KOMUNIKASI SATELIT

 Sistem Komunikasi Satelit

Satelit adalah benda yang mengorbit benda lain dengan periode revolusi dan rotasi tertentu. Ada dua jenis satelit, yakni satelit alam dan satelit buatan.

Satelit alami adalah benda-benda luar angkasa bukan buatan manusia yang mengorbit sebuah planet atau benda lain yang lebih besar daripada dirinya, seperti misalnya, Bulan adalah satelit alami Bumi. Sebenarnya terminologi ini berlaku juga bagi planet yang mengelilingi sebuah bintang, atau bahkan sebuah bintang yang mengelilingi pusat galaksi, tetapi jarang digunakan. Bumi sendiri sebenarnya merupakan satelit alami Matahari.

Satelit buatan adalah benda buatan manusia yang beredar mengelilingi benda lain, misalnya satelit Palapa yang mengelilingi Bumi.

Satelit komunikasi adalah  satelit buatan yang dipasang di angkasa dengan tujuan telekomunikasi menggunakan radio pada frekuensi gelombang mikro. Kebanyakan satelit komunikasi menggunakan orbit geosinkron atau orbit geostasioner, meskipun beberapa tipe terbaru menggunakan satelit pengorbit bumi rendah.

Untuk pelayanan tetap, satelit komunikasi menyediakan sebuah teknologi tambahan bagi kabel komunikasi kapal selam optik fiber.Untuk aplikasi bergerak, seperti komunikasi ke kapal laut dan pesawat terbang di mana aplikasi teknologi lain seperti kabel, tidak praktis atau tidak mungkin digunakan.

Ada 2 bagian penting pada sistem komunikasi satelit yaitu space segment (bagian yang berada di angkasa) dan ground segment (biasa disebut stasiun bumi).

Space Segment, terdiri dari :

• Struktur / Bus
• Payload
• Power Supply
• Kontrol temperature
• Kontrol attitude dan orbit
• Sistem propulsi
• Telemetry, Tracking, & Command (TT&C)

Space segment berguna untuk mengontrol dan memonitor satelit. Hal ini termasuk, tracking, telemetry dan command station (TT&C) bersama dengan satellite control centre, tempat operasional dari station-keeping danchecking fungsi vital dari satelit dilakukan. Gelombang radio yang ditransmisi oleh stasiun bumi,diterima oleh satelit. Link yang terbentuk disebut UPLINK. Satelit akan mentransmisi gelombang radio ke stasiun bumipenerima, dan link nya disebut DOWNLINK. Kualitas dari suatu link radio ditentukan oleh carrier-to-noiseratio. Kualitas dari overall link menentukan kualitas sinyal yang dikirim ke end user.

Pada prinsipnya satelit komunikasi merupakan stasiun pengulang (repeater) diangkasa. Sinyal-sinyal yang dikirim oleh antena di bumi setelah diterima diperkuat oleh peralatan-peralatan di satelit kemudian dikirim kembali ke bumi. Keuntungan utama dari satelit komunikasi adalah daya tampung lalu lintas telekomunikasi yang besar dan fleksibel serta mempunyai daerah liputan yang luas di bumi.

Subsistem – subsistem yang harus dimiliki oleh satelit :

• Sub-sistem Antena ; untuk menerima dan memancarkan sinyal
• Transponder : peralatan-peralatan elektronik untuk menerima, memperkuat dan merubah frekuensi sinyal-sinyal yang diterima dan dipancarkan kembali ke bumi.
• Sub-sistem pembangkit daya listrik : untuk membangkitkan daya listrik yang dibutuhkan bagi satelit.
• Sub-sistem pengatur daya : untuk mengatur dan merubah daya listrik yang dibangkitkan ke dalam bentuk-bentuk yang dibutuhkan oleh peralatan-peralatan elektronik.
• Sub-sistem komando dan telemetri : untuk memancarkan data-data tentang satelit ke bumi dan menerima komando (perintah-perintah) dari bumi.
• Sub-sistem pendorong (thrust) untuk mengatur perubahan-perubahan posisi dan ketinggian satelit agar bisa berada tetap pada posisi tertentu dalam orbit.
• Sub-sistem stabilisasi : untuk menjaga agar antena-antena satelit dapat selalu mengarah ke sasaran yang tepat di bumi.

Sedangkan Ground Segment, terdiri dari

• User Terminal
• SB Master
• Jaringan.

