J OURNAL OF T ELECOMMUNICATION , E LECTRONICS , AND C ONTROL E NGINEERING (JTECE) ISSN: 2654-8275 (O NLINE ) JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 50-55, J AN 2021 DOI: 10.20895/ JTECE . V 3 I 1.148
Analisis Performansi Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) Penguat EDFA – SOA Link Jawa – Bali Menggunakan Optisystem
The Performance Analysis of Java – Bali Link Submarine Cable Communication System EDFA – SOA Amplifier by Optisystem
Andhara Ersa Tarayana 1, *, Imam Muhammadi Pradono Budi 2 , Dadiek Pranindito 3 .
1,2,3 Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, Institut Teknologi Telkom Purwokerto Jl.D.I.Panjaitan, No. 128, Purwokerto 53147, Jawa Tengah, Indonesia
1, *Penulis korespondensi: 16101158@ittelkom-pwt.ac.id
2 imam@ittelkom-pwt.ac.id, 3 dadiek@ittelkom-pwt.ac.id
Abstrak
Sistem Komunikasi Kabel Laut ( Submarine Cable Communication System ) merupakan komunikasi backbone yang digelar  di  bawah  laut  yang  digunakan  untuk  menghubungkan  jaringan  antar  pulau    maupun  antar  negara. Teknologi  DWDM (Dense  Wavelength  Division  Multiplexing) dapat  mendukung  untuk  melakukan  komunikasi jarak jauh. Repeater berfungsi untuk mengurangi dampak loss , sehingga pada sisi detektor sinyal dapat dideteksi dengan baik. Penguat EDFA ( Erbium Doped Fiber Amplifier ) dan penguat Semiconductor Optical Amplifier (SOA) dapat  meminimalkan  dampak loss dengan  mengurangi  kerugian  dan  menambah  keuntungan  pada  masing  – masing  penguat.  Penguat  EDFA  ( Erbium  Doped  Fiber  Amplifier )  merupakan  penguat  optik  yang  dapat  bekerja pada  panjang  gelombang  1550  nm  yang  memberikan  penguatan  terhadap  sinyal input yang  melewatinya  yang diberi doping unsur erbium (Er).  Penguat  SOA  merupakan  penguat  optik  yang  memanfaatkan  rongga  atau ruangan cavity untuk  penguatan  cahaya.  Dengan  menggunakan  konfigurasi branching  unit serta  konfigurasi penguat repeaterless , repeatered , dan parallel in-line dan software optisystem 7.0 dengan parameter keandalan sistem seperti Q-factor , Bit Error Rate , Power Receiver , dan Signal to Noise Ratio dengan variasi daya (0 dBm, 2 dBm,  4  dBm,  6  dBm,  8  dBm)  pada frequency 100  GHz  untuk  10  kanal.  Hasil  terbaik  pada  parameter Q-Factor terdapat pada konfigurasi Repeatered EDFA – SOA bernilai 15.928, parameter BER pada konfigurasi Parallel in- line bernilai 5.87 x 10-057, parameter power receiver pada konfigurasi Parallel in-line bernilai -10.319 dBm, dan SNR  pada  konfigurasi Parallel  in-line bernilai  42.713  dB.  Sehingga  pada  penelitian  ini  dari  nilai  terbaik  yang diperoleh terdapat pada konfigurasi Parallel in-line . Sedangkan rata – rata terbaik pada konfigurasi Repeatered EDFA.
Kata Kunci : Optical amplifier , Repeatered , Repeaterless , Parallel in-line, Submarine cable .

