13101001 1

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Prinsip Dasar Sistem Komunikasi Satelit[3]

Sistem komunikasi satelit mempunyai peranan penting dalam

kemajuan perkembangan dunia telekomunikasi saat ini. Sistem

komunikasi satelit mampu bersaing dengan sistem komunikasi radio

terestrial maupun serat optik. Hal ini dikarenakan mampu menjangkau

daerah yang tidak dapat dijangkau radio terestrial. Selain itu bandwidth

nya lebar, sehingga dapat digunakan pada komunikasi digital dengan bit

rate yang besar. Sistem komunikasi satelit mempunyai prinsip dasar

sebagai sistem komunikasi radio dengan satelit sebagai stasiun

pengulang atau repeater.

Gambar 2.1 Arsitektur Dasar Sistem Komunikasi Satelit[3]

2.1.1 CHINASAT[4]

Chinasat adalah keluarga satelit komunikasi yang dioperasikan

oleh China Direct Broadcast Satellite Company. Seri ini sebelumnya

dioperasikan oleh China Satellite Communications Corporation, dan

sebelum itu China Telekomunikasi Broadcast Satellite Corporation,

yang dimiliki oleh Departemen Pos dan telekomunikasi China.

Gambar 2.2 Satelit Chinasat [4]

Satelit sebelumnya dioperasikan oleh Sino Satellite

Communications Company dan China Orient Telecommunications

2 13101001

Satellite Company diberi nama dengan sebutan CHINASAT menyusul

merger mereka dengan China Satellite Communications Corporation

untuk membentuk Cina DBSAT. CHINASTAR 1 menjadi CHINASAT

5A, Sinosat-1 menjadi CHINASAT 5B, dan Sinosat-3 menjadi

CHINASAT 5C. Chinasat 11 berada di 98º BT melayani berbagai jenis

pengguna mulai dari siaran TV, ATM, database sekolah.

Tabel 2.1 Spesifikasi Satelit Chinasat 11[5]

Name Chinasat 11

Status Active

Position 98° E (98° E)

NORAD 39157

Cospar

number

China Satellite Communications Co. Ltd.(China

Satcom)

Launch date 1-May-13

Launch site Xichang Satellite Launch Center

Launch

vehicle

Long March CZ-3B/E

mass (kg) 5100

Manufacture

r:

China Aerospace Science and Technology Corporation

(CASC)

Model (bus) DFH-4 Bus

Orbit: GEO

Expected

lifetime

15 yrs

Details 19 Ku-band and 26 C-band transponders to provide

commercial communications to China, East Asia,

China Sea, South Asia, Indian Ocean, the Middle East,

Africa and Australia.

Beams C-band Wide beam (active)

Ku-band Indonesia beam (active)

Ku-band Maritime beam (active)

Ku-band South Asia beam (active)

Charts List

2.2 Spesifikasi Perangkat[6]

13101001 3

Bagian utama dari sistem komunikasi satelit terdiri dari ruas

bumi dan ruas angkasa. Ruas bumi terdiri dari beberapa stasiun bumi

yang berfungsi sebagai stasiun bumi pengirim dan stasiun bumi

penerima. Ruas angkasa berupa satelit yang menerima sinyal

kemudian memancarkannya kembali ke stasiun bumi penerima.

1. Segmen Angkasa (Space Segment)

Segmen angkasa dalam sistem komunikasi satelit adalah

satelit yang di dalamnya memiliki jalur berupa kanal yang disebut

transponder. Transponder merupakan sub-sistem satelit yang

berfungsi memperkuat sinyal yang diterima serta menggeser

frekuensinya. Selain untuk single carrier, transponder satelit juga

digunakan untuk pentransmisian multiple carrier. Pentransmisian

tersebut mempengaruhi daya keluaran transponder.

2. Segmen Bumi (Ground Segment)

Segmen bumi adalah segmen komunikasi di bumi yang

mentransmisikan informasi ke satelit dan menerima kembali dari

satelit. Secara umum stasiun bumi terdiri dari dua bagian yaitu :

a. Terminal RF (Radio Frequency)

Terminal RF terdiri dari antena pemancar/penerima, HPA, LNA,

up converter, down converter.

b. Terminal Pita Dasar (Baseband Terminal)

Terdiri dari peralatan baseband, encoder, decoder, modulator serta

demodulator. Bagian ini dihubungkan dengan terminal RF melalui

rangkaian penguat IF dan pada bagian akhir dihubungkan dengan

peralatan pemakai.

2.3 Arsitektur Sistem Komunikasi Satelit[7]

Secara garis besar, sistem komunikasi satelit terdiri dari dua

ruas, yaitu ruas antariksa (Space Segment) dan ruas bumi (Ground

Segment). Arsitektur sistem komunikasi satelit dapat dilihat pada

gambar 2.3 sebagai berikut :

Gambar 2.3 Konfigurasi Sistem Komunikasi Satelit[7]

4 13101001

Berdasarkan gambar 2.3, terlihat bahwa fungsi satelit adalah

sebagai repeater dalam sistem komunikasi satelit antara Stasiun Bumi

(SB) pemancar(Tx) SB penerima (Rx). Master station merupakan

stasiun pengendali utama dari satelit tersebut yang menjaga satelit agar

tetap berada dalam kondisi yang baik dan dapat beroperasi sesuai

dengan usia yang diprediksikan pada saat pembuatan dengan

Telemetry, Tracking Command, dan Ranging. Telemetry merupakan

pengiriman data-data mengenai satelit ke stasiunpengendali utama

yang berisi kondisi satelit. Data-data ini kemudian dianalisis dan

digunakan untuk menentukan tindakan yang harus dilakukan untuk

menjaga satelit tetap pada kondisi yang baik. Tindakan yang dapat

dilakukan berupa pengiriman command ke satelit untuk menanggapi

kondisi satelit, manuver untuk menjaga satelit tetap pada orbitnya, dan

lain-lain. Tracking merupakan tindakan yang dilakukan untuk menjaga

pointing antena agar tetap mengarah ke satelit tersebut. Hal ini

dilakukan untuk menjaga dalam membantu proses monitor posisi

satelit dan menjaga agar tidak terjadi interferensi dengan satelit lain

ataupun meng-interferensi satelit lain. Namun ada juga antena yang

memiliki kemampuan auto-tracking yang dapat mengikuti

perpindahan posisi satelit secara otomatis.Ranging dilakukan untuk

mengukur jarak satelit dari stasiun pengendali utama dan mengetahui

posisi dari satelit tersebut.

