-PON) Pada Next Generation Passive Optical Network Stage-2 (NG-PON2)”. e-Proceeding of Engineering: Vol.4, No.3. Telkom University, Bandung, 2017.
[3] Notonegoro, M. P., Hambali A., Pamukti B., “Pengaruh Efek Nonlinear Pada Jaringan NG PON2 Menggunakan Media Transmisi Highly Nonlinear Fiber”. e-Proceeding of Engineering: Vol.6, No.2. Telkom University, Bandung, 2019.
[4] S. Semmalar, Poonkuzhali and P. Devi, “Optimized Gain EDFA of different Lengths with an influence of Pump power,” in 2011 International Conference on Electronics, Communication and Computing Technologies, Pauls Nagar, India, 2011.
[5] ITU-T G.989.1, “40-Gigabit-capable passive optical networks 2 (NG PON2): General Requirements,” 2013.
[6] Aldouri, Y, M., Mahdi, M., Saeed, A, M., “EDFA Gain Evaluation in WDM Transmitting System of the Free Space Optics FSO”. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences (ASRJETS). Volume 54, No 1, pp 122-130. 2019.
[7] Christine, M., Hambali, A., Sujatmoko, C., “Performance Analysis of Radio Over Fiber Network For Indoor Telecommunication Application”. Telkom University, Bandung., 2020.
[8] “How to Place EDFA For DWDM Distance Extension?” [Online]. Available: medium.com/@ivyhtfuture/how-to-place-edfa-for-dwdm-distance-extension-40d57c5f5df6. [Accessed 16 February 2020].
Leave a Reply