Dari SB (stasiun bumi) langsung dihubungkan ke end user. Stasiun bumi dibedakan atas ukurannya yang bervariasi berdasarkan volume traffic yang dibawa oleh link satelit dan tipe trafiknya. Stasiun terbesar memiliki antena berdiameter 30 m (standard A dari Intelsat Network), yang terkecil memiliki diameter antena 0,6 m atau lebih kecil lagi berupa mobile station terminal. Sebagian stasiun berfungsi menerima dan mengirim, namun ada juga yang hanya menerima saja (RCVO station).

Berdasarkan fungsinya, ground segment dibedakan atas :

a. Stasiun Bumi Utama : stasiun bumi yang berdungsi untuk mengendalikansatelit agar tetap ditempat yang diperintahkan, serta menjalankan fungsiyang dikomandokan.

b. Stasiun Bumi Besar : stasiun bumi yang dapat mengirimkan danmenerima sinyal-sinyal informasi dan siaran televisi

c. Stasiun Bumi Kecil : stasiun bumi yang dapat mengirimkan dan menerimasinyal-sinyal informasi tetapi hanya dapat menerima siaran televisi.

d. Stasiun Bumi Bergerak (SBB) : stasiun bumi yang untuk keadaan darurat ataupun khusus misalnya peliputan siaran TV secara langsung.

e. Television Reception Only (TVRO) : stasiun bumi yang hanya dapat menerima siaran televisi lewat satelit.

Pentransmisian Sistem Komunikasi Satelit

Pada prinsip karakteristik Sistem Komunikasi Satelit serupa dengan microwave radio links tapi dibedakan atas 3 karakteristik penting:

• Sinyal Komunikasi Satelit  menempuh jarak yang sangat jauh tanpa penguatan, konsekuensinya satelit bersifat aktif, mempunyai penguatan sinyal yang on-board.
• Peralatan berada didaerah yang tidak dihuni manusia (extreme environment = luar angkasa)
• Perbaikan dapat dianggap mustahil dilakukan setelah satelit diluncurkan ke orbit(baru bisa dilakukan pada orbit LEO)

Satelit komunikasi awalnya digunakan untuk pelengkap sistem kabel jarak jauh (long distance cablesystems), namun terdapat beberapa perbedaaan diantara kedua sistem tersebut :

1. Long distance cable bersifat point-to-point connections, Komunikasi Satelit bersifat point-to-multipoint atau multipoint-to-multi point connections
2. Biaya sistem kabel meningkat dengan pertambahan jarak, biaya link satellite tidak tergantung oleh jarak antar Stasiun bumi.
3. Transmisi satelit dapat mengatasi hambatan fisik dan politik yang tidak dapat dilewati oleh sistem kabel.
4. Satelit dapat menyediakan layanan bagi mobile terminals.

Perbedaan ini mengubah evolusi layanan Komunikasi Satelit.Satelit sendiri memiliki 2 peranan, yaitu:

a. Memperkuat (amplify) received carriers untuk retransmisi pada posisi downlink

b. Mengubah frekuensi carrier untuk menghindari re-injection dari sebagian transmitted power ke receiver.

 Macam–Macam Orbit Satelit

Banyak satelit dikategorikan atas ketinggian orbitnya, meskipun sebuah satelit bisa mengorbit dengan ketinggian berapa pun.

• Orbit Rendah (Low Earth Orbit, LEO): 300 – 1500km di atas permukaanbumi.
• Orbit Menengah (Medium Earth Orbit, MEO): 1500 – 36000 km.
• Orbit Geosinkron (Geosynchronous orbit, GSO): sekitar 36000 km di atas permukaan Bumi
• Orbit Geostasioner (Geostationary Orbit, GEO): 35790 km di ataspermukaan Bumi.
• Orbit Tinggi (High Earth Orbit, HEO): di atas 36000 km.
• Orbit berikut adalah orbit khusus yang juga digunakan untukmengkategorikan satelit, diantaranya:
• Orbit Molniya, orbit satelit dengan periode orbit 12 jam dan inklinasi sekitar63°.
• Orbit Sunsynchronous, orbit satelit dengan inklinasi dan tinggi tertentu yangselalu melintas ekuator pada jam lokal yang sama.
• Orbit Polar, orbit satelit yang melintasi kutub.