2.3.1 Ruas Bumi[8]

Ruas bumi merupakan SB pengendali satelit atau yang

disebut juga dengan master station dan SB pengguna (SB transmitter

dan SB receiver). Pada SB ini terdapat peralatan-peralatan yang

berfungsi sebagai pemancar atau penerima sinyal-sinyal yang dikirim

dan diterima satelit di antariksa, baik untuk pengendalian satelit

maupun pengendalian komunikasi satelit. Selain itu ground segment

merupakan interface antara user ke satelit. Ada tiga jenis standar SB,

yaitu standar A, standar B, dan standar C. Stasiun bumi standar A

menggunakan antena parabola berdiameter 30 meter atau lebih.

Standar A ini merupakan yang paling lama dan paling banyak

digunakan pada sistem ini, karena antena yang besar memungkinkan

stasiun bumi untuk menggunakan kapasitas satelit paling

efisien.Stasiun bumi standar B menggunakan antena 11 meter,

biayanya lebih murah daripada standar A, dan cocok untuk daerah

dengan permintaan traffic yang rendah.

13101001 5

Stasiun bumi standar C menggunakan antena berdiameter 14

sampai 19 meter yang didesain khusus untuk beroperasi pada rentang

frekuensi Ku-band (14/11 GHz). Secara sederhana konfigurasi stasiun

bumi dapat dilihat pada gambar 2.4 Konfigurasi Sistem Stasiun Bumi

berikut ini:

Gambar 2.4 Konfigurasi Sistem Statiun Bumi[8]

Keterangan :

LNA : Low Noise Amplifier

HPA : High Power Amplifier

RCVR : Receiver

FM/PM Mod :Frequency Modulation / Phase

Modulation

CRT/ITCU : Command Ranging Telemetry

/Integrated TelemetryCommand Unit

Dan

TDC : Tracking Down Converter

TRCVR : Track Receiver

ADU : AAntena Drive Unit

ACU : AAntena Control Unit

PTIC :Powerground Track InterfaceControl

GSC : Ground Segment Control

D/C : Down Converter

U/C : Up Converter

6 13101001

Prinsip kerja dari sistem stasiun bumi adalah sebagai berikut

Data telemetri yang dipancarkan oleh satelit diterima oleh antena SB

kemudian antena merubah sinyal RF di ruang bebas menjadi sinyal RF

terbimbing. Masuk keperangkat LNA untuk dikuatkan dengan aras derau

yang rendah. Setelah melewati LNA kemudian masuk ke Down

Converter yang akan mentranslasikan sinyal RF terbimbing menjadi

sinyal IF (70 /18 MHz), kemudian masuk ke perangkat CRT/ITCU untuk

diproses data telemetri-nya yang berisi tentang kedudukan, kesehatan,

dan jarak satelit untuk kemudian disimpan data basenya di perangkat

komputer server. Oleh stasiun bumi melalui data-data tersebut kemudian

dikirimkan sinyal perintah ke arah satelit setelah melalui FM/PM Mod,

U/C, HPA dan antena SB. Oleh satelit sinyal perintah itu ditanggapi

dengan melakukan manuver, ataupun pengontrolan lain. Pada umumnya

sistem komunikasi yang menggunakan tansmisi satelit secara dasar

terdiri dari perangkat :

A. Modem

Fungsi modem secara garis besarnya adalah merubah sinyal

input (data – voice – video – audio ) dan ditumpangkan pada sinyal

Intermediete Frequency (IF) dan atau sebaliknya. Jenis modem terdiri

dari :

1. Modulator berfungsi mengatur sinyal input power komunikasi

menjadi sinyal IF. Parameter paling utama yang diatur adalah :

a. Frequency IF transmit dengan range operasional 50 MHz s/d 90

MHz.

b. Tipe Modulasi yang dibutuhkan (berkaitan dengan bandwidth

transponder yang digunakan).

c. Parameter lainnya disesuaikan dengan kebutuhkan, seperti

codding (contoh Viterbi3/4).

2. Demodulator berfungsi merubah sinyal IF menjadi sinyal sistem

komunikasi yang dibutuhkan, parameter paling utama yang diatur

adalah :

a. Frequency IF Receive dengan range operasional 50 MHz s/d 90

MHz

b. Tipe Modulasi yang dibutuhkan (berkaitan dengan Bandwidth

Transponder yang digunakan).

c. Parameter lainnya disesuaikan dengan parameter yang ada pada

modulator.

13101001 7

d. Dapat melihat kualitas operasional dengan melihat berapa nilai Eb/No

yang diterima sesuai spesifikasinya.

Berikut adalah tampilan dari Modem CDM 570, dapat dilihat

pada gambar 2.5 dan tampak belakang Modem CDM 570 pada

Gambar 2.6:

Gambar 2.5 Modem CDM 570[9]

Gambar 2.6 Tampak belakang CDM 570[9]

3. Encoder berfungsi merubah sinyal audio dan video menjadi sinyal IF

dan umumnya perangkat ini dioperasikan untuk Audio Video (TV

Broadcast). Parameter utama yang diatur adalah :

a. Frequency IF transmit dengan operasional 50 MHz s/d 90

MHz.

b. Symbol rate (berkaitan dengan bandwidth yang diterima).

c. Mode video dan audio yang diterima (PAL, NTSC dan

Digital murni).