## Abstract
The Submarine Cable Communication System is a communication backbone held under the sea, which is used to connect networks between islands and countries. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) technology can  support  long-distance  communication.  Repeater  reduces  the  impact  of  loss  so  that  the  signal  can  be appropriately  detected  on  the  detector  side.  An  EDFA  (Erbium-Doped  Fiber  Amplifier)  amplifier  and  a Semiconductor  Optical  Amplifier  (SOA)  amplifier  can  minimize  the  impact  of  loss  by  reducing  losses  and increasing the gain on each amplifier. The EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) amplifier is an optical amplifier that can work at a wavelength of 1550 nm, which amplifies the input signal that passes through it, which is doped with erbium (Er) elements. SOA amplifier is an optical amplifier that utilizes a cavity or cavity to amplify light. By using  the  branching  unit  configuration  as  well  as  repeaterless,  repeatered,  and  parallel  in-line  amplifier
A. E. T ARAYANA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 50-55, J AN 2021
configurations  and  optisystem  7.0  software with  system  reliability  parameters such  as  Q-factor,  Bit  Error Rate, Power Receiver, and Signal to Noise Ratio with power variations (0, 2, 4, 6, and 8 dBm) at a frequency of 100 GHz for 10 channels. The best results on the Q-Factor parameter are in the Repeatered EDFA – SOA configuration with a  value  of  15.928,  the  BER  parameter  in  the  Parallel  in-line  configuration  of  5.87  x  10-057,  the  power  receiver parameter  in  the  Parallel  in-line  configuration  of  -10.319  dBm,  and  SNR  in  the  configuration  Parallel  in-line  is 42,713 dB. So in this study, the best value obtained is in the Parallel in-line configuration. In comparison, the best average is in the Repeatered EDFA configuration.
Keywords : Optical Amplifier, Repeatered, Repeaterless, Parallel in-line, Submarine Cable.

## I. P ENDAHULUAN
Serat  optik  merupakan  suatu  media  transmisi  yang  dapat  mengirimkan  informasi  dengan  kapasitas mencapai giba  bit per detik  yang  memiliki keandalan tinggi. Penggunaan serat optik  memiliki  beberapa keunggulan  diantaranya  pengiriman  data  yang  cepat,  dapat  membawa  informasi  yang  besar,  tahan terhadap noise ,  dan  dapat  mentransmisikan  sinyal  cahaya  atau  laser.  Indonesia  merupakan  salah  satu negara kepulauan yang membutuhkan komunikasi antar pulau untuk memenuhi salah satu kebutuhan bagi para pengguna layanan yaitu kebutuhan komunikasi. Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) merupakan contoh dari komunikasi link backbone . Backbone merupakan saluran atau bandwidth berkecepatan tinggi yang  digunakan  sebagai  lintasan  data  pada  suatu  jaringan  [1].  Penguat hybrid merupakan  sebuah teknologi yang memberikan performansi yang lebih baik, karena dapat menangani jaringan dengan beban yang  besar.  Dengan  memanfaatkan  penguat hybrid maka  dapat  mengoptimalkan  peningkatan gain- bandwidth .  Selain  itu  dapat  digunakan  untuk  mengirimkan  data  dalam  banyak  saluran (multiple channels) .  Berdasarkan  hasil  penelitian  tersebut  dapat  diketahui  nilai Q-Factor yang  didapatkan  pada kanal  ke-1  (7,97197),  20  (7,24377),  40  (6,68281),  80  (6,4435),  100  (6,58715).  Nilai  terendah  yang didapatkan  yaitu pada kanal ke-80 dengan nilai Q-Factor sebesar 6,44335 yang berarti sistem long haul U-DWDM dengan konfigurasi penguat hybrid (Raman-EDFA) yang disusun secara seri (cascade) hanya efektif  pada  jarak  maksimal  205  km  [2].  Penelitian  selanjutnya  dengan  melakukan  perbandingan  sistem Dense  Wavelength  Division  Multiplexing (DWDM)  pada  jarak  maksimum  250  km  dengan membandingkan nilai Bit Error Rate (BER) yang memiliki hasil terbaik dari BER yaitu < 10 -9 . Hasil dari penelitian  tersebut  yang  diperoeh  dari  simulasi  sistem  dengan  konfigurasi  paling  optimal  yang  tersusun secara parallel in-line pada jarak 210 km dengan nilai Q-Factor terendah 6.10417 dan nilai BER sebesar 5.08  yang  berarti  layak  untuk  digunakan  pada  jarak  tersebut  [3].  Penelitian  ini  melakukan  analisis berdasarkan  performansi  dari  Sistem  Komunikasi  Kabel  Laut  (SKKL)  menggunakan optical  amplifier , merancang  konfigurasi repeater yang  diletakkan  secara  berbeda  yaitu  pada booster  amplifier , in-line amplifier , dan pre-amplifier serta menganalisis perbandingan nilai secara teoritis dan simulasi.

