ISSN (e): 2459-9638
Analisis Perbandingan Kinerja Mach-Zehnder berdasarkan Ragam Format Modulasi pada Jaringan FTTH
ZULIA NURUL KARIMAH 1 , AKHMAD HAMBALI 2 , SUWANDI 3
1,2 Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro Telkom University 3 Program Studi S1 Teknik Fisika Fakultas Teknik Elektro Telkom University Email : zuliaaanurul@gmail.com

## ABSTRAK
Pada jurnal ini dibuat pemodelan link FTTH pada software Optisystem 7.0 untuk mengetahui pengaruh dari Kerr effect dengan membandingkan performansi serat optik kaca dan serat optik plastik berdasarkan format modulasi berupa NRZ, RZ, RZ-DPSK,  RZ-DQPSK  dan  CSRZ.  Terdapat  dua  skenario,  dengan  skenario pertama, variabel input yang diubah adalah format modulasi pada Mach-zehnder, sedangkan  pada  skenario kedua,  variabel  yang diubah  adalah  pemakaian  serat optik yang dipakai, yaitu serat optik bahan kaca, plastik dan hybrid kaca plastik. Hasil  simulasi  menunjukkan  dengan  efek  linier  dan  non-linier  pada  kabel  kaca yang  menghasilkan  performansi  jaringan  dari  yang  terbaik,  dengan  Q  factor  di atas 6 dan BER di bawah 10 -9 adalah NRZ, RZ, RZ-DPSK, CSRZ dan RZ-DQPSK. Sedangkan  dengan  penggunaan  kabel  PMMA,  yang  menunjukkan  performansi jaringan yang baik adalah dengan konfigurasi G652D-G652D-PMMA pada format modulasi  NRZ,  RZ,  RZ-DPSK  dan  RZ-DQPSK.  Efek  non-linier  yang  terjadi  pada jaringan ini hanya SPM dan XPM.
Kata kunci: FTTH, mach-zehnder, format modulasi, efek non-linier, GOF, POF

## ABSTRACT
In this journal is creating a FTTH link on Optisystem software  7.0 to determine the effect of Kerr effect by comparing the performance of fiber optic glass and plastic optical fiber based on modulation formats such as NRZ, RZ, RZ-DPSK, RZ- DQPSK  and  CSRZ.  There  are  two  scenarios,  first,  input  variables  are  changed based on format in Mach-zehnder modulator, while in the second scenario, the changed  variable is  the  material of  optical fiber,  the  materials  are  optical  fiber glass,  plastic  and  hybrid  plastic  and  glass.  The  simulation  results  based  on comparison with linear and nonlinear effects on glass optical fiber, which produce Q  factor  above  6  and  BER  below  10 -9 are  NRZ,  RZ,  RZ-DPSK,  CSRZ  and  RZ- DQPSK.  While  the  use  of  PMMA  cable,  which  indicates  good  network performance is the configuration G652D-G652D-PMMA on the modulation format NRZ, RZ,  RZ-DPSK and RZ-DQPSK. Nonlinear effects that occur in this network only SPM and XPM.
Keywords:  FTTH,  mach-zehnder,  modulation  format,  nonlinear  effects,  GOF, POF

## 1. PENDAHULUAN
Serat optik adalah media di mana sinyal komunikasi ditransmisikan dari satu lokasi ke lokasi lain dalam bentuk cahaya melalui serat tipis kaca atau plastik. Serat optik yang terbuat dari kaca  terdiri  dalam  tiga  lapisan  yaitu  inti  (core)  yang  merupakan  tempat  merambatnya cahaya,  lapisan cladding  yang  merupakan  tempat  pemantulan  cahaya  dan  membatasi cahaya  agar  tidak  keluar  dari  inti,  serta  lapisan coating  yang  berfungsi  untuk  melindungi serat  optik  dari  tekanan  luar  dan  kerusakan.  Dalam  pengaplikasiannya,  serat  optik  kaca rentan patah sehingga serat optik plastik (Plastic Optical Fiber) yang juga disebut serat optik polimer mampu mengatasi hal tersebut dimana serat ini menggunakan PMMA (akrilik) untuk bahan inti, dan polimer fluorinated sebagai bahan cladding (Thorat, 2014). Meskipun serat optik  memberikan  banyak  keuntungan  namun  terdapat  pula  kekurangan  yang  dapat mengganggu kinerja dari serat optik tersebut, yaitu efek yang dapat membatasi pengiriman dan kecepatan pengiriman data. Efek ini terbagi menjadi efek linier dan efek non-linier. Efek linier  meliputi  redaman  dan  dispersi.  Sedangkan  efek  non-linier  timbul  akibat Kerr  effect yang  berupa Self  Phase  Modulation  (SPM), Cross  Phase  Modulation  (XPM)  dan  Four  Wave Mixing  (FWM) serta akibat  Inelastic Scattering meliputi  Stimulated Raman Scattering (SRS) dan Stimulated Brillouin Scaterring (SBS). Efek non-linier ini dapat merusak sinyal informasi.
Untuk  menangani  gangguan  linier  dan  non-linier,  format  modulasi  yang  optimal  menjadi solusinya.  Penelitian  (Angesti,  2015)  telah  dibahas  mengenai  perbandingan  kinerja modulator Mach-Zehnder berdasarkan ragam format modulasi untuk sistem komunikasi serat optik kanal tunggal 40 Gb/s dan penelitian (Sari, 2015) membahas mengenai perancangan FTTH  di  PBB  I.  Pada  penelitian  ini  akan  diperdalam  mengenai  perbandingan  kinerja modulator  Mach-Zehnder  berdasarkan  ragam  format  modulasi  dengan  medium  serat  optik non-linier  berbahan  kaca,  plastik  maupun  hybrid  kaca  dan  plastik  menggunakan Coarse Wavelength  Digital  Multiplexer  (CWDM)  sebagai  multiplexernya  di  jaringan  FTTH  PBB  I. Format  modulasi  yang  akan  diuji  adalah Non  Return  to  Zero  (NRZ),  Return  to  Zero  (RZ), Carrier  Surpressed  Return  to  Zero  (CSRZ),  Return  to  Zero  Differential  Phase  Shift  Keying (RZ-DPSK)  dan Return  to  Zero  Differential  Quadrature  Phase  Shift  Keying  (RZ-DQPSK). Beberapa  parameter  yang  diujikan  antara  lain  PLB,  S/N,  BER,  Q factor  dan  bentuk  pulsa yang dihasilkan.
1.1 Konsep FTTH FTTH  merupakan  suatu  format  transmisi  sinyal  optik  dari  pusat  penyedia  ( provider)  ke kawasan  pengguna  dengan  menggunakan  serat   optik  sebagai  media  kirimnya.  Dalam perancangan  jaringan  FTTH  terdapat  batas  maksimum  agar  layanan  yang  diterima pelanggan tetap dapat diterima dengan baik yaitu 20 km.
Gambar 1. Konfigurasi Fiber to the Home (PT. Telkom, 2010)

## Analisis Perbandingan Kinerja Modulator Optik Mach-Zehnder pada Jaringan FTTH
Konfigurasi FTTH memuat komponen-komponen penting berdasarkan teknologi GPON, yaitu: a. Optical Line Terminal (OLT) OLT  merupakan  perangkat  yang  berfungsi  sebagai  penyedia  layanan endpoint  jaringan optik  pasif.  OLT  diletakkan  pada Central  Office  atau  pada  saat  di  lapangan  OLT implementasinya berada di STO.
b. Fiber Terminal Management (FTM) atau Optical Distribution Frame (ODF) Fungsi  utamanya  yaitu  digunakan  sebagai interface  antara  jaringan  transmisi  optik, peralatan  transmisi  optik,  dan  antara  kabel  optik  dalam  jaringan  akses  fiber  optik pelanggan.
c. Optical Distribution Cabinet (ODC) ODC  berfungsi  sebagai  tempat  instalasi  sambungan  jaringan  optik single  mode  yang dapat  terdiri  dari connector,  splicing  maupun  splitter,  dan  dilengkapi  ruang  pengaturan fiber  dengan  kapasitas  tertentu  pada  jaringan  optik  pasif  (PON)  untuk  hubungan telekomunikasi.
d. Optical Distribution Cabinet (ODP)
ODP  digunakan  untuk  menghubungkan  jaringan  distribusi  ke  pelanggan  dan  mengatur serat optik serta kabel optik.
e. Optical Network Terminal (ONT)
Perangkat  ini  digunakan  sebagai  demodulator  dimana  akan  terjadi  proses  pengubahan dari sinyal cahaya ke elektris dan sebaliknya.

## 1.2 Modulator Mach-Zehnder

## Gambar 2. Proses Modulasi pada Modulator Mach-Zehnder (Saputra, 2010)
Masukan awal yang berupa sinyal cahaya dibagi menjadi dua jalur melalui persimpangan Y yang pertama sehingga menjadi dua sinyal cahaya yang sama besar dan sefasa. Pembagian sinyal ini mempunyai maksud agar salah satu dari pecahan sinyal cahaya tersebut nantinya akan  mengalami  proses  modulasi  pada  bagian  yang  terdapat  elektroda,  sedangkan  sinyal cahaya yang berada pada jalur yang lainnya tetap dan tidak termodulasi.
Lengan  1 terdapat  elektroda  pemodulasi  (lengan  interaksi),  ketika diberi  tegangan  sebesar V(t)  yang  merupakan  sinyal  pemodulasi  maka  menyebabkan  perubahan  fasa  gelombang cahaya  yang  menjalar  sepanjang  pandu  gelombang  dan  terjadi  perubahan  indeks  bias. Perubahan V(t) mengakibatkan perubahan indeks bias waveguide yang akan mengakibatkan perubahan  fasa.  Perubahan  fasa  ini  nantinya  akan  mempengaruhi  karakteristik  dari gelombang cahaya yang merambat pada lengan interaksi pertama.
Pada sambungan Y kedua di modulator Mach-Zehnder, terjadi interferensi antara dua berkas optik  dari  kedua  lengan  transisi.  Salah  satu  berkas  telah  mengalami  modulasi  fasa, sedangkan  berkas  lainnya  tidak  mengalami  proses  apapun.  Kedua  berkas  tersebut  saling
berinterferensi  dan  menghasilkan  berkas  optik  dengan  karakteristik  yang  baru.  Hasil  dari perpaduan kedua berkas cahaya tersebut merupakan keluaran dari modulator Mach-Zehnder yang didapatkan dengan menggunakan prinsip dari interferensi cahaya.

## 1.3 Efek Non-linier
Efek non-linier pada optik timbul akibat respon dari setiap bahan dielektrik terhadap cahaya untuk medan elektromagnetik yang kuat dan terjadi ketika indeks bias dalam medium serat optik  berinteraksi  dengan  intensitas  berkas  cahaya.  Polarisasi  P  dipengaruhi  oleh  dipol elektrik yang tidak linier pada medan magnet E, yang didefinisikan seperti persamaan berikut ini (Agrawal, 2001):
𝑷 =   𝜀 0 (𝑋 (1) . 𝑬 +   𝑋 (2) : 𝑬𝑬 +   𝑋 (3) ⋮ 𝑬𝑬𝑬 + ⋯ ) (1)
Di  mana 𝜀 0 adalah  permitivitas  vakum, X (1) suseptibilitas  linier, X (2) suseptibilitas  orde  dua seperti second harmonic generation, sum-frequency generation, dan X (3) suseptibilitas orde 3 yang  merupakan  non-linieritas  pada  serat.  Selain  itu,  intensitas  yang  berinteraksi  ini menimbulkan  efek  penghamburan  atau  disebut  fenomena Inelastic  Scaterring,  yang menghasilkan  dua  efek,  yaitu  SBS  ( Stimulated  Brillouin  Sccattering)  dan  SRS  (Stimulated Raman Scattering). Interaksi daya pada medium berindeks refraktif berhubungan langsung dengan Kerr effect di mana penyebab adanya  Kerr effect adalah indeks bias refraktif yang berubah-ubah  akibat  intensitas  daya  optik,  fenomena  tersebut  ditujukan  dalam  rumus  di bawah ini (Agrawal, 2002):
𝜙 = 𝑛𝜔𝐿 = 2𝜋𝑛𝐿 𝜆 = 2𝜋 𝜆 (𝑛 0 + 𝑛 2 𝐼)𝐿 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 + 𝜙 𝑁𝐿 (2)
di mana phasa non linier pada optik (Agrawal, 2002):
𝜙 𝑁𝐿 = 2𝜋𝑛 2 𝐼𝐿 𝜆 (3)
Dalam  level  daya  sinyal  yang  lebih  banyak, Kerr-effect  pada  non-linier  bermanifestasi menjadi  tiga  bentuk  modulasi  yaitu Self-Phase  Modulation  (SPM),  Cross-Phase  Modulation (XPM) dan Four-Wave Mixing (FWM). Selain  itu,  perhitungan  koefisien  indeks  bias  non-linier  dapat  diolah  melalui  persamaan  di bawah ini (Agrawal, 2001):
n 2 = 3 8n Re (X xxxx (3) ) (4)
Dimana 𝑛 2 adalah  koefisien  indeks  bias  non-linier,  n  adalah  indeks  bias  refraktif  dan 𝑅𝑒 (𝑋 𝑥𝑥𝑥𝑥 (3) ) adalah  bagian  real  dari third-order  susceptibility  yang  bertanggung  jawab terhadap fenomena seperti FWM dan refraksi non-linier dan memberikan kontribusi terhadap indeks bias refraktif. Satuan untuk 𝑛 2 adalah m 2 /W. Namun terkadang digunakan satuan esu ( electrostatic  unit),  sehingga  perlu  perngkonversian  dari  satuan  esu  ke  unit  SI  dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Agrawal, 2001):
𝑛 2 (𝑚 2 𝑤 ⁄ ) = 80𝜋 𝑐𝑛 (𝑛 2 (𝑒𝑠𝑢)) (5)

## 1.4 Power Link Budget
Power  Link  Budget  digunakan  untuk  mengetahui  batasan  redaman  total  yang  diizinkan antara daya keluaran pemancar dan sensitivitas penerima pada suatu link sistem komunikasi serat optik (Sari, 2015). Dapat juga dilakukan untuk mengetahui besarnya penurunan atau pelemahan  daya  pada  jarak  tertentu.  Setelah  dilakukan  perhitungan Power  Link  Budget, dapat  diketahui  pelemahan  daya  terdapat  pada  jarak  berapa  sehingga  dapat  dipasang penguat daya pada jarak yang dianggap terjadi penurunan daya yang signifikan.

## Analisis Perbandingan Kinerja Modulator Optik Mach-Zehnder pada Jaringan FTTH
Besar  redaman  total  tersebut  diperhitungkan  dari  redaman  konektor,  redaman  sambungan (redaman splicer), dan redaman dari serat itu sendiri sehingga dengan perhitungan redaman tersebut akan berpengaruh pada:
1. Jarak transmisi pengirim dan penerima
2. Jumlah repeater yang dibutuhkan
3. Margin loss yang diberikan
Perhitungan Power Link Budget menggunakan rumus sebagai berikut (Sari, 2015):
𝛼 𝑡𝑜𝑡 = 𝐿. 𝛼 𝑘𝑎𝑏𝑒𝑙 + 𝑁𝑐. 𝛼 𝑐 + 𝑁𝑠. 𝛼 𝑠 + 𝑆𝑝 + 𝑀 (6)
Maka,
𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝛼 𝑡𝑜𝑡 (7)
Adapun  dikenal redudancy  atau  margin  system.  Bentuk  persamaan  untuk  perhitungan margin daya adalah sebagai berikut (Sari, 2015):
𝑀 = (𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑟𝑥) − 𝛼 𝑡𝑜𝑡 − 𝑆𝑀 (8) Keterangan: 𝜶 𝒕𝒐𝒕 :  redaman total sistem (dB) Nc  :  jumlah konektor 𝛂 𝐤𝐚𝐛𝐞𝐥 :  redaman kabel optik (dB/Km) Ns  :  jumlah sambungan 𝛂 𝐜 :  redaman konektor (dB/buah) M : margin (dB) 𝛂 𝐬 :  redaman sambungan (dB/sambungan) Prx  :  daya pengirim (dBm) Sp :  redaman splitter (dB) Ptx  :  daya penerima (dBm) L :  panjang serat optik (Km) SM  : safety margin (6-8 dB)

## 1.5 Kualitas Transmisi (S/N)
Dalam menentukan kualitas transmisi digunakan parameter Signal to Noise Ratio (S/N) atau Bit Error Rate (BER). S/N merupakan perbandingan antara daya sinyal tehadap daya noise pada satu titik yang sama, dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙 − 𝑡𝑜 − 𝑁𝑜𝑖𝑠𝑒 𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜  ( 𝑆 𝑁 ) = 𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟
𝑆ℎ𝑜𝑡 𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒+𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒 𝑑𝑎𝑟𝑘 𝑐𝑢𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡+𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒 (9)
Perhitungan  daya  sinyal  ( signal  power)  dan  daya  noise  (noise  power)  adalah  sebagai berikut:
a. Daya Sinyal ( Signal Power)
Daya sinyal merupakan kuat daya sinyal yang diterima pada receiver. Besar daya sinyal di penerima ditujukan dengan persamaan berikut (Agrawal, 2001):
𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 = 〈𝐼 𝑝 2 〉𝑀 2 (10)
𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 = ( η𝑞 ℎ𝑣 𝑃 𝑟 ) 2 𝑀 2 (11)

## Keterangan
𝑖 𝑝 (t) : arus primer komponen AC 𝐼 𝑝 : arus primer komponen DC Pr : daya sinyal yang diterima detector (W) R : responsivitas (A/W) η : efisiensi quantum (%) h : konstanta Plank = 6,625 x 10 -34 J.s hv : energi foton (kwh) q : muatan elektron (C) = 1,6 x 10 -19 J/ev
b. Derau ( noise)
Derau  adalah  sinyal-sinyal  yang  tidak  diinginkan  yang  selalu  ada  dalam  suatu  sistem transmisi.  Level noise  yang  cukup  besar  akan  terasa  menggangu  pada  sisi  penerima. Sumbangan daya noise di detector cahaya (receiver) pada sistem komunikasi serat optik ada 3 macam yaitu: thermal noise, noise dark current dan shot noise (Ali, 2015).

## 1. Shot Noise
Cahaya  dari  foton  merupakan  paket  energi  diskrit.  Derau  tembakan  terjadi  karena adanya ketidaklinearan pada sistem. Dengan demikian, waktu tiba yang acak dari tiap foton  menyebabkan  komponen noise  acak  pada  arus  output  dari  fotodioda,  yang disebut shot  noise.  Shot  noise  sebanding  dengan  harga  rata-rata  sinyal  optik.  Daya shot noise adalah sesuai persamaan (Ali, 2015):
〈𝑖 𝑄 2 〉 = 2𝑞𝐼 𝑝 𝐵𝑀 2 𝐹(𝑀) (12)
Keterangan
F(M) : APD Noise Figure, F(M)= M x (0≤x≤1)
𝐼 𝑝 : Mean Detected Current B : bandwidth M : multiplikasi penguatan yang terjadi pada photodetector APD

## 2. Dark Current Noise
Walaupun  pada  kegelapan  absolut,  ada  arus  yang  sangat  kecil  dari  fotodioda  yang diakibatkan  efek  bocor  yang  berubah-ubah.  Arus  gelap  yaitu  arus  balik  ( reverse current) kecil yang mengalir melalui persikap balik (reverse bias diode). Arus gelap ini terjadi  pada  setiap  dioda  yang  dikenal  dengan  arus  bocor  balik  ( reverse  leakage current).  Sumbangan  arus  gelap  terhadap  daya  noise  dirumuskan  menjadi  dua  tipe derau, yaitu dark bulk current (Ali, 2015):
〈𝑖 𝐷𝐵 2 〉 = 2𝑞𝐼 𝐷 𝐵𝑀 2 𝐹(𝑀) (13)
Dan reverse leakage current (Ali, 2015):
〈𝑖 𝐷𝑠 2 〉 = 2𝑞𝐼 𝐿 𝐵 (14)

## Keterangan
𝑖 𝐷𝐵
: dark bulk current noise 𝑖 𝐷𝑠
: surface leakage current noise 𝐼 𝐷
: arus gelap 𝐼 𝐿 : arus bocor
3. Thermal Noise
Thermal  noise  adalah  arus  yang  berasal  dari  struktur  gerak  acak  elektron  bebas pada  komponen-komponen  elektronik. Noise  thermal  disebabkan  oleh  elemen  resistif pada  penguat  penerima.  Biasanya level noise ini sebanding dengan temperatur pada sistem  komunikasi  serat  optik.  Besar  daya noise  thermal  dirumuskan  sebagai  berikut (Ali, 2015):
〈𝑖 𝑇 2 〉 = 4𝑘 𝐵 𝑇𝐵 𝑅 𝐿 (15) Keterangan 𝑘 𝐵 : konstanta Boltzman (J/K) = 1,38 x 10 -23 J/ o k Teff : effective noise temperatur ( o k)
R L : impedansi beban penerima (Ω)

## 2. Q Factor
Q factor adalah faktor kualitas yang akan menentukan bagus atau tidaknya kualitas suatu link. Dalam sistem komunikasi serat optik, minimal ukuran Q factor yang bagus adalah 6.

## 3. BER ( Bit Error Rate)
BER merupakan perbandingan bit yang error dengan bit yang dikirim. Bit yang error dapat disebabkan  oleh  gangguan,  interferensi,  dispersi,  dll.  Untuk  teknologi  komunikasi  optik maksimum  nilai  BER-nya  adalah  10 -9 (Mott,  2000).  Hubungan  antara  Q factor  dan  BER adalah (Agrawal, 2002):
𝐵𝐸𝑅 = 1 2 𝑒𝑟𝑓𝑐 ( 𝑄 √2 ) (16)
Di mana erfc merupakan fungsi error dengan rumus (Agrawal, 2002):
𝑒𝑟𝑓𝑐(𝑥) = 1 √2𝜋 ∫ 𝑒 ( −𝑥2 2 ) 𝑑𝑥 ∞ 𝑥 (17)
Sedangkan hubungan antara S/N dan BER adalah (Tanjung, 2015):
(S/N) pk/rms = 20log2Q (18)
Sehingga diperoleh nilai pendekatan (Wang, 2005):
𝐵𝐸𝑅 = 𝑃𝑒(𝑄) = 1 √2𝜋 𝑒 − 𝑄2 2 𝑄 (19)
Keterangan Q : Q factor Pe
: error probability

## 2. PERANCANGAN DAN SIMULASI

## 2.1 Pemetaan Jarak Rute Kabel
(a)
(b) Gambar 3. Rute Kabel (a) Feeder (b) Distribusi
Pengukuran  jarak  dilakukan  menggunakan software  Google  Earth  dari  STO  yang  terdapat perangkat OLT dan FTM, ke ODC, dari ODC ke ODP, dan dari ODP akan diarahkan menuju roset  di  rumah  pelanggan,  yang  kemudian  berakhir  di  ONT.  Sehingga,  jarak  total  terjauh yang didapatkan adalah sepanjang 6.161,84 m dengan panjang kabel feeder 4,84 km, kabel distribusi 1224,11 m dan kabel drop 97,73 m.
STO Cijaura dipilih sebagai catuan sumber PBB I karena masuk dalam wilayah cakupannya. Berbeda dengan perancangan jaringan eksisting di STO dan ODC, untuk peletakan ODP yang menggunakan hasil gambar AutoCAD peletakan perangkat jenis ini didasari pada pemilihan kelompok  rumah  yang  disesuaikan  dengan  posisi  baris  rumah  yang  dibangun.  Dalam  satu OPD  mencakup  8  atau  16  rumah,  bergantung splitter  yang  digunakan  pada  ODP  tersebut dan  pemetaan  rumah  yang  dibuat  seefisien  mungkin.  Selanjutnya  untuk  peletakan  ODP dipilih  lokasi  yang  tidak  mengganggu  mobilisasi  pelanggan  perumahan  dan  diletakkan  di pertengahan atau di rumah paling awal, hal ini dimaksudkan supaya redaman yang terukur tidak besar.

## 2.2 Blok Simulasi OLT sampai ONT
Gambar 4. Blok simulasi OLT sampai dengan ONT dengan format modulasi NRZ

## Analisis Perbandingan Kinerja Modulator Optik Mach-Zehnder pada Jaringan FTTH
Pada perancangan ini digunakan User Defined Bit Generator untuk masukan bit yang dikirim. Bit  yang  dikirim  terdiri  dari  4 bit  yaitu  1011,  penggunaan  4 bit  ini  agar  pada  grafik,  pulsa yang terkirim dapat terlihat jelas. Pada transmitter digunakan frequency spacing sebesar 20 nm,  frekuensi  yang  digunakan  yaitu  18  kanal  frekuensi  CWDM  tiap  simulasi.  Sinyal  yang keluar  dari  OLT  dengan  panjang  gelombang  berbeda  akan  masuk  multiplexer  kemudian  di transmisikan melalui blok kabel feeder. Konektor yang digunakan memiliki redaman masing- masing  0.25  dB  dan  redaman  fiber  optik  menggunakan  redaman  tertinggi  dari  panjang gelombang yang digunakan. Sepanjang STO hingga kesisi ODC digunakan kabel feeder yang sesuai dengan standar ITU-T jenis G.652.
Blok  ODC  terdapat  komponen splitter  1:4  yang  mempunyai  redaman  7.25  dB.  Terkadang ketika  di  dalam  perangkat  terminasi,  untuk  menghubungkan  dua  konektor  digunakan adaptor,  jadi  dalam  pengukuran  nilai link  budgetnya  memiliki  nilai  redaman  terpisah  yang berbeda dengan nilai redaman sebuah konektor, dengan nilai redaman sebesar 0.5 dB.
Kabel  serat  optik  yang  dipakai  terdiri  dari  dua  bahan  yaitu  serat  optik  berbahan  kaca  dan serat  optik  berbahan  plastik.  Serat  kaca  yang  digunakan  memiliki  indeks  bias  1,44967 (Frosz,  2009) sedangkan  serat  plastik  yang  digunakan  adalah  serat  plastik  dengan  jenis PMMA ( Polymethyl methacrylate) dengan indeks bias 1,4795 (Frosz, 2009). Dengan indeks bias  1,44967  dan  X (3) sebesar  3,1x10 -14 esu  (Frosz,  2009),  maka  pada  penelitian  ini digunakan  serat  optik  kaca  yang  memiliki  indeks  bias  non-linier  ( n 2 )  sebesar 4,63 𝑥 10 −21 𝑚 2 /𝑊 dan  dengan  indeks  bias  1,4795  dan  X (3) sebesar  7x10 -14 esu  (Frosz, 2009), maka indeks bias non-linier ( n 2 ) serat optik plastik sebesar 10,05𝑥 10 −21 𝑚 2 /𝑊 .
Pada blok ONT terdapat blok demultiplexer yang berfungsi untuk memecah kembali panjang gelombang  untuk  masuk  ke  proses  konversi  dari  daya optis  ke elektrik  agar  bisa  dianalisis melalui  BER Analyzer. Blok ONT terdiri dari ODP yang memuat blok  slice, adaptor, splitter 1:8 dan ditransmiskan melalui kabel drop yang bertugas mendistribusikan sampai masuk ke rumah  pelanggan  dimana  kabel drop  optik  yang  dipakai  tipe  G.657  atau  diganti  dengan PMMA. Setelah itu masuk ke detektor yang merupakan ONT, demultiplexer untuk memecah kanal,  Photodetector APD  sebagai  detektor  optik,  Low  Pass  Bessel  Filter  sebagai  filter,  3R Regenerator, serta BER Analyzer untuk menganalisis nilai BER dan Q factor.

## 2.3 Blok Format Modulasi

## Gambar 5. Format Modulasi CSRZ
Gambar  5  di  atas  menunjukkan  konfigurasi  CSRZ.  Dalam  membangkitkan  sinyal  CSRZ dibutuhkan  dua  modulator  optik.  Modulator  intensitas  pertama  berfungsi  untuk membangkitkan  sinyal  NRZ  dan  modulator  fasa  yang  kedua  berfungsi  untuk  menghasilkan beda fasa optik sebesar π antara bit yang berdekatan (Angesti, 2015).

## Gambar 6. Format Modulasi NRZ
Gambar 6 di atas menunjukkan konfigurasi NRZ. Dalam konfigurasi ini digunakan beberapa komponen  optik  seperti NRZ  pulse  generator,  yang  akan  membangkitkan  pulsa  NRZ, modulator Mach Zehnder dan juga sumber cahaya LASER (Angesti, 2015).

## Gambar 7. Format Modulasi RZ
Gambar  7  di  atas  menunjukkan  konfigurasi  RZ.  Konfigurasi  format  modulasi  RZ membutuhkan komponen berupa RZ pulse generator, sumber cahaya LASER dan modulator Mach-Zehnder. Modulator ini berfungsi untuk membangkitkan sinyal RZ (Angesti, 2015).

## Gambar 8.  Format Modulasi RZ-DPSK
Gambar 8 di atas menunjukkan konfigurasi RZ-DPSK. Untuk membangkitkan sinyal optik RZ- DPSK  dipasang  NRZ  generator,  sine  wave  dan  dua  modulator  Mach-Zehnder.  Sinyal  optik NRZ-DPSK  akan  dihasilkan  setelah  keluar  dari  modulator  pertama.  Kemudian  sinyal  NRZ- DPSK  ini  akan  di sampling  dengan  runtutan  pulsa  periodik  pada  modulator  kedua sehingga akan mendapatkan sinyal optik RZ-DPSK (Angesti, 2015).

## Gambar 9. Format Modulasi RZ-DQPSK
Gambar  9  di  atas  menunjukkan  konfigurasi  RZ-DQPSK.  Untuk  membangkitkan  sinyal  optik RZ-DQPSK  dipasang  3  modulator  Mach-Zehnder.  Modulator  pertama  dan  kedua  berfungsi untuk  membangkitkan  dua  sinyal  terkodekan  dan  termodulasi  dan  menghasilkan  sinyal DQPSK. Modulator ketiga kemudian akan membangkitkan sinyal RZ sehingga sinyal optik RZ- DQPSK akan terbentuk (Angesti, 2015).

## 3. HASIL DAN DISKUSI

## 3.1 Analisis Q factor dan BER Simulasi Ragam Format Modulasi
Jaringan  FTTH  dengan  konfigurasi  kabel  kaca  diberi  masukan  lima  format  modulasi  yang berbeda  pada input  modulator  Mach-Zehnder  yang  selanjutnya  akan  diuji  apakah  kelima format  modulasi  tersebut  layak  untuk  dipakai  pada  konfigurasi  FTTH.  Jika  tiap  format modulasi dapat memenuhi kelayakan link dengan Q factor di atas 6 dan BER di bawah 10 -9 maka format modulasi tersebut akan diimplementasikan di konfigurasi kabel plastik.
Tabel 1. Performansi Simulasi Tiap Format Modulasi Format Modulasi Min Average Q Factor BER Q Factor BER CSRZ 9,343135232  4,27137E-09  11,54402293  2,37298E-10 NRZ 57,6898 0 65,51885 0 RZ 45,20828894 0 51,75991714 0 RZ-DPSK 11,7584 2,27556E-32  14,2882614  1,26448E-33 RZ-DQPSK 6,11974 1,57679E-10  9,226723333  1,19351E-11
Pada Tabel 1 terlihat bahwa semua format modulasi dengan efek linier dan non-linier telah memenuhi nilai Q factor yang ditentukan, yaitu lebih dari 6 dan layak untuk digunakan dalam sistem  komunikasi  serat  optik,  dengan  nilai Q  factor  rata-rata  berturut-turut  dari  yang terbesar yaitu NRZ dengan nilai 65,51885, RZ dengan nilai 51,75991714,  RZ-DPSK dengan nilai  14,2882614,  CSRZ  dengan  nilai  11,54402293  dan  RZ-DQPSK  dengan  nilai  9,2267233. Pada  parameter  Q factor, NRZ memiliki nilai Q  factor terbesar, begitu halnya dengan BER, nilai BER akan berbanding terbalik dengan nilai Q factor, semakin besar nilai Q factor maka tingkat kesalahan performasi jaringan akan semakin kecil.

## 3.2 Analisis Bentuk Sinyal Bit Kirim dan Terima
Bit  awal  yang  dikirim  terdiri  dari  4  bit,  yaitu  1011  dengan  pengaturan  di  setiap  format modulasinya  mempunyai  panjang  rentetan  bit  sebesar  64  bit  dengan  sampel  per  bit  nya adalah  sebanyak  64.  Masing-masing  format  modulasi  memiliki  bentuk  sinyal  termodulasi yang berbeda-beda sesuai dengan blok diagram tiap format modulasi.
(a) (b) (c) (d) (e)
Gambar 10. Bit termodulasi (a) CSRZ 8 sampel (b) NRZ 8 sampel (c) RZ 8 sampel
(d) RZ-DPSK 8 sampel (e) RZ-DQPSK 20 sampel
Gambar  10.(a)  menunjukkan  format  modulasi  CSRZ,  menghasilkan delay  selama  1  bit  lalu mulai dari bit ke-1 sampai seterusnya menunjukkan bentuk sinyal amplitudo tinggi untuk bit “1” dan amplitudo yang rendah utuk bit “0”.
Gambar 10.(b) menunjukkan format modulasi NRZ dimana bit sinyal kirim mengalami delay selama  satu  periode  bit,  kemudian  bentuk  sinyal  mulai  dari  periode  bit  ke  satu  sampai
seterusnya menunjukkan  bentuk  sinyal  biner  1011. Dalam format  modulasi  NRZ ini  per  bit nya tidak kembali ke level nol.
Gambar  10.(c)  menunjukkan  format  modulasi  RZ  dimana  bit  sinyal  kirim  mengalami delay selama  satu  periode  bit,  kemudian  bentuk  sinyal  mulai  dari  periode  bit  ke  satu  sampai seterusnya menunjukkan bentuk sinyal biner 1011. Dalam format modulasi RZ ini per bit nya kembali ke level nol, sehingga membutuhkan bandwidth yang lebih lebar.
Gambar 10.(d) menunjukkan format modulasi RZ-DPSK dengan data biner di-encode sebagai perubahan  fasa  sebesar  ”0”  atau  ”π”.  Sebelum memasuki  modulator  fasa  eksternal,  dalam hal  ini  adalah  mach  zehnder,  sinyal  NRZ  elektrik  harus  di  pre-encode  terlebih  dahulu  oleh encoder  DPSK.  Dalam  sebuah  encoder  DPSK,  data  NRZ  digabungkan  dengan  sinyal  itu sendiri  yang  telah  di-delay  sebanyak  satu  bit  dengan  menggunakan  gerbang  XOR.  Sinyal elektik  yang  telah  dikodekan  ini  kemudian  digunakan  untuk  mengendalikan  modulator elektro-optik  mach  zehnder  untuk  menghasilkan  sebuah  sinyal  optik  DPSK.  Sebuah  bit  ”1” dilambangkan  dengan  sebuah  perubahan  fasa  sebesar  π  pada  sinyal  data  berikutnya. Sebaliknya, ketika tidak ada perubahan fasa pada data berikutnya berarti data yang dikirim adalah  bit  ”0”.  Untuk  menghasilkan  sinyal  optik  RZ-DPSK,  dibutuhkan  satu  lagi  modulator intensitas dibandingkan dengan NRZ-DPSK untuk memodulasi sinyal clock dengan data rate yang sama dengan sinyal elektrik yang melalui modulator intensitas.
Gambar 10.(e) menunjukkan format modulasi RZ-DQPSK dimana bit sinyal kirim mengalami delay selama enam periode bit. Setelah itu, dilanjutkan dengan susunan biner 1101 lainnya dengan  masing-masing  bit  mempunyai  panjang 4 periode  bit  dengan  setengah  periode  bit untuk  level  tinggi  atau  rendah  diikuti  setengah  periode  selanjutnya  kembali  ke  level  nol. Namun  di  setiap  awal  bit  “1”,  terjadi delay  selama  2  periode  bit.  Modulasi  dengan  jenis pengkodean format RZ-DQPSK ini merubah fasa dari bit 10 menjadi 11 dan bit 11 menjadi 10.
(a)
(b)
(c) (d) (e)
Gambar 11. Bit terima (a) CSRZ 8 sampel (b) NRZ 8 sampel (c) RZ 8 sampel (d) RZ-DPSK 8 sampel (e) RZ-DQPSK 20 sampel
Gambar  11.(a)  menunjukkan  bentuk  sinyal  terima  di  penerima  dengan  format  modulasi CSRZ, terdapat informasi yang tidak sesuai dengan data yang dikirimkan pada awal bit yaitu ditunjukkan  bit  dengan  level  tinggi  selama  2,2 periode  bit.  Bentuk  bit  yang  sesuai  dengan data  informasi  yang  dikirimkan  adalah  dimulai  dari  periode  bit  ke-2,2  bit  sampai  dengan periode bit ke-6,2 bit. Hal ini bisa terjadi karena adanya delay pada saat data dikirimkan.
Gambar 11.(b) menunjukkan bentuk sinyal terima di penerima dengan format modulasi NRZ. Bentuk  sinyal  terima  dengan  format  modulasi  NRZ  adalah  bentuk  sinyal  yang  paling  mirip dengan bentuk sinyal informasi yang dikirim. Walaupun terdapat informasi yang tidak sesuai

## Analisis Perbandingan Kinerja Modulator Optik Mach-Zehnder pada Jaringan FTTH
dengan  data  informasi  selama  0,8  periode  bit  tapi  tidak  terlalu  berpengaruh  terhadap kualitas transmisi. Bit terima yang sesuai dengan representasi bit kirim berada pada periode bit  0,8  sampai  dengan  4,8.  Amplitudo  sinyal  yang  dihasilkan  pada  pengkodean  NRZ  ini menghasilkan amplitudo yang paling tinggi diantara keempat format modulasi lainnya.
Gambar 11.(c) menunjukkan bentuk sinyal terima di penerima dengan format modulasi RZ. Bentuk  sinyal  terima  format  modulasi  RZ  menunjukkan  bentuk  sinyal  yang  mirip  dengan bentuk  sinyal  informasi  yang  dikirim.  Namun,  sama  halnya  dengan  format  modulasi  CSRZ dan NRZ, pada format modulasi RZ terdapat informasi yang tidak dibutuhkan pada awal bit selama  0,6  periode  bit.  Bit  terima  yang  sesuai  dengan  representasi  bit  kirim  berada  pada periode  bit  0.6  bit  sampai  dengan  4,6  bit.  Amplitudo  sinyal  yang  dihasilkan  tinggi  namun masih berada di bawah pengkodean NRZ.
Gambar 11.(d) menunjukkan bahwa bentuk sinyal terima dengan format modulasi RZ-DPSK tidak  sesuai  dengan  bentuk  sinyal  informasi.  Pola  bit  pada  sisi  receiver  ini  menghasilkan bentuk 00001111 dan seterusnya, mengikuti bentuk dari bit modulasi namun periode bit nya 2x  lipatnya.  Walaupun  begitu,  amplitudo  sinyal  yang  dihasilkan  lebih  besar  dibandingkan dengan CSRZ dan lebih kecil dibandingkan dengan NRZ dan RZ.
Gambar 11.(e) menunjukkan bentuk sinyal terima di penerima dengan format modulasi RZ- DQPSK. Sama halnya dengan pengkodean CSRZ, NRZ, dan RZ pada awal bit terima terdapat bit  yang  tidak  sesuai  dengan  data  infromasi  selama  4  periode  bit.  Selanjutnya  pola  yang terlihat  sesuai  dengan  bentuk  data  informasi  yang  sebenarnya  adalah  bit-bit  yang  berada pada periode bit ke-6 bit sampai dengan ke-28 bit sesuai dengan gambar 11.(e). Namun di akhir setiap bit 1 selalu diakhiri dengan delay sepanjang 4 periode bit. Walaupun besarnya amplitudo  yang  dihasilkan  tidak  tetap,  namun  semakin  banyak  bit  yang  diterima  semakin tinggi amplitudonya.
Dapat  disimpulkan  bahwa  dari  bentuk  sinyal  terima  kelima  format  modulasi  yang menunjukkan  bentuk sinyal  yang  paling  mendekati  dengan  bentuk  sinyal  informasinya dan amplitudo  yang  tinggi  adalah  yang  menggunakan  pengkodean  NRZ,  sedangkan  sebaliknya format  modulasi yang  terburuk  adalah  pengkodean  RZ-DQPSK,  karena  selain  bentuk sinyal terima  yang  tidak  terlalu  mirip  dengan  bit  sinyal  informasi,  juga  amplitudo  sinyal  yang dihasilkan  adalah  yang  paling  kecil.  Kemudian  urutan  format  modulasi  yang  terbaik berdasarkan  bentuk sinyal  terima  dan  amplitudonya adalah  NRZ,  RZ,  CSRZ,  RZ-DPSK,  dan terakhir RZ-DQPSK.

## 3.3 Perhitungan Power Link Budget
Perhitungan power  link  budget  pada  penelitian  ini  hanya  didasarkan  pada  arah  downlink dengan  jarak  dari  sentral  ke  pelanggan  yang  paling  jauh.  Perhitungan  power  link  budget dilakukan  untuk  mengetahui  redaman  total  yang  diizinkan  antara  daya  keluaran  pemancar dan sensitivitas penerima. Perhitungan power link budget dilakukan berdasarkan standarisasi ITU-T, yaitu jarak yang tidak lebih dari 20 km dengan batas redaman total 28 dB.
Tabel 2. Power Link Budget Tiap Konfigurasi Kabel Kabel 𝜶 𝒕𝒐𝒕 (dB) 𝑷 𝑹𝒙 (dBm) 𝑴 (dB) Feeder Distribusi Drop G652D G652D G657 24,806644 -17,806644 5,193356 G652D G652D PMMA 30,1475885 -23,1475885 -0,1475885 G652D PMMA G657 91,7042555 -84,7042555 -61,7042555 G652D PMMA PMMA 97,0452 -90,0452 -67,0452 PMMA G652D G657 308,5284385 -301,5284385 -278,5284385 PMMA G652D PMMA 294,6535885 -287,6535885 -264,6535885 PMMA PMMA G657 356,2102555 -349,2102555 -326,2102555 PMMA PMMA PMMA 361,5512 -354,5512 -331,5512
Berdasarkan  hasil  perhitungan  PLB  di  atas,  untuk  konfigurasi  kabel  G652D-G652D-G657 didapatkan nilai redaman total di bawah nilai redaman maksimal yang ditentukan oleh ITU-T serta  PT.  Telkom,  yaitu  sebesar  28  dB,  maka  link  ini  memenuhi  syarat  dari  sisi  total redaman. Nilai  P rx harus  lebih  besar  atau sama  dengan  sensitivitas  detektor  agar  penerima dapat bekerja dengan baik. Pada konfigurasi kabel ini, didapatkan nilai daya terima receiver (P rx )  sebesar  -17,806644  dBm.  Hal  ini  masih  memenuhi  persyaratan  dari  perangkat  untuk nilai minimum daya terima yaitu sebesar -29 dBm dan ketentuan dari ITU-T dan PT. Telkom, yaitu nilai minimum untuk daya terima adalah sebesar -27 dBm. Nilai M yang didapatkan dari perhitungan  tersebut  masih  berada  di  atas  0  (nol).  Hal  tersebut  mengindikasikan  bahwa konfigurasi dengan kabel tersebut memenuhi kelayakan power link budget.
Untuk  konfigurasi  kabel  G652D-G652D-PMMA,  didapatkan  nilai  redaman  total  di  atas  nilai redaman  maksimal  yang  ditentukan,  maka  link  ini  tidak  memenuhi  syarat  dari  sisi  total redaman. Namun, nilai  P rx pada  konfigurasi  kabel  ini,  didapatkan  nilai  daya terima receiver (P rx ) sebesar -23,1475885 dBm. Hal ini masih memenuhi persyaratan dari perangkat untuk nilai  minimum  daya  terima.  Nilai  M  yang  didapatkan  dari  perhitungan  tersebut  berada  di bawah 0 (nol). Hal tersebut mengindikasikan bahwa konfigurasi dengan kabel tersebut tidak memenuhi kelayakan power link budget, namun sinyal yang dikirimkan masih dapat diterima pada sisi pelanggan.
Untuk  konfigurasi  kabel  G652D-PMMA-G657,  G652D-PMMA-PMMA,  PMMA-  G652D-G657, PMMA-G652D-PMMA,  PMMA-PMMA-G657,  dan  PMMA-PMMA-PMMA,  berdasarkan  hasil perhitungan didapatkan redaman total link yang sangat besar dan nilai margin berada di atas nol,  sehingga  disimpulkan  bahwa  konfigurasi  kabel  tersebut  tidak  memenuhi  kelayakan power link budget.

## 3.4 Perhitungan Parameter Kualitas Transmisi
Dalam menentukan kualitas transmisi digunakan parameter signal to noise ratio (S/N) atau Bit Error Rate (BER). S/N merupakan perbandingan antara daya sinyal tehadap daya noise pada satu titik yang sama. Standarisasi untuk S/N berdasarkan standar PT. Telkom yaitu di atas  21,5  dB  dan  di  bawah  10 -9 untuk  BER.  Semakin  meningkatnya  S/N,  maka  akan mengakibatkan  atau  kecepatan  error  menjadi  berkurang,  sehingga  kualitas  performansi jaringan akan semakin meningkat. Perhitungan S/N dan BER dilakukan di setiap konfigurasi kabel.

## Analisis Perbandingan Kinerja Modulator Optik Mach-Zehnder pada Jaringan FTTH
Tabel 3. Kualitas Transmisi Tiap Konfigurasi Kabel Kabel S/N (dB) Q BER Feeder Distribusi Drop G652D G652D G657 35,19680969 28,7614309 4,9094E-179 G652D G652D PMMA 28,71282485 13,63362194 8,89478E-42 G652D PMMA G657 -89,9210193 1,59558E-05 24324,20472 G652D PMMA PMMA -100,602904 4,66471E-06 83201,83075 PMMA G652D G657 -523,19448 3,46135E-27 1,17073E+26 PMMA G652D PMMA -495,44478 8,44755E-26 4,79702E+24 PMMA PMMA G657 -618,933013 5,65353E-32 6,86497E+30 PMMA PMMA PMMA -629,614902 1,65282E-32 2,34819E+31
Berdasarkan  hasil  perhitungan  kualitas  performansi  jaringan  masing-masing  konfigurasi kabel,  yang  menunjukkan  hasil  S/N  di  atas  21,5  dB  dan  BER  di  bawah  angka  10 -9 adalah konfigurasi  kabel  G652D-G652D-G657  dan  G652D-G652D-PMMA,  dengan  perolehan  nilai sebesar 4,9094E-179 dan 8,89478E-42. Sedangkan untuk konfigurasi lainnya, yaitu G652D- PMMA-G657, G652D-PMMA-PMMA, PMMA-G652D-G657, PMMA-G653D-PMMA, PMMA-PMMA- G657,  dan  PMMA-PMMA-PMMA  menghasilkan  nilai  BER  di  atas  nilai  10 -9 ,  sehingga performansi konfigurasi tersebut buruk karena perbandingan daya dan sinyal yang kecil dan tingkat kesalahan yang besar.

## 3.5 Analisis Simulasi Performansi dengan Penggunaan Kabel PMMA
Berdasarkan analisis sebelumnya dengan menggunakan konfigurasi kabel kaca menunjukkan bahwa  seluruh  format  modulasi  telah  menunjukkan  kualitas link  yang  baik,  dimana menghasilkan Q factor di atas 6 dan BER di bawah 10 -9 . Selanjutnya, kelima format modulasi tersebut  diuji  dengan  penggantian  dari  kabel  kaca  ke  kabel  plastik  dan hybrid  kaca  dan plastik  berdasarkan  hasil  Q factor  apakah  menghasilkan  kualitas  yang  baik  atau  tidak mengingat kabel plastik mempunyai redaman yang sangat besar.
Tabel 4. Hasil Kualitas Transmisi dengan Kabel PMMA Format Modulasi Kabel Q Factor BER Feeder  Distribusi  Drop CSRZ G652D G652D PMMA  5,627383333  5,39059E-08 NRZ G652D G652D PMMA  36,43096111  2,7225E-225 RZ G652D G652D PMMA  28,26062222  1,6042E-127 RZ-DPSK G652D G652D PMMA  6,694168333  7,51477E-10 G652D PMMA G657 0,32141 1 RZ-DQPSK G652D G652D PMMA  6,029402778  1,07647E-06
Tabel  4  menunjukkan  bahwa  pada  setiap  format  modulasi  tidak  dapat  mengirimkan  data sampai ke penerima dan mengalami kualitas transmisi yang buruk sehingga didapatkan nilai Q factor bernilai nol dan BERnya bernilai satu dengan konfigurasi kabel G652D-PMMA-G657, PMMA-G652D-G657, PMMA-G652D-PMMA, PMMA-PMMA-G657, dan PMMA-PMMA-PMMA. Hal tersebut  terjadi  dikarenakan  efek  linier  dan  non-linier,  salah  satunya  adalah  besarnya redaman kabel yang dimiliki oleh kabel PMMA, dimana semakin besar redaman dan panjang kabel maka akan memperngaruhi kualitas transmisi pada suatu link optik.
Dengan  konfigurasi  kabel drop  menggunakan  kabel  PMMA,  untuk  pengkodean  jenis  CSRZ tidak mampu menghasilkan kualitas transmisi yang baik sehingga didapatkan nilai Q factor di bawah 6 dan BERnya di atas 10-9. Sedangkan untuk empat format modulasi lainnya mampu mengirimkan informasi sampai dengan penerima dan menghasilkan nilai Q factor lebih dari 6 dan BER yang kurang dari 10-9. Sehingga dapat dikatakan penggunaan PMMA di kabel drop
dapat  menjadi  alternatif lain untuk  digunakan  dalam  jaringan  FTTH untuk  format modulasi NRZ, RZ, RZ-DPSK dan RZ-DQPSK.
Pada  konfigurasi  kabel  G652D-PMMA-G657  dengan  format  modulasi  RZ-DPSK,  dapat memberikan  nilai  Q factor  lebih  dari  nol,  walaupun  tidak  sesuai  dengan  kualitas  transmisi yang ideal, dimana untuk Q factor sebesar 0,32141. Sehingga dapat dikatakan pengkodean RZ-DPSK  lebih  unggul  dibanding  format  modulasi  lainnya  untuk  konfigurasi  G652D-PMMA- G657,  karena  format  modulasi  ini  mampu  menggunakan  kabel  PMMA  di  bagian  kabel distribusi  yang  notabenenya  format  modulasi  lain  tidak  dapat  menggunakan  konfigurasi kabel ini dan menghasilkan kualitas transmisi yang buruk.

## 3.6 Analisis Efek FWM
Efek FWM merupakan salah satu bentuk efek non-linier dimana setelah data ditransmisikan, muncul  panjang  gelombang  yang  tidak  diinginkan  yang  jumlahnya  menyesuaikan  dengan panjang  gelombang  yang  dikirim.  Jumlah  panjang  gelombang  yang  tidak  dinginkan  bisa bernilai sama ataupun berbeda dengan panjang gelombang yang dikirim, apabila sama maka akan  bersifat  destruktif  dan  mengurangi  nilai  Q factor  dan  BER  pun  semakin  tinggi. Penelitian ini menguji pembangkitan efek non-linier pada jumlah lamda 18 dengan spasi 20 nm  dan membandingkan hal  tersebut  pada  saat  panjang  gelombang  digabungkan  menjadi satu  dengan  pada  saat  sebelum  panjang  gelombang  dipecah  menjadi  beberapa  kanal. Sehingga Optical  Spectrum  Analyzer  diletakkan  di  blok  setelah  multiplexing  dan  sebelum demultiplexing.
(a)
(b) (c) (d) (e) Gambar 12. Panjang gelombang setelah komponen multiplexer pada format modulasi
(a) CSRZ (b) NRZ (c) RZ (d) RZ-DPSK (e) RZ-DQPSK
Pada  Gambar  12  terlihat  pada  setiap  format  modulasi,  OSA  diletakkan  pada  jarak  0  km, setelah  panjang  gelombang  digabungkan  menjadi  satu  dan  kemudian  diamati  jumlah panjang  gelombangnya.  Jumlah  panjang  gelombang  saat  dikirimkan  pada  setiap  format modulasi adalah sebanyak 18 panjang gelombang.
(a) (b) (c) (d) (e) Gambar 13. Panjang gelombang sebelum komponen demultiplexer pada format modulasi (a) CSRZ (b) NRZ (c) RZ (d) RZ-DPSK (e) RZ-DQPSK

## Analisis Perbandingan Kinerja Modulator Optik Mach-Zehnder pada Jaringan FTTH
Pada  Gambar  13  terlihat  pada  jumlah kanal  informasi  sebanyak  18  panjang  gelombang,  di bagian sebelum komponen demultiplexer pada masing-masing format modulasi tidak muncul panjang  gelombang  yang  tidak  diinginkan,  dimana  panjang  gelombang  tetap  berjumlah sebanyak 18 kanal, sehingga tidak mempengaruhi Q factor dan BER pada penerima akibat efek  FWM.  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  pada  jaringan  FTTH  ini  tidak  terjadi  efek FWM, melainkan dikarenakan Kerr Effect lainnya, yaitu SPM dan XPM.

## 3.7 Analisis Perubahan Indeks Bias Non-linier (n 2 )
Pada  analisis  sebelumnya,  dengan  penggantian  jenis  kabel  serat  optik  plastik  di  tiap konfigurasi  format  modulasi  berdasarkan  efek  linier  dan  non-linier,  menghasilkan  kualitas transmisi yang lebih buruk dibanding dengan penggunaan jenis kabel serat optik kaca. Pada analisis  ini  yang  dilakukan  adalah  menghilangkan  efek  linier  dan  hanya  mengaktifkan  efek SPM,  dimana  efek  ini  erat  kaitannya  dengan  indeks  bias  non-linier.  Indeks  bias  non-linier serat  optik  kaca  bernilai  4.63  x  10 -21 sedangkan  indeks  bias  non-linier  serat  optik  plastik bernilai 10,05 x 10 -21 .
Tabel 5. Hasil kualitas transmisi dengan n 2 yang berbeda Format Modulasi Kabel Efek SPM (n 2 ) Feeder  Dist.  Drop Q Factor BER CSRZ G652D  G652D  G657  14,84678333  4,82915E-35 PMMA PMMA  PMMA  13,85831111  1,4903E-35 NRZ G652D  G652D  G657  81,23547778  0 PMMA PMMA  PMMA  79,79073333  0 RZ G652D  G652D  G657  66,82333889  0 PMMA PMMA  PMMA  64,48285556  0 RZ-DPSK G652D  G652D  G657  18,753505 8,73906E-56 PMMA PMMA  PMMA  18,26129444  1,14523E-50 RZ-DQPSK G652D  G652D  G657  11,608175 7,32463E-16 PMMA PMMA  PMMA  11,24310444  5,03913E-15
Dari Tabel 5 pada setiap format modulasi menunjukkan bahwa semakin besar nilai n 2 maka kualitas  transmisi  akan  semakin  buruk.  Dengan  penggunaan  n 2 yang  lebih  besar  dan menghilangkan  efek  linier,  kelima  format  modulasi  tetap  menunjukkan  kualitas  transmisi yang  baik.  Perubahan  indeks  bias non-liner  artinya merubah  indeks  bias  core  yang  sangat berpengaruh  pada  proses  transmisi,  baik  dari  segi  dispersi  maupun  redaman,  perubahan tersebut dapat mengurangi jumlah lamda yang bisa ditransmisikan.

## 3.8 Analisis Efek SPM dan XPM
Efek  XPM  tidak  dapat  dipisahkan  dengan  efek  SPM  karena  keduanya  sama-sama berpengaruh  terhadap  intensitas  daya sinyal.  Efek  SPM  mengakibatkan  terjadinya fluktuasi daya sinyal pada propagasi satu kanal sedangkan efek XPM mengakibatkan terjadinya silang intensitas  daya  sinyal  pada  satu  propagasi  kanal  terhadap  propagasi  kanal  lainnya.  Pada analisis  ini  hanya  dilakukan  pengamatan  dari  perbandingan  hasil  Q factor  dengan  hanya mengaktifkan efek SPM dan mengaktifkan efek SPM dibarengi efek XPM pada seluruh format modulasi di konfigurasi kabel kaca dan plastik.
Tabel 6. Efek SPM dan XPM pada Serat Optik Kaca dan Plastik
Format Modulasi Q Factor Serat Optik Kaca Serat Optik Plastik Efek SPM Efek SPM dan XPM Efek SPM Efek SPM dan XPM CSRZ Minimum 12,0497 13,2035 12,1514 12,5142 Maksimum 18,0465 17,3029 16,1896 17,2381 Rata-rata 14,8467833 14,63635 13,858311 14,88663333 NRZ Minimum 71,2645 67,7662 70,4883 89,9047 Maksimum 102,283 89,4865 95,7334 89,9047 Rata-rata 81,23547 76,644738 79,790733 78,639183 RZ Minimum 49,2598 56,4447 55,9746 58,9591 Maksimum 74,4842 81,1051 75,2975 78,6463 Rata-rata 66,823338 64,485094 64,48285 67,531122 RZ-DPSK Minimum 14,7056 16,506 15,489 15,6002 Maksimum 23,2751 22,5731 22,7843 22,9679 Rata-rata 18,753505 18,26129 18,26129444 18,734072 RZ-DQPSK Minimum 7,5231 8,5242 6,88776 8,30684 Maksimum 15,2343 15,416 16,1469 18,2375 Rata-rata 11,608175 10,890190 11,243104 11,288907
Tabel 6 menunjukkan penggunaan kabel kaca dan plastik dengan efek SPM dan XPM dengan mengabaikan  efek  linier  menghasilkan  bahwa  seluruh  jumlah  lamda  dapat  ditransmisikan, dengan nilai Q factor di atas 6. Fenomena ini membuktikan bahwa pada konfigurasi jaringan FTTH  ini, Kerr  effect  pada  serat  non-linier  tidak  membatasi  jumlah  lamda  yang ditransmisikan.
Pada  serat  optik  kaca,  terlihat  bahwa  simulasi  dengan  penambahan  efek  non-linier  XPM walaupun  tidak  menunjukkan  perbedaan  hasil  Q factor  yang  signifikan  namun  terlihat performansi jaringan yang menurun pada setiap format modulasi, dengan perbedaan nilai Q factor dari yang terbesar adalah NRZ dengan selisih nilai 4,590732, RZ dengan 2,33824, RZ- DQPSK dengan 0,717985, RZ-DPSK dengan 0,492215 dan terakhir CSRZ dengan 0,228433.
Pada  serat  optik  plastik,  dengan  indeks  bias  nonlinear  yang  lebih  besar  dari  kaca, menunjukkan  bahwa  dengan  penambahan  efek  non-linier  XPM,  performansi  jaringan meningkat  pada  empat  format  modulasi,  yaitu  pada  CSRZ,  RZ,  RZ-DPSK  dan  RZ-DQPSK. Sedangkan  pada  format  modulasi  NRZ,  terlihat  bahwa  Q factor  menurun  walaupun penurunannya tidak terjadi secara signifikan.

## 4. KESIMPULAN
Melalu  hasil  simulasi  dan  perhitungan  yang  telah  dilakukan,  dapat  diambil  beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Berdasarkan perbandingan lima format modulasi dengan efek linier dan non-linier pada kabel kaca urutan nilai Q factor dari yang terbesar adalah NRZ, RZ, RZ-DPSK, CSRZ dan RZ-DQPSK  dengan  bentuk  sinyal  bit  terima  yang  mendekati  dengan  bentuk  sinyal  bit kirim adalah format modulasi NRZ, RZ, CSRZ, RZ-DPSK dan terakhir RZ-DQPSK.
2. Pada  perhitungan power  link  budget  sesuai  perhitungan  downstream  dari  OLT  hingga ONT  terjauh,  konfigurasi  kabel  yang  dinyatakan  layak  dari  segi  redaman,  sensitivitas penerima  dan  margin  adalah  G652D-G652D-G657,  sedangkan  untuk  kabel  G652D- G652D-PMMA dinyatakan layak hanya dari segi sensitivitas penerima.
3. Pada  perhitungan  kualitas  transmisi  jaringan  masing-masing  konfigurasi  kabel,  yang menunjukkan  hasil  BER  di  bawah  angka  10 -9 adalah  konfigurasi  kabel  G652D-G652D- G657 dan G652D-G652D-PMMA.  Penggunaan kabel PMMA yang menghasilkan Q factor di  atas  6  pada  simulasi  adalah  dengan  konfigurasi  G652D-G652D-PMMA  pada  format modulasi NRZ, RZ, RZ-DPSK dan RZ-DQPSK.
4. Efek Four Wave Mixing (FWM) tidak muncul dalam perancangan FTTH, sehingga tidak muncul  panjang  gelombang  lain  yang  tidak  diinginkan  dalam  sistem.  Perubahan  nilai indeks bias non-linier (n 2 ) sangat berpengaruh terhadap performansi jaringan, semakin besar  nilai  indeks  bias  non-linier  maka  performansi  jaringan  akan  semakin  menurun. Pada  perancangan  FTTH  ini  tidak  mengalami  pembatasan  jumlah  lamda  yang ditransmisikan  dikarenakan  spasi  channel  yang  renggang.  Dengan  membandingkan simulasi dengan dan tanpa efek XPM memperlihatkan bahwa pada serat optik kaca pada format  modulasi  NRZ,  RZ,  RZ-DPSK,  RZ-DQPSK  dan  CSRZ  terjadi  penurunan  kualitas transmisi saat diberi efek XPM. Sedangkan pada serat optik plastik terjadi peningkatan kualitas  transmisi  saat  diberi  efek  XPM  pada  CSRZ,  RZ,  RZ-DPSK  dan  RZDQPK. Sebaliknya  pada  format  modulasi  NRZ  terjadi  penurunan  kualitas  transmisi  saat  diberi efek XPM dengan konfigurasi kabel serat optik plastik.

## DAFTAR RUJUKAN
Agrawal, G. P. (2001). Nonlinear Fiber Optics. University of Rochester New York.
Agrawal,  G.P.  (2002). Fiber-Optic  Communications  Systems.  University  of  Rochester  New York.
Ali,  Mazin  Ali  A.  (2015). Comparison  of  Modulation  Techniques  for  Underwater  Optical Wireless Communication Employing APD Receivers. Iraq.
Angesti, Wildand, Imam Santoso, dan Ajub Ajulian Zahra. (2015). Simulasi Kinerja Modulator Optik Tipe Mach Zehnder Berdasarkan Ragam Format Modulasi. Semarang.
Frosz, M. H., Nielsen, K., Hlubina, P., Stefani, A., & Bang, O. (2009). Dispersion-engineered and  Highlynonlinear  Microstructured  Polymer  Optical  Fibres.  Technical  University Denmark.
Mott,  William  H.,  Robert  B.  Sheldon.  (2000). Laser  Satellite  Communication:  The  Third Generation. Greenwood Publishing Group.
PT.Telekomunikasi  Indonesia  Tbk,  Direktorat  Network  dan  Solution.  (2010). Pedoman Pemasangan Jaringan Akses Fiber Optik. PT. Telekomunikasi Indonesia Tbk. Bandung.
Saputra,  Wayan.  (2010). Model  dan  Simulasi  Modulator  Mach  Zehnder  untuk  Aplikasi Wireless LAN IEEE 802.11g Over Fiber Menggunakan C++. Bandung.
Sari,  Velessitas  Mega  Puspita.  (2015). Perancangan  Jaringan  Akses  Fiber  to  the  Home (FTTH)  dengan  Teknologi  Gigabit  Passive  Optical  Network  (GPON)  di  Wilayah  Permata Buah Batu I dan II. Bandung.
Tanjung,  Fajri.  (2015). Perancangan  Jaringan  Fiber  to  The  Home  (FTTH)  Menggunakan Teknologi  Coarse  Wavelength  Division  Multiplexing  (CWDM)  untuk  Perumahan  Pesona Ciwastra Village Bandung. Bandung.
Thorat, Dr. P. V., Sandhya Warulkar, P. A. Thombre. (2014). Plastic Optical Fiber. India.
Wang,  Fengqiu.  (2005). Picosecond  Pulse  Generation  and  Its  Applications  in  High-Speed Optical Time Division Multiplexing Systems. Churchill College.