4. Decoder berfungsi merubah sinyal L-Band dari stasiun pemacar

broadcast menjadi Audio dan Video atau juga disebut sebagai receiver

satelit. Parameter utama yang diatur adalah :

a. Frequncy RF down-link range operasional 3,7 GHz s/d 4,2

GHz.

b. Symbol rate (berkaitan dengan bandwidth yang diterima).

c. Mode Audio dan Video yang diterima (PAL, NTSC dan

Digital murni)

Modem CDM 600 adalah salah satu modem yang digunakan

PT. Metrasat Bogor untuk memenuhi kebutuhan

perangkatnya, dapat dilihat pada Gambar 2.7 dan 2.8 untuk

tampak belakang modem CDM 600:

8 13101001

Gambar 2.7 Modem CDM 600[10]

Gambar 2.8 Tampak Belakang Modem CDM 600[10]

B. Up–Converter

Up–Converter dalam konfigurasi ini berfungsi sebagai

pengubah(Convertion) dari sinyal IF (Low Freq) menjadi sinyal RF

(High Freq), selain itu juga berfungsi sebagai penguat awal dengan

sumber input-nya dari output modem, namun penguatan level output

jangan sampai menimbulkan intermodulasi yang menyebabkan power

HPA tinggi dan dapat mengakibatkan saturasi satelit. Berikut adalah

bentuk dari Up converter yang digunakan PT. Metrasat Bogor dapat

dilihat pada gambar 2.9:

Gambar 2.9 Up Converter[11]

C. Down–Converter

Down–converter berfungsi sebagai pengubah sinyal RF

(High Freq) menjadi sinyal IF (Low freq). Fungsi lainnya adalah

sebagai penurun level sinyal setelah dikuatkan oleh LNA, karena

pada dasarnya posisi penguatan LNA tidak 8nte diatur level

penguatannya. Oleh karena itu Down-converter mutlak diperlukan

ada. Output down-converter berupa IF. Berikut adalah bentuk dari

Down converter yang digunakan PT. Metrasat Bogor dapat dilihat

pada gambar 2.10:

Gambar 2.10 Down Converter[11]

13101001 9

D. High Power Amplifier (HPA)

HPA dalam konfigurasi ini berfungsi sebagai penguat akhir,

mengingat jarak yang akan dilalui sangat jauh. Output HPA

berbentuk frekuensi RF dengan power level sudah sangat tinggi.

Satuan power level HPA adalah Watt dengan power level diatur/di-

adjustment dengan cara diputar pada pengaturan power level.

Frekuensi yang keluar berada pada range sekitar 6 MHz. Berikut

adalah bentuk dari HPA yang digunakan PT. Metrasat Bogor dapat

dilihat pada gambar 2.11:

Gambar 2.11 HPA 100w-2.2 Kw[12]

E. Antena

Mengirimkan carrier modulasi RF dari stasiun bumi menuju

satelit dalam frekuensi Up-Link (6 GHz) dan menerima carrier

modulasi RF dari satelit dari frekuensi Down-Link (4 GHz). Disini

Antena bertindak Sebagai penguat akhir sinyal yang akan dikirim

maupun yang diterima dari satelit. Berikut adalah bentuk dari Antena

Hub Bogor yang digunakan PT. Metrasat Bogor dapat dilihat pada

gambar 2.12:

Gambar 2.12 Antena 10 Meter Metrasat Bogor

2.3.2 Ruas Antariksa[13]

Segmen angkasa atau yang disebut juga dengan

spacecraft yaitu komponen sistem komunikasi satelit yang merupakan

satelit itu sendiri. Pada umumnya istilah satelit dalam bidang

telekomunikasi lebih mengacu pada satelit buatan yang merupakan

benda antariksa buatan manusia yang menunjang fungsi komunikasi di

bumi dengan daerah cakupan yang luas. Satelit berfungsi sebagai

10 13101001

stasiun relay yang menerima, memproses dan memancarkan kembali

sinyal komunikasi radio.

Payload menjalankan fungsi utama dari satelit, misalnya

fungsikomunikasi pada satelit telekomunikasi, pencitraan bumi pada

satelit, dan fotografi resolusi tinggi untuk keperluan eksplorasi sumber

daya alam. Payload dari satelit komunikasi terdiri dari Antena yang

berfungsi untuk menerimadan mentransmisikan sinyal, dan

transponder untuk menguatkan dan menggeser frekuensi dari sinyal.

Spacecraft bus mendukung fungsi payload dengan melakukan kontrol

terhadap orbit dan tingkah laku satelit yang diperlukan, daya listrik,

suhu, mekanik, dan komunikasi data dua arah ke stasiunbumi.

Subsistem 10Antena tingkah laku menjalankan fungsi control

terhadap tingkah laku satelit pada orbitnya dengan batasan tertentu.

Subsistem ini terdiri dari sensor untuk penentuan orbit dan Antena

seperti jet chuster dan alat penyimpan momentum sudut untuk

menjalankan torsi untuk mengoreksi posisinya. Torsi pengganggu

tingkah laku satelit dapat berasal dari tekanan matahari, perbedaan

gravitasi benda antariksa, dan ketidaktepatan thruster dalam

memberikan torsi yang diperlukan.

Subsistem propulsi meletakkan satelit pada orbitnya yang

dikehendaki dan menjaga parameter orbit pada batasan yang

diperlukan. Gangguan yang akan mempengaruhi orbit dari satelit

dapat berasal dari gaya gravitasi matahari dan bulan, serta eliptisitas

dari bumi sendiri. Subsistem elektrik memberikan daya selama satelit

menjalankan fungsinya. Daya listrik utama dihasilkan dari konversi

cahaya matahari dengan menggunakan sel surya.Selama periode

gerhana, daya listrik diberikan oleh baterai.Power control electronics

berfungsi mengontrol tegangan pada bus. Subsistem Antena suhu

menjaga thruster satelit tetap pada daerah optimalnya dengan

menggunakan kombinasi dari surface coating, insulation, dan alat

pengendali panas aktif. Pada satelit komunikasi, fungsi utama dari

subsistem ini adalah menjaga Temperatur baterai untuk mencegah

bahan bakar hydrazine agar tidak membeku. Fungsi lainnya adalah

untuk membuang panas yang dihasilkan oleh travelling wave tube

(TWT). Subsistem Struktural memberikan antarmuka satelit dengan

peluncurnya, menyediakan dukungan mekanik pada semua subsistem

satelit, menyokong beban peluncuran, dan mengatur susunan dari tiap

perlengkapan satelit jika diperlukan, seperti antena dan jet thrusters.

13101001 11

2.4 Orbit Satelit[14]

Orbit satelit merupakan konsep dari astronomi kuno yang

masih dugunakan dengan bentuk yang bundar disusun dengan radius

tak terbatas dan garis equatornya berhubungan dengan garis

katulistiwa pada bumi. Berikut adalah penjelasan orbit

Gambar 2.13 Orbit Satelit[14]

2.4.1 Geaostationary Earth Orbit (GEO)

Orbit geostationary adalah orbit sinkron yang paling banyak

digunakan. Periode rotasi bumi pada sumbunya adalah 23 jam dan 56

menit, dan sebuah satelit dalam orbit geostationary yang bergerak

menurut arah yang sama seperti rotasi bumi, akan menyelesaikan satu

revolusi (putaran) pada sumbu bumi dalam waktu yang sama. Karena

itu bagi bagi seorang pengamat dibumi satelit akan tampak diam

(stationer). Untuk mengikuti jejak sebuah satelit geostationer adalah

relatif mudah, dan satelit terusmenerus tampak dari dalam daerah

pelayanannya dibumi. Keuntungan lain dari orbit geostationary ialah

bahwa pergeseran Doppler dari frekuensi dapat diabaikan saja.

Pergeseran Doppler pada frekuensi terjadi bila ada gerakan relatif

antara sumber dan penerima. Jika v adalah kecepatan relatif antara

sumber dan penerima, dan f frekuensi yang dipancarkan, maka

frekuensi yang diterima kira-kira diberikan oleh:

Kecepatan ideal v dari satelit geostationer relatif terhadap

bumi seharusnyaadalah nol, meskipun dalam praktek ada saja terjadi

flukstuasi-fluktuasi kecil.Ketinggian yang diperlukan untuk orbit

geostatiner dapat diturunkan dari dinamika gerak.

12 13101001

Pada orbit geostationer area layanan satelit (footprint)

mencakup hampir 1/3 permukaan bumi. Dari sekitar 75 derajat ke

arah lintang selatan dan kira-kira 75 derajat ke arah lintang

utara.Dengan demikian daerah cakupan mendekati global dapat

dicapai dengan menempatkan minimum tiga orbit satelit.Kekurangan

atau kelemahan sistem satelit geostasioner bila digunakan untuk

komunikasi suara adalah tunda perjalanan (round trip delay) yang

besarnya kira-kira 250 m detik.Dimana waktu tunda komunikasi suara

tidak diperbolehkan melebihi 250 m detik. Disamping area layanan

yang dicakup cukup luas orbit geostationer menggunkan High

Bandwitdh. Dengan menggunakan Ka-Band (20-30 GHz) sebuah

satelit akan dapat menghantarkan suatu data dengan kecepatan dalam

hitungan gigabit per detiknya. Selain itu GEO juga mempunyai

karakteristik jaringan Simple network topology. Dibandingkan dengan

jaringan interkoneksi terestrial, satelit GEO mempunyai jaringan yang

lebih sederhana dan dengan jaringan yang sederhana ini akan

mempermudah perawatannya

2.4.2 Low Earth Orbit ( LEO)

Satelit pada orbit ini merupakan satelit yang mempunyai

ketinggian 10000 Km dengan aplikasi dan jenis yang sama seperti

orbit LEO. Namun Jarak yang cukup jauh, jumlah satelit leo tidak

sebanyak pada orbit leo. Pada jenis orbit LEO mempunyai

kemampuan untuk menahan tarikan atmosfir (atmospheric drag ),

selama cukup dibawah sabuk VanAllen pertama. Ketinggian orbit

LEO berkisar antara 750 sampai 1500 km. Keuntungan yang paling

potensial dari LEO dibandingkan dengan GEO antara pengurangan

daya satelit yang dibutuhkan, ukuran antena, waktu propagasi

terkecil, kemampuan efek Doppler untuk posisi yang telah

ditentukan, kemampuan untuk mengembangkan sistem secara

inkremental dan konstelasi yang dibangun orbit LEO. Dua pendukung

utama dari konstelasi LEO yang kecil didesain untuk pesan data

wordwide dan penentuan posisi adalah STARSYS Global Positioning

Inc.of Lanham, MD dan ORBCOMM, yang merupakan cabang dari

Orbital Sciences Corp. Orbit LEO yang merupakan orbit eliptis atau

lingkaran satelit mempunyai ketinggian kurang dari 2.000 km di atas

permukaan bumi. Periode orbit pada ketinggian ini bervariasi antara

sembilan puluh menit hingga dua jam. Radius cakupan lintasan satelit

komunikasi LEO berkisar dari 3.000 hingga 4.000 km. Durasi waktu

13101001 13

maksimum satelit orbit LEO saat berada di atas horison lokal -istilah

yang sering digunakan dalam komunikasi satelit untuk menyatakan

keadaan satelit dapat diamati dari ruas Bumipengamat di bumi adalah

sampai 20 menit. Bila suatu sistem komunikasi global menggunakan

jenis orbit LEO ini maka dibutuhkan satelit dengan jumlah banyak,

dan dengan inklinasi yang berbeda-beda. Ketika sebuah satelit

memberikan suatu layanan ke seorang pelanggan yang sedang

bergerak di bawah horison lokal, satelit tersebut harus mampu

melakukan hand over untuk menjaga keberlangsungan layanan baik

pada orbitnya sendiri maupun ke orbit tetangga.

2.4.3 Medium Earth Orbit ( MEO )

Medium Earth Orbit mempunyai cakupan area dari 10000

km sampai 20.000 km. Konstelasi satelit menyediakan untuk

pelayanan satelit secara mobile yang menggunakan 12 satelit pada

ketinggian 10335 km (5600nmi) dengan periode revolusi 5.984 h.

Tiap-tiap satelit mengitari bumi 4 kali perrotasi bumi. Empat satelit

tersebut menempati kemiringan 550 .Orbit pada ketinggian paling

tinggi telah digunakan untuk aplikasi navigasi. ICO adalah orbit

berbentuk lingkaran pada ketinggian sekitar 10.000 km di atas

permukaan Bumi. Periodenya sekitar 6 jam.Durasi waktu maksimum

satelit di atas horison lokal pengamat di bumi dalam orde beberapa

jam.Untuk digunakan sebagai suatu sistem komunikasi global, tipe

orbit ini membutuhkan satelit dengan jumlah paling sedikit yaitu 2

sampai 3 ruang orbit.Hal ini dilakukan supaya diperoleh cakupan

yang global. ICO adalah orbit berbentuk lingkaran pada ketinggian

sekitar 10.000 km diatas permukaan bumi. Periodenya sekitar 6 jam,

durasi waktu maksimum satelit diatas horison lokal pengamat di bumi

dalam orde beberapa jam. Untuk digunakan sebagai suatu sistem

komunikasi global,tipe orbit ini membutuhkan sateli dengan jumlah

paling ORBIT SATELIT sedikit yaitu 2 sampai 3 ruang orbit. Hal ini

dilakukan supaya diperoleh cakupan yang global Satelit ICO

dioperasikan dengan cara yang hampir sama dengan sistem satelit

LEO. Bila dibandingkan dengan sistem LEO, hand over yang

digunakan lebih sedikit. Akan tetapi tunda propagasi dan rugi - rugi

ruang bebas (Loss free space) nya lebih besar. .Satelit ICO

dioperasikan dengan cara yangb hampir sama dengan sistem satelit

LEO. Bila dibandingkan dengan sistem LEO, hand over yang

digunakan lebih sedikit. Akan tetapi tunda propagasi dan rugi-rugi

14 13101001

ruang bebas (Loss free space) nya lebih besar. Contoh sitem ICO

adalah Inmarsat-P dan Odyssey.Inmarsat-P menggunakan satelit

berjumlah 10+2 satelit dalam 2 ruang inklinasi. Berada pada

ketinggian 10.355 km. Dan satelit Odyssey berjumlah 12+3 satelit

dalam 3 ruang inklinasi, juga berada pada ketinggian 10.355 km.

2.5 Alokasi Frekuensi[15]

Sistem komunikasi satelit pada umumnya menggunakan

Spektrum frekuensi gelombang mikro, yaitu pada frekuensi diatas 1

GHz. Dalam satu transponder satelit komunikasi memiliki lebar

bandwidth sebesar 40 Mhz, akan tetapi dalam aplikasinya hanya

dipakai 36 Mhz saja, karena 2 Mhz di sisi kiri dan kanan dari

spectrum lebar bidang frekuensi transponder merupakan frekuensi

gap (guard band frequency) yang di maksudkan untuk pengamanan

agar tidak terjadi interferensi antara transponder. Berikut adalah tabel

alokasi frekuensi pada 14ntenn komunikasi satelit:

Tabel 2.1 Alokasi Band Frekuensi Satelit

Rentang Frekuensi (GHz) Band Frekuensi

0.1 – 0.3 VHF

0.3 – 1.0 UHF

1.0 – 2.0 L

2.0 – 4.0 S

4.0 – 8.0 C

3.4 – 6.7 Extended C

8.0 – 12.0 X

12.0 – 18.0 Ku

18.0 – 27.0 K

27.0 – 40.0 Ka

40.0 – 75.0 V

75 – 110 W

110 – 300 Mm

13101001 15

300 – 3000

2.6 Satellite Link Budget[16]

Satellite link budget adalah suatu metode pendekatan dalam

perencanaanpengoperasian secara link komunikasi menggunakan

satelit. Dengan menghitung setiap besaran parameter yang terdapat

didalamnya, diharapkan akan diperoleh link satelit yang optimum dan

efisien. Tujuan dari perhitungan link budget ini di antaranya untuk

mengetahui konsumsi power transponder, kebutuhan power HPA, dan

kapasitas transponder. Terdapat tiga parameter penting yang harus

diperhitungkan untuk membuat link budget satelit. Tiga parameter

tersebut yang harus diperhitungkan adalah:

1. Parameter Satelit

2. Parameter Stasiun Bumi

3. Parameter Jalur Propagasi.

2.6.1 Parameter Satelit

Parameter satelit adalah komponen yang terdapat dalam

satelit yang berfungsi untuk proses komunikasi, terdiri dari :

A. Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)

EIRP merupakan besaran yang menyatakan kekuatan daya

pancar suatu antena, sehingga parameter ini merupakan hasil kali dari

daya yang dipancarkan oleh antena dengan penguatan antena tersebut.

Tanpa melihat pada jenis antena yang digunakan, kita dapat

menganggap bahwa suatu sinyal berasal dari sumber yang isotropis

(memiliki arah pancaran ke segala jurusan). EIRP yang digunakan

pada komunikasi Uplink adalah EIRP operasi satelit, yang nilainya

diperoleh dari :

EIRP = Output daya HPA (dBm) – Loss Feeder (dB) + Gain Antena

(dBi).................................................................................(2.1)

Dan untuk EIRP Downlink menggunakan rumus 2.2:

EIRP = P out HPA (dBW) + G antena (dB) – loss IFL...................(2.2)

B. Permanent Attenuator Density (PAD)

PAD adalah suatu komponen yang ada pada setiap

transponder yang berfungsi untuk mengatur Saturated Flux Density

(SFD) transponder. Dengan meningkatkan SFD transponder berarti

Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) yang dipancarkan oleh

16 13101001

stasiun bumi dapat diperbesar, sehingga dapat meningkatkan kualitas

transmisi. Besar PAD ini nilainya bervariasi yaitu 0, 3, 5, 6, dan 9 dB.

Dan pada skirpsi ini menggunakan PAD sebesar 0.

C. Saturated Flux Density (SFD)

SFD adalah batas maksimal flux jenuh yang dapat diterima

oleh satelit sehingga menghasilkan daya keluaran maksimum.Dalam

sistem komunikasi satelit, besar SFD yang digunakan adalah hasil

pengukuran yang dilakukan pada saat satelit berada diorbitnya.

Semakin kecil nilai SFD, maka nilai C/N yang diperoleh akan semakin

kecil pula.

D. Figure of Merit (G/T)

G/T adalah perbandingan antara penguatan penerimaan

antena dengan temperatur derau sistem penerima yang menunjukkan

unjuk kerja sistem penerima dalam kaitannya dengan sensitivitas

penerima sinyal.Semakin besar penguatan antena, semakin besar pula

nilai G/T nya. Demikian pula halnya jika temperatur derau antena

semakin rendah, maka semakin besar pula nilai G/T nya. Berikut

rumus untuk menghitung G/T:

G/T = GRx – 10 log Tsys (dB/o/K)...............................(2.3)

E. Forward Error Correction (FEC)

FEC digunakan pada transmisi digital untuk memperbaiki

kesalahan dan mengoptimalkan kapasitas transponder, karena

penerima akan mendeteksi kesalahan dan mengoreksi kesalahan

tersebut tanpa membutuhkan transmisi ulang. Atau metode pengoreksi

kesalahan dengan cara menambahkan bit data pada sistem redudansi di

sisi pemancar, FEC ini diperlukan untuk mengoptimalkan penggunaan

daya dan lebar pita satelit.

F. Input Back Off (IBO) dan Output Back Off (OBO)

IBO (Input Back Off) dan OBO (Output Back Off)

menunjukan penempatan titik kerja di bawah titik saturasi, yang masih

berada pada kelinieran daerah kerja dari penguat transponder satelit.

2.6.2 Parameter Statiun Bumi

Komponen stasiun bumi merupakan komponen yang dimiliki

oleh stasium bumi. Komponen ini mempunyai beberapa parameter

yang terdiri dari :

13101001 17

A. Parameter pembawa

Untuk mengetahui besarnya rate transmisi dan bandwitdh yang

digunakan harus ditentukan:

Information Rate (IR) [Kbps]

Jumlah bit/simbol (Q) [m]

FEC code rate [FEC]

Eb/No [dB]

Dari parameter-parameter di atas, dapat dihitung besarnya

transmission ratedengan menggunakan persamaan 2.3 berikut:

............................................................(2.4)

dengan :

Tr = Laju transmisi (Kbps)

IR = Laju informasi (Kbps)

FEC = Forward Error Correction

Besarnya bandwidth yang dipakai dapat dihitung menggunakan

persamaan 2.4 berikut:

( )

......................................................(2.5)

B = Bandwidth (KHz)

n = indeks modulasi; n = 1 (BPSK), 2 (QPSK), 3 (8PSK), 4 (16QAM)

α =Suatu ketetapan (roll of factor), dengan nilai = 0,2C

(BWoccupied); 0,4 (BW allocated)

FEC = Forward Error Correction

B. Perhitungan lintasan ke atas (Uplink)[17]

Sinyal yang dikirimkan ke satelit harus berkualitas

baik.Kualitas sinyal yang dipancarkan ke atas tersebut berdasarkan

perhitungan dari parameter-parameter yang terdapat pada stasiun

pengirim. Perhitungan untuk lintasan ke atas:

1. GTxmax, menyatakan besarnya penguatan suatu antena pemancar secara

maksimal, dapat dihitung dengan persamaan 2.5 berikut :

GTmax20,410log20logfUGHz20logDm………………(2.6)

H = Efisiensi antena

fU = Frekuensi uplink (GHz)

D = Diameter antena pemancar (m)

Sedangkan untuk gain antena ideal dapat dihitung dengan persamaan

2.6 berikut:

18 13101001

................................................(2.7)

dengan :

G1= Gain antena ideal untuk luasan 1m2 (dB)

= Panjang gelombang (m)

2. RU adalah jarak uplink antara stasiun bumi dengan satelit, dapat

dihitung dengan persamaan 2.7 berikut :

RU42643,7 √10,296cos L cosL…....................…...(2.8)

Dengan:

RU = Jarak uplink antara stasiun bumi dengan satelit (Km)

L = Koordinat lintang selatan antena pemancar (Latitude) (0LS)

∆L =Selisih antara koordinat satelit GSO dengan antena

pemancar (0BT)

3. LU adalah rugi-rugi lintas ke atas, dapat dihitung dengan persamaan

2.8 berikut :

LU LFSU LAU LTULHU………...……............…...(2.9)

dengan :

LU = Rugi-rugi lintas ke atas (dB)

LFSU = Rugi ruang hampa lintas ke atas (dB)

LAU = Rugi atmosfer (dB)

LTU = Rugi pointing (dB)

LHU = Rugi hujan (dB)

Sedangkan nilai LFSU dapat dihitung dengan persamaan 2.9berikut :

LFSU92,4420log fUGhz20log RUkm…...........….…..(2.10)

4. EIRPSB, yaitu besaran yang menyatakan kekuatan daya pancar stasiun

bumi, dapat dihitung dengan persamaan 2.10 berikut :

EIRPSBGTXmaxLFTXLossCable10logPHPA…...........(2.11)

dengan :

EIRPSB = Kekuatan daya pancar stasiun bumi (dBW)

LFTX = Rugi rugi feeder (dB)

PHPA = Daya HPA (Watt)

13101001 19

5. Power Flux Density (PFD) adalah daya dari flux jenuh yang diterima

satelit, dengan menggunakan persamaan 2.11berikut :

PFD EIRPSB – Spreading Loss – Rain Attup – Atmosfer Attup….......…..(2.12)

PFD = Daya flux jenuh satelit (dBW/m2)

Dan Apabila daya carrier dipancarkan dengan sama ke

segala arah, maka daya ini akan terdistribusi secara uniform dalam

bentuk bola denganantena sebagai pusat.

6. IBOCXR per carrier, dapat dinyatakan dengan persamaan 2.12 berikut:

IBOCXR SFD PAD PFD……...........……..……(2.13)

dengan :

IBOCXR = Input Back Off per carrier (dB)

SFD = Saturated Flux Density (dBW/m2)

PAD = Permanent Attenuator Density (dB)

C. Perhitungan Lintasan Ke Bawah (Downlink)

Kekuatan daya pancar stasiun bumi (dBW) kualitas sinyal

pada lintasan ke bawah tergantung pada kuat sinyal yang dapat

ditransmisikan kembali dari satelit ke bumi, dan keadaan stasiun bumi

penerimanya.

Perhitungan untuk lintasan ke bawah :

1. GRxmax, menyatakan besarnya penguatan antena penerima suatu

stasiun bumi, dapat dihitung dengan persamaan 2.13 berikut :

Gxmax logղ (πDf/c)2….................……..…(2.14)

GRxmax= Penguatan antena penerima maksimum (dB)

fD = Frekuensi downlink (GHz)

D= Diameter antena penerima (m)

2. RD adalah jarak downlink antara satelit dengan stasiun penerima,

dapat dihitung dengan persamaan 2.14 berikut :

RD42643,7 10,296cos L cosL…......….........(2.14)

Dengan:

RD = Jarak downlink antara satelit denganstasiun penerima(KM)

L = Koordinat lintang selatan antena penerima (Latitude) (0LS)

∆L = Selisih antara koordinat satelit GSO dengan aAntena

penerima (0BT)

3. Redaman Ruang Bebas, dapat dihitung dengan persamaan

2.15 berikut :

LFS (dB) = 92,45 + 20 log fup/down + 20 log dup/down…......……(2.16)

20 13101001

G/TD, adalah besaran yang menyatakan kinerja dari perangkat

penerima stasiun bumi, dapat dihitung dengan persamaan 2.17 berikut:

..........(2.17)

G/TD = Besaran kinerja perangkat stasiun bumi (dB/K)

Lpol = Rugi Polarisasi

LFRx = Rugi feeder (dB)

4. OBOCXR percarrier, dapat dinyatakan dengan persamaan 2.18berikut:

IBOCXR(IBOAGG OBOAGG) ……………………(2.18)

dengan :

OBOCXR = Output Back Off per carrier (dB)

IBOAGG = Input Back Off Aggregate (dB)

OBOAGG = Output Back Off Aggregate (dB)

5. EIRPSLCXR adalah besaran kekuatan daya pancar satelit per carrier

transponder, dapat dinyatakan dengan persamaan 2.19 berikut :

EIRPSLCXR EIRPSLsatOBOCXR…………...........……..(2.19)

dengan :

EIRPSLCXR = Daya daya pancar operasi satelit (dBW)

EIRPSLsat= Kekuatan daya pancar saturasi satelit (dBW)

D. Carrier to Noise Power Ratio (C/N)

Carrier-to-noise power ratio merupakan perbandingan antara

daya sinyal pembawa dengan daya derau yang diterima. Dalam sistem

komunikasi satelit terdapaπt tiga buah jenis C/N, yaitu C/N uplink,

C/N downlink dan C/N total yang dituliskan dalam persamaan seperti

di bawah ini:

C/N = C/No-10*log(BWOcc)......................................(2.20)

Untuk menghitung C/N Uplink Menggunakan rumus:

C/NUP = EIRPSB – FSLUP – PE – LRAIN +G/TSAT –K – B..........(2.21)

Untuk menghitung C/N downlink Menggunkan rumus:

C/NDN = EIRPSAT – FSLDN – PE – LRAIN +G/TES –K – B.....................(2.22)

Dan untuk menghitung C/N Total dengan rumus:

C/NTOTAL = 10log(

)(2.23)

E. Energi per Bit to Noise Density Ratio (Eb/No)

Parameter Eb/No merupakan salah satu parameter yang

menyatakan kemampuan kinerja dari sistem komunikasi digital.

13101001 21

Eb/No akan menentukan besarnya kecepatan kesalahan bit yang

disebut Bit Error Rate (BER). Dapat dilihat di persamaan 2.24:

Eb/No = (C/NTot Dn+Bocc) – (

)..................................................(2.24)

F. Bit Error Rate (BER)

BER adalah perbandingan antara jumlah bit informasi yang

diterima secara tidak benar dengan jumlah bit informasi yang

ditransmisikan pada selang waktu tertentu. Parameter BER ini nilainya

berbeda-beda untuk setiap alat.Hal ini disebabkan kinerja dari setiap

alat berbeda pula.Semakin rendah nilai BER yang dihasilkan oleh

suatu transmisi digital, semakin baik pula kinerja transmisi digital

tersebut.

Nilai BER dapat dicari dengan menggunakan kurva viterbi

seperti terlihat pada gambar 2.14 berikut:

Gambar 2.14 Bit Error Rate

G. Gain Antena

Gain atau penguatan adalah perbandingan antara daya pancar

suatu aAntena terhadap antena refrensinya. Persamaan untuk antena

parabola terdapat pada persamaan Berikut:

(

) (

)

...............................................(2.25)

Atau secara logaritmis dapat ditulis sebagai berikut :

G = 10 log + 20 log (

)............................................(2.26)

Dengan : η = efisiensi antena ≈0.65

D = diameter antena (m)

c = kecepatan cahaya = 3 x 108 (m/s)

f = frekuensi (Hz)

H. Sudut Azimuth dan Elevasi

22 13101001

Elevasi adalah sudut yang terbetuk dari garis horizontal ke

bumi ke atas langit. Sedangkan Azimuth adalah besar sudut antara

Utara magnetis (0°) dengan titik / sasaran yang kita tuju, azimuth juga

sering disebut dengan sudut kompas atau perhitungan searah jarum

jam. Rumus untuk melakukan perhitungan Azimuth adalah:

AC1P = tan -1( ( )

)....................................................(2.27)

Sedangkan rumus untuk menghitung Elevasi adalah:

EC1P = ( ( )

( ( ( )))

)– ( ( ))......(2.28)

I. Perhitungan Slant Range

Perhitungan Slant Range dalam penulisan Skripsi ini

merupakan pengaruh perhitungan jarak antara hub station ke satelit di

setiap titik, hal ini disebabkan oleh pengaruh kelengkungan bumi dan

posisi hub station pada posisi lintang dan bujur yang berbeda antara

satu dengan yang lainnya. Rumus untuk menghitung Slant range

adalah :

d2up = (Re + H)2 + Re2 – 2Re (Re + H) cos ϖ...........................(2.29)

J. Antena G/T

Sensitifitas penerimaan (G/T) atau Receiver Figure of Merit adalah

suatu satu cara untuk menentukan performansi sistem penerimaan

dalam komunikasi satelit. Dengan kata lain G/T antena adalah

perbandingan antara gain antena penerima dengan noise temperatur

sistem. Rumus untuk menghitung Antena G/T adalah :

G/T =

............................................................(2.30)

K. Propagation Loss

Propagation Loss adalah akumulasi dari rugi-rugi sepanjang

lintasan dan pointing error yang berumuskan :

Propagation Loss = FSL + RainATT + AtmosferATT + Pointing Error.............(2.31)

2.7 Komponen Jalur Propagasi[18]

Jalur propagasi komunikasi satelit adalah udara bebas dengan

jarak sekitar 36.000 km melewati lapisan atmosfer dan ruang

hampa.Jalur tersebut memiliki berbagai efek redaman yang

13101001 23

mempengaruhi kualitas sinyal yang dikirim ataupun yang diterima.

Jenis-jenis redaman jalur propagasi itu adalah:

- Free Space Loss (redaman ruang bebas)

- Rain Attenuation (redaman hujan)

- Atmosfer Attenuation (redaman atmosfer)

- Pointing Loss

Redaman propagasi terjadi akibat penggunaan media

transmisi berupa udara (atmosfer) dan melalui ruang hampa (diluar

angkasa). Redaman yang terjadi dapat menyebabkan menurunnya

kekuatan dan kualitas sinyal sehingga terkadang sinyal yang

dikirimkan ataupun yang diterima akan berada dibawah batas yang

telah ditetapkan. Redaman propagasi tersebut terdiri atas:

1. Redaman Ruang Bebas (Free Space Loss)

Redaman ruang bebas muncul akibat perambatan sinyal dari

pemancar ke penerima melalui ruang hampa pada komunikasi

satelit.Besarnya FSL tergantung dari jarak satelit terhadap stasiun bumi

dan terhadap besarnya frekuensi yang digunakan.Besarnya nilai FSL

berkisar ~ 196 – 200 dB.