## II. K AJIAN P USTAKA
Gambar 1 Konfigurasi Repeaterless
Gambar 1 merupkan konfigurasi Repeaterless yang memiliki 3 blok. Blok pengirim terdiri dari signal in atau sinyal masukan dan multiplexer . Blok media transmisi yang terdiri dari serat optik Single Mode serta blok penerima yang terdiri dari demultiplexer, photodetector dan signal out atau sinyal keluaran.
A. E. T ARAYANA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 50-55, J AN 2021
Daya yang dikirimkan oleh transmitter akan dikirimkan secara langsung tanpa adanya penguatan.
Gambar 2 Konfigurasi Repeatered EDFA – SOA
Gambar  2  menunjukkan  konfigurasi Repeatered EDFA  –  SOA  yang  memiliki  4  blok.  Blok  pengirim terdiri  dari signal  in atau  sinyal  masukan  dan multiplexer .  Blok  penguat  yang  terdiri  dari  penguat  optik EDFA (Erbium-doped  Fiber  Amplifier) dan  SOA (Semiconductor  Optical  Amplifier) .  Blok  media transmisi  yang  terdiri  dari Single  Mode  Fiber serta  blok  penerima  yang  terdiri  dari demultiplexer , photodetector dan signal  out atau  sinyal  keluaran.  Berdasarkan  gambar  diatas,  dapat  diketahui  bahwa daya yang dikirimkan oleh transmitter akan dikuatkan sebelum sampai di penerima.
Gambar 3 Konfigurasi Repeatered EDFA
Gambar  3  menunjukkan  konfigurasi Repeatered EDFA  yang  merupakan  konfigurasi  dengan  penguat EDFA  dengan  4  blok.  Blok  pengirim  terdiri  dari signal  in atau  sinyal  masukan  dan multiplexer .  Blok penguat  yang  terdiri  dari  penguat  optik  EDFA (Erbium-doped  Fiber  Amplifier) .  Blok  media  transmisi yang terdiri dari Single Mode Fiber serta blok penerima yang terdiri dari demultiplexer , photodetector dan signal out atau sinyal keluaran. Berdasarkan gambar diatas, dapat diketahui bahwa daya yang dikirimkan oleh transmitter akan  dikuatkan  sebelum  sampai  di  penerima.  Hal  ini  yang  membedakan  antara konfigurasi repeaterless dengan konfigurasi Repeatered yaitu pada konfigurasi repeaterless tidak terdapat penguat  optik  seperti  EDFA  maupun  SOA.  Sedangkan  pada  konfigurasi Repeatered terdapat  penguatan optik.
Gambar 4 Konfigurasi Parallel in-line
Pada gambar 4 menunjukkan konfigurasi SOA (Semiconductor Optical Amplifier) yang disusun secara parallel  in-line pada  sebuah  sistem.  Konfigurasi  tersebut  terdiri  dari  bagian  pengirim  seperti  sinyal masukan  dan multiplexer .  Konfigurasi  tersebut  bertujuan  untuk  mengetahui  karakteristik  penguat  SOA dan  EDFA  kemudian  memanfaatkan  keuntungan  dan  menghilangkan  kerugian  yang  dimiliki  masing- masing penguat.
A. E. T ARAYANA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 50-55, J AN 2021

## A. Bit Error Rate
Bit  Error  Rate (BER)  merupakan  salah  satu  parameter  yang  paling  umum  dalam  sebuah  jaringan digital. Bit  Error  Rate (BER)  merupakan  rasio  perbandingan bit  error dengan  bit  yang  dikirimkan keseluruhan.  Sedangkan,  BER  tes  adalah  pengujian  yang  bertujuan  menguji  seberapa  banyak  kesalahan pembacaan yang diterima setiap detiknya. Batas toleransi nilai BER yang umum digunakan untuk kualitas sistem komunikasi digital yaitu tidak melebihi 10 -9 [3] rekomendasi ITU-T G.976 [1].

## B. Q-Factor
Q Factor adalah faktor kualitas yang akan menentukan bagus atau tidaknya kualitas suatu link berbasis DWDM. Dalam sistem komunikasi serat optik khususnya DWDM, minimal ukuran Q Factor yang bagus adalah 6[2] .

