Dasar Komunikasi Satelit Stasiun Bumi_Hendra G

Sistem Komunikasi SatelitSistem Komunikasi SatelitSistem Komunikasi SatelitSistem Komunikasi Satelit

Basic Satellite Communication System & Ground Segment

Hendra GunawanPT. Telekomunikasi Indonesia, Tbk

1

Daftar IsiDaftar Isi

Overview

Space Segment

Ground Segment

2

OVERVIEWOVERVIEWOVERVIEWOVERVIEW

3

Apa itu Komunikasi ?Apa itu Komunikasi ?

z Komunikasi berasal dari bahasa Latin communis", yang artinya berbagi/share

z Komunikasi adalah sebuah proses pengiriman pesan daripengirim kepada penerima.

z Terdapat 5 komponen dalam komunikasi : Pengirim Penerima Pesan Media Protokol

z Pengirim mengirimkan pesan kepada penerima melalui media g g p p pkomunikasi tertentu menurut aturan atau protokol komunikasitertentu.

z Protokol atau aturan perlu ditetapkan agar komunikasi yang p p g y gberlangsung dapat berjalan lancar

4

Arah KomunikasiArah Komunikasi

z Simplex : aliran pesan berlaku satu arah

z Half Duplex : aliran pesan berlaku dua arah arah,

Pengirim Penerimapesan

z Half Duplex : aliran pesan berlaku dua arah arah, namun aliran data berlangsung pada waktu yang berbeda

z Full Duplex : aliran pesan berlaku dua arah arah


pesan

z Full Duplex : aliran pesan berlaku dua arah arahdan aliran data dua arah dapat berlangsung padawaktu yang bersamaan


pesan

5

Jenis HubunganJenis Hubungan

z Hubungan point to point : hanya melibatkan duatitentitas

z Hubungan point to multipoint : melibatkan Hubungan point to multipoint : melibatkan banyak entitas

6

Apa itu Sistem Komunikasi Apