Berdasarkan standar yang ditetapkan oleh ITU-T (G.989.1 hingga G.989.3), generasi terbaru dari PON yaitu NG-PON2 dapat mengirimkan data dengan bitrate downstream lebih dari sama dengan 40 Gbit/s dan 10 Gbit/s untuk upstream. NGPON2 dapat menjadi salah satu solusi teknologi dalam mengatasi permasalahan terbatasan bandwidth pada teknologi PON saat ini. Dikarenakan penggunaan Teknik TWDM dengan metode aggregasi atau stacking OLT yang menjanjikan jaringan broadband masa depan dengan bandwidth sangat besar. Pada penelitian ini dilakukan perancangan dan evaluasi sistem dan jaringan bi-directional NG-PON2 dengan teknik TWDM. Dilakukan simulasi perancangan sistem delapan kanal TWDM dengan total bitrate 80 Gbit/s pada sisi downstream (WDM) dari OLT yang masing-masing bitrate tiap kanalnya adalah 10 Gbit/s dan 10 Gbit/s untuk upstream (TDM). Kemudian, untuk simulasi perancangan jaringan memiliki tiga titik splitting dengan splitting ratio 1:256 dan jarak terjauh transmisi adalah 40 km. Serta menambahkan EDFA yang memiliki panjang 1 hingga 5 meter sebagai pre-amplifer dan booster amplifier dengan Pump Laser Power 100 mW hingga 1000 mW serta Pump Laser Wavelength 980 dan 1480 nm. Dari hasil simulasi, dilakukan analisis sistem dengan parameter pengukuran Power Received, Q factor dan BER. Serta, dilakukan analisis amplifier terhadap perubahan daya dan panjang gelombang dengan parameter pengukuran Gain dan OSNR. Berdasarkan dari hasil simulasi, didapatkan EDFA dengan panjang 2 meter, daya 400 mW, dan panjang gelombang 1480 nm dapat memberikan peningkatan performansi yang terbaik untuk transmisi downstream dengan nilai parameter Q factor sebesar 9,99 hingga 15,75; BER sebesar 3,33x10-56 hingga 7,06x10-26; Power Received sebesar -20,12 hingga -19,11 dBm; Gain sebesar 14,18 hingga 15,60 dB; dan OSNR sebesar 54,01 hingga 54,37 dB. Sedangkan untuk performansi transmisi upstream ditunjukkan EDFA dengan panjang 2 meter, daya 600 mW, dan panjang gelombang 1480 nm dengan nilai parameter Q factor sebesar 10,09 hingga 15,40; BER sebesar 7,68x10-54 hingga 2,75x10-24; Power Received sebesar -14,11 hingga -11,62 dBm, Gain sebesar 17,97 hingga 20,44 dB dan OSNR sebesar 54,01 hingga 54,37 dB.
Kata kunci : TWDM, PON, NG-PON2, EDFA, WDM, TDM.