1. Redaman Hujan (Rain Attenuation)

Redaman hujan mengakibatkan penurunan daya terima dan

menaikkan temperatur derau dari sistem penerima.Perhitungan

redaman hujan dipengaruhi oleh frekuensi yang digunakan, curah

hujan, dan jarak lintasan propagasi yang melalui hujan.Redaman

hujan pada link satelit merupakan fungsi dari frekuensi dan elevasi

stasiun bumi. Besarnya redaman hujan (rain attenuation) berkisar ~

0,5 – 5 dB.

3. Redaman Atmosfer (Atmosfer Attenuation)

Gelombang elektromagnetik akan mengalami redaman dan

degradasi daya pada saat melewati atmosfer bumi yang disebabkan

oleh penyerapan dan penghamburan oleh partikel-partikel atmosfer

bumi. Redaman akan semakin besar apabila frekuensi pembawa

diperbesar hingga panjang gelombangnya mendekati ukuran partikel.

4. Pointing Loss

Pointing error pada stasiun bumi merupakan sudut antara

sumbu sorotanutama (main beam) antena dengan arah satelit yang

sebenarnya.Pointing error ini dapat menyebabkan adanya pointing

loss sehingga gain antena ke arah satelit berkurang. Semakin besar

pointing error maka gain antena juga semakin berkurang. Pointing

24 13101001

error dipengaruhi oleh diameter antena dan besarnya. Rumus untuk

menghitung Antena Pointing Loss adalah:

PE = 12 (ø/ ø3)2.....................................................................................(2.32)

2.9 Teknik Modulasi[19]

Modulasi merupakan perubahan parameter dari sinyal carier

menjadi sinyal informasi. Pada transmisi sinyal informasi digital

modulator merupakan pengubah informasi menjadi suatu gelombang

(sinyal) analog. Tujuan diberikannya modulator adalah untuk

mempermudah pengiriman informasi. Sistem modulasi digital

memiliki 3 teknik modulasi yang paling mendasar yaitu: modulasi

digital dengan mengubah amplitudo sinyal pembawa disebut

Amplitudo Shift Keying (ASK),modulasi digital dengan mengubah

frekuensi sinyal pembawa yaitu Frekuensi Shift Keying (FSK),dan

modulasi digital dengan mengubah phasa sinyal pembawa yang

disebut dengan Phase Shift Keying (PSK). Penjelasan teknik modulasi

dapat dilihat pada Gambar 2.15:

Gambar 2.15 Penjelasan Teknik Modulasi[19]

2.9.1 BPSK (Binary Phase Shift Keying)

Pada modulasi BPSK, sinyal pembawa merepresentasikan

dua keadaan fasa yang dinyatakan sebagai dua simbol. Satu simbol

BPSK terdiri dari satu satu bit yaitu bit “0” atau bit “1”. Setiap satu

bit akan mengalami perubahan fasa sebesar 1800, sedangkan

kecepatan bit informasinya sama dengan kecepatan simbolnya. Pada

modulasi BPSK, m = jumlah bit di tiap simbol = 1 dan M = jumlah

simbol = 2m = 2 sehingga bandwidth yang dibutuhkan untuk

perubahan fasa setiap detik adalah :

BW BPSK = Rt (1+ a )...............................................(2.33)

13101001 25

Dengan

a = roll of factor yang menyatakan unjuk kerja sebuah modulator

Rt = kecepatan transmisi (bit/sec)

Sedangkan probability of bit error (BER) pada modulasi ini dapat

dirumuskan sebagai berikut :

( ) (√

)....................................................(2.34)

2.9.2 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)

Pada modulasi QPSK,sinyal pembawa merepresentasikan

empat keadaan fasa yang dinyatakan sebagai empat simbol. Satu

simbol QPSK terdiri dari dua bit yaitu bit “00”,”01”,”10” atau bit

“11”. Setiap dua bit akan mengalami perubahan fasa sebesar 900,

sedangkan kecepatan bit informasinya sebesar dua kali kecepatan

simbolnya. Pada modulasi QPSK, besarnya m = jumlah bit di tiap

simbol = 2 dan M = jumlah simbol = 2m = 4 sehingga bandwidth yang

dibutuhkan untuk perubahan fasa setiap detik adalah :

( ) (√

).........................................................(2.35)

2.9.3 8 PSK (Eight State Phase Shift Keying)

Pada modulasi 8PSK, sinyal pembawa merepresentasikan

delapan keadaan fasa yang dinyatakan sebagai delapan simbol. Satu

simbol 8PSK terdiri dari tiga bit yaitu bit “000”, ”001”, ”010”, “011”,

”100”, ”101”, ”110”, atau ”111”. Setiap tiga bit akan mengalami

perubahan fasa sebesar 450, sedangkan kecepatan bit informasinya

sebesar tiga kali kecepatan simbolnya. Pada modulasi 8PSK, besarnya

m = jumlah bit di tiap simbol = 3 dan M = jumlah simbol = 2m = 8

sehingga bandwidth yang dibutuhkan untuk perubahan fasa setiap

detik adalah :

( )..................................................(2.36)

Sedangkan probability of bit error (BER) pada modulasi ini dapat

dirumuskan sebagai berikut :

( )

( ⁄ √

).............................................(2.37)

26 13101001

2.9.4 MQAM

Untuk mengatasi kebutuhan modulasi tinggi digunakan

modulasi MQAM, yang memiliki keterkaitan dengan perbedaan phasa

dan amplituda. MQAM mempunyai persamaan bandwidth yang mirip

dengan MPSK:

( ).....................................................(2.38)

Perbedaan efisiensi bandwidth untuk masing-masing modulasi dapat

dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.2 Perbedaan bandwidht tiap modulasi

Modulation

Format

Bandwidth (BW) Bandwidth

Efficiency

BPSK Rt (1+ a ) 1 bits/second/Hz

QPSK

( )

2 bits/second/Hz

8PSK

( )

3 bits/second/Hz

16QAM

( )

4 bits/second/Hz

13101001 27