## C. Signal to Noise Ratio
Pada semua jenis sistem transmisi data, Signal to Noise Ratio (SNR) merupakan parameter yang harus diperhatikan.  SNR  digunakan  untuk  menunjukkan  seberapa  banyak noise mengganggu  sinyal  yang ditransmisikan.

## D. Power Link Budget
Power  Link  Budget  (PLB)  merupakan  total  redaman  yang  diizinkan  dari  suatu  jaringan  fiber  optik mulai  dari  sinyal  dikirimkan  (TX)  sampai  dengan  sinyal  diterima  (RX),  dimana  parameter  yang diperhatikan ialah redaman kabel (attenuation), penguatan amplifier, serta redaman pada branching unit.

## III. M ETODE P ENELITIAN
Gambar 5 Flowchart Perancangan Kerja
Flowchart perancangan kerja dengan menentukan titik lokasi atau landing station , landing station (LS) yang digunakan ialah Jawa (Rungkut) dan Bali (Kali Asem) (Gambar 5). Pemetaan dengan tujuan untuk mengetahui  jarak  antar  kota  ataupun  antar landing  station .  Selanjutnya  melakukan  perancangan  sistem dengan menggunakan software OptiSystem dan Matlab. Dalam simulasi ini menggunakan parameter yang sesuai  dengan  standar  acuan  ITU-T  pada  Sistem  Komunikasi  Kabel  Laut  (SKKL).  Perancangan  yang dilakukan  dengan  menggunakan  konfigurasi.  Parameter  tidak  melebihi  standar  yang  telah  ditentukan, yaitu untuk nilai minimum Bit Error Rate (BER) bernilai 1x10 -9 , nilai minimum Q-Factor bernilai 6, dan nilai Power receiver bernilai minimum -40 dBm dengan nilai maksimumnya +2 dBm serta SNR.
A. E. T ARAYANA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 50-55, J AN 2021

## IV. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Gambar 6 Hasil Q-Factor Terbaik
Gambar  6  merupakan  hasil  simulasi  pemodelan  berdasarkan  perbandingan  nilai  parameter  Q-Factor. Berdasarkan  hasil  terbaik  yang  diperoleh  parameter Q-Factor ,  pada  konfigurasi Repeaterless bernilai 13.31, Repeatered EDFA  –  SOA  bernilai  15.928  dan  konfigurasi Repeatered EDFA  bernilai  13.342, Parallel  in-line bernilai  15.913.  Hasil  terbaik  diperoleh  pada  konfigurasi  Repeatered  EDFA  –  SOA dengan nilai 15.928. Karena jarak link yang jauh maka performansinya semakin menurun.

## Gambar 7 Hasil BER Terbaik
Pada  gambar  7  diatas  merupakan  hasil  simulasi  pemodelan  berdasarkan  perbandingan  nilai  parameter BER.  Hasil  terbaik  yang  diperoleh  parameter  BER,  pada  konfigurasi Repeaterless bernilai  9.46x1 0-041 , Repeatered EDFA  –  SOA  bernilai  1.95  x  1 0-057 dan  konfigurasi  EDFA  bernilai  5.93  x  1 0-041 ,  dan konfigurasi Parallel in-line bernilai 5.87x1 0-057 .
Gambar 8 Hasil Power Receiver Terbaik
Pada  gambar  8  diatas  merupakan  hasil  simulasi  pemodelan  berdasarkan  perbandingan  nilai  parameter Power Receiver. Hasil terbaik yang diperoleh parameter Power Receiver , pada konfigurasi Repeaterless
A. E. T ARAYANA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 50-55, J AN 2021
sebesar  -16.992  dBm, Repeatered EDFA  – SOA  sebesar  -12.138  dBm  dan Repeatered EDFA  sebesar  - 13.214  dBm,  dan Parallel  in-line sebesar  -10.319  dBm.  Semakin  besar  nilai Power  Receiver yang diperoleh  maka  hasilnya  akan  semakin  baik,  seperti  standar Power  Receiver dengan  minimum  -40  dan maksimum +2 dBm.x

## Gambar 9 Hasil SNR Terbaik
Pada  gambar  9  merupakan  hasil  simulasi  pemodelan  berdasarkan  perbandingan  nilai  parameter  SNR. Hasil  terbaik  yang  diperoleh  parameter  SNR  pada  konfigurasi Repeaterless sebesar  33.005  dB, Repeatered EDFA – SOA sebesar 42.705 dB dan Repeatered sebesar EDFA 38.253 dB, dan Parallel in- line sebesar 42.713 dB. Pada parameter SNR mempunyai standar parameter sebesar 21.5 dB. Maksudnya nilai  tersebut  merupakan  nilai  minimum  SNR.  Semakin  besar  nilai  yang  diperoleh,  maka  hasilnya semakin  baik. Dari grafik diatas dapat  diketahui  hasil  yang diperoleh parameter SNR memenuhi standar yang telah ditentukan. Semakin meningkat nilai SNR maka performansinya meningkat.

## V. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  simulasi  pemodelan  sistem  dengan  menggunakan software  optisystem 7.0  dan analisis  dapat  diambil  kesimpulan  yaitu:  Pada  penelitian  ini  hasil  terbaik  yang  diperoleh  dari  keempat konfigurasi  antara  lain  pada  parameter Q-Factor sebesar  15.928,  parameter  BER  sebesar  5.87  x  10 -057 , parameter power receiver sebesar -10.319 dBm, parameter SNR sebesar 42.713 dB; Berdasarkan standar parameter Q-Factor yaitu  6,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  meningkat  nilai Q-Factor yang diperoleh  kualitas  transmisi  yang  diterima  semakin  baik  dan  apabila  nilai Q-Factor kurang  dari  standar yang  berlaku  maka  kualitas  transmisi  yang  diterima  semakin  buruk;  BER  memiliki  standar  minimum sebesar 1 x 10 -9 , apabila nilai yang diterima lebih kecil dari standar yang ditentukan maka performansinya semakin  baik  dengan  tingkat  kesalahan  yang  kecil;  Pada  parameter power  receiver ,  semakin  meningkat nilai  yang diperoleh  maka performansinya  semakin  baik;  Pada SNR  jika  nilai  yang diterima  meningkat, maka kualitas performansi jaringan semakin baik dan apabila nilai yang diterima menurun, maka kualitas performansi jaringan semakin buruk.

## R EFERENSI
[1]  Bima Kurnia Marahsakti A.karel, Akhmad Hambali, and Mochammad Hasan Jauhari, “Perancangan Penggunaan Penguat Optik Pada  Jaringan  Sistem  Komunikasi  Kabel  Laut  (SKKL)  di  Jalur  Sistem  Indonesia  Global  Gateaway  (IGG),” e-Proceeding  of Engineering , vol. 5, no. 1, pp. 744–751, 2018.
[2]  Pugar  Athma  Praja,  Ahmad  Hambali,  and  Afief  Dias  Pambudi,  “Analisis  Performansi  Hybrid  Optical  Amplifier  Pada  Sistem Long  Haul  Ultra-Dense  Wavelength  Division  Multiplexing,” e-Proceeding  of  Engineering ,  vol.  4,  no.  1,  pp.  124–131,  Apr. 2017.
[3]  Taufik  Akbar,  Akhmad  Hambali,  and  Brian  Pramukti,  “Analisis  Performansi  BER  Pada  Jaringan  Optik  Dense  Wvelength Division Multiplexing Menggunakan Penguat  Hybrid Raman  EDFA,” e-Proceeding  of  Engineering ,  vol.  6,  no.  2,  pp.  3386– 3393, Agustus 2019.
[4]  Desi  Rahmawati  Nugraha,  Tri  Nopiani  Damayanti,  and  Aris  Hartaman,  “Perancangan  Penggunaan  Penguat  Optik  Jaringan Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) Pada Jaringan Broadband Di Tanjung Pakis Karawang,” e-Proceeding of Engineering, vol. 5, no. 2, pp. 1661–1671, Agustus 2019.
[5]  Paliwan,  Hambali,  and  Hafidudin,  “Analisis  Rekonfigurasi  Jaringan  Hybrid  Optik  Tembaga  Menjadi  Jaringan  Optik,”  e- Proceeding of Engineering, vol. 3, no. 3, pp. 4544–4551, Deesember 2016