Satelit Geostasioner

Orbit Geostasioner adalah orbit geosinkron yang berada tepat di atasekuator Bumi (0° lintang), dengan eksentrisitas orbital sama dengan nol. Daripermukaan Bumi, objek yang berada di orbit geostasioner akan tampak diam(tidak bergerak) di angkasa karena periode orbit objek tersebut mengelilingi bumi sama dengan periode rotasi Bumi. Orbit ini sangat diminati oleh operator-operator satelit buatan (termasuk satelit komunikasi dan televisi). Karena letaknya konstanpada lintang 0°, lokasi satelit hanya dibedakan oleh letaknya di bujur Bumi.

 LEO System

Orbit bumi rendah (Low Earth Orbit, LEO) adalah sebuah orbit sekitarBumi antara atmosfer dan sabuk radiasi Van Allen, dengan sebuah sudut inklinasirendah. Batasan ini tidak didefinisikan secara pasti, tetapi biasanya sekitar 300-1500 km. Orbit ini biasanya berada di bawah intermediate circular orbit (ICO)dan jauh di bawah orbit geostationary. Orbit lebih rendah dari sini tidak stabil danakan turun secara cepat karena gesekan atmosfer. Orbit yang lebih tinggi dari orbit ini merupakan subyek dari kegagalan elektronik awal karena radiasi yangkuat dan pengumpulan muatan. Orbit dengan sebuah sudut inklinasi yang lebihtinggi biasanya disebut orbit polar.

 MEO System

Benda yang berada di orbit menengah (MEO, Medium Earth Orbit) beradapada ketinggian 5.500-36.000 km. Sistem satelit navigasi GPS (global positioningsystem) milik Amerika Serikat dan GLONASS (global navigation satellitesystem) milik Rusia menempati orbit menengah ini, sekitar 18.000-20.000 km dariBumi.

Interferensi pada sistem transmisi satelit dapat disebabkan oleh banyak sumber, yaitu:

• Sistem satelit terdekat. Apabila SB penerima memiliki antena denganpattern receive yang buruk, artinya gain side-lobenya cukup besar (tinggi),maka sinyal down-link yang berasal dari satelit lain akan diterima jugaoleh SB penerima sebagai sinyal interferensi.
• SB pemancar (Up-link) Sinyal interferensi timbul disebabkan oleh SB pemancar dari satelit lain. Apabila SB pemancar tersebut memiliki antenna dengan pattern side-lobe dengan gain yang cukup besar, maka carrier pada arah side-lobe juga memiliki daya yang cukup tinggi untuk mengganggu sistem satelit.
• Intermodulasi kanal terdekat Satu transponder dibebani atau dioperasikan untuk multi carrier seperti sistem FDMA atau 2T ½, maka carrier-carrier tersebut akan menimbulkan sinyal termodulasi pada transponder  tersebut dan  transponder dikanan kirinya. Walaupun pada output multiplexer transponder sudah dilengkapi filter yang akan mem-filter sinyalin termodulasi, tetapi energi yang ditimbulkan akan tetap melebar ditransponder kanan-kirinya.
• Interferensi dari sistem terresterial. Sistem terresterial  beroperasi pada frekuensi band yang sarna dengan sistem frekuensi pada Satelit Palapa, yaitu C-band 6/4 Ghz.
• Cross Polarisasi Antena

Sistem satelit Palapa, alokasi transponder menggunakan sistem polarisasi ganda (polarisasi ortogonal), yaitu polarisasi Vertikal dan polarisasi Horizontal. Pada sistem Ku-band, cross-polarisasi lebih banyak disebabkan oleh pengaruh butiran air hujan yang dapat mengubah polarisasi sinyal. Sedangkan pada C-band terjadinya cross-polarisasi lebih banyak disebabkan oleh jeleknya isolasi antara polarisasi Vertikal danhorizontal pada sistem feed-horn antena.Isolasi cross-poll yang diijinkanadalah >30 dB.

Link Budget Sistem Komunikasi Satelit

Link budget adalah kegiatan menghitung dari rencana power yang akan dipancarkan ke satelit dari stasiun bumi untuk mendapatkan suatu nilai C/Ntotaldari suatu link. Dalam perhitungan link budget ini besarnya power yang dipancarkan akan tergantung dari :jenis carrier, ukuran antena penerima, karakteristik satelit, lokasi stasiun bumi dan servis yang diharapkan.Dalam mendesain link budget harus diusahakan supaya penggunaan satelit dapat optimal. Yang dimaksud optimal adalah persentase dari penggunaan banwidth dan power satelit adalah sama.

Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam mendisain link budget adalah :

a)    Antena stasiun bumi

b)   Intermodulasi

c)     Interferensi satelit

d)   Cross polarisasi antenna

e)    Redaman hujan

f)    Loss jarak antara stasiun bumi ke satelit dan sebaliknya

g)   Bandwidth carrier

h)   Pattern coverage satelit (SFD, G/T, EIRP)

i)     Kualitas peayanan yang diharapkan

 Antena stasiun bumi

Antena adalah faktor komponen utama dalam mendisain suatu link budget karena antena ini berhubungan dengan kemampuan untuk mengirim dan menerima sinyal dan efeknya yaitu sidelobe antena, karena hal inilah yang akan berakibat pada gangguan/interferensi ke satelit lain. Ada tiga tipe antena yang biasa digunakan dalam sistem komunikasi satelit.

Ketiga jenis antena tersebut adalah

1.    Cassegrian / focal fed antennas

Jenis antena ini banyak digunakan untuk TVRO, sedangkanuntuk mengirimkan sinyal maka dibutuhkan kabel yang agak panjang untuk sampai ke fed nya. Gambar focal fed antennas

2.    Gregorian

Tipe antena ini banyak dibuat untuk antena yang berukuran besar, antena ini juga mempunyai efisiensi yang tinggi untuk transmit dan receive. Gambar antenna Gregorian

3.    Offset fed antenna

Tipe dari antena ini masih tergolong baru karena reflector dari antena tidak simetris. Sehingga tipe antena ini susah dalam pembuatan dan mahal untuk jenis antena yang berukuran besar (lebih besar dari 2.4 meter). Gambar antenna Offset fed.

Intermodulasi

Intermodulasi terjadi akibat dari penguat dari power TWTA atau SSPA yang tidak linear. Sehingga apabila power SSPA dipakai untuk penggunaan multi carrier maka harus dilakukan output backoff. Besarnya backoff ini tergantung dari berapa besar nilai intermodulasi yang diijinkan. Besarnya output backooff ini dihasilkan oleh karakteristik dari am/am dari power TWTA atau SSPA. Gambar intermodulasi antar carrier dapat dilihat dibawah ini.

Interferensi satelit

Sumber-sumber interferensi

1.    Jaringan terrestrial

biasanya, interferensi ini diakibatkan oleh antena yang mempunyai elevasi rendah/kecil.

2.    Adjacent satellite/jaringan satelit lain

interferensi diakibatkan oleh jarak antar satelit, pattern dari antena yang tidak baik, coverage dari satelit mempu-nyai cakupan daerah dan beroperasi pada frekuensi yang sa-ma. Jarak satelit normalnya 2°.

3.    Intermodulation product

interferensi ini disebabkan oleh akibat ketidak linearan (non linearity) dari TWTA atau SSPA

4.    Crosspolarization

interferensi ini akibat oleh gerakan antena akibat dari ada-nya angin atau gangguan lain.

Dalam perhitungan interferensi antar satelit ini ada dua tipe interferensi yaitu interferensi uplink dan interferensi downlink. Interferensi antar satelit ini lebih disebabkan oleh side lobe dari antenna yang digunakan.

1.     Redaman jarak (free space loss)

redaman karena jarak akan tergantung pada frekuensi yang digunakan dan juga tergantung pada aktual jarak dari sta-siun bumi ke satelit, sedangkan jarak ini akan dipengaruhui oleh lokasi dari stasiun.

2.    Redaman hujan (rain attenuation)

redaman akibat hujan ini merupakan faktor yang cukup pen-ting yang harus diperhatikan dalam sistem komunikasi sate-lit. Hal ini terutama bila sistem komunikasi satelit beroperasi diatas 10 Ghz. Besarnya redaman akibat hujan hujan dipengaruh besarnya butiran hujan, frekuensi, ketinggian hujan dan polarisasi da-ri gelombang yang dipancarkan.

3.     Pointing error (pe)

redaman loss akibat gerakan satelit dan hal ini terjadi bila antena tidak menggunakan sistem “autotrack”.

SUMBER :

http://diah04.blog.st3telkom.ac.id/2017/01/13/komunikasi-satelit/