Jaringan seluler merupakan teknologi yang terus berkembang karena terus meningkatnya kebutuhan pengguna. Kebutuhan ini mendorong lahirnya 5G yang diharapkan dapat mendukung Massive Machine Type Communication (mMTC), Enhanced Mobile Broadband (eMBB), dan Ultra-Reliable and Low Latency Communication (uRLLC). Dalam mendukung aplikasi ini dibutuhkan kecepatan pengiriman data yang tinggi terutama pada jaringan fronthaul untuk mendukung akses radio ke pengguna. Teknologi bidirectional radio over fiber pada gelombang milimeter memiliki prospek tinggi bagi jaringan 5G fronthaul, namun terjadinya dispersi data menjadi hambatan dalam memperoleh kinerja sistem yang optimal. Penelitian ini merancang sistem bidirectional radio over fiber dan melakukan optimasi sistem dengan dispersion compensating fiber (DCF). Penelitian mengamati kinerja sistem pada variasi jarak dan bit rate dengan menganalisis parameter Bit Error Rate (BER) dan Q Factor. Hasil penelitian menunjukkan pada rancangan sistem bidirectional Radio over Fiber skema downstream mencapai standar pada jarak 1-2 km dengan peak bit rate 16 Gbps, sedangkan skema upstream mencapai standar pada jarak 1-4 km dengan peak bit rate 16 Gbps. Sementara itu, rancangan sistem bidirectional Radio over Fiber dengan penambahan DCF, menunjukkan peningkatan kualitas sinyal sebesar 150% pada skema downstream dan peningkatan 140% pada skema upstream, dengan memenuhi standar pada jarak 1-15 km dengan peak bit rate 16 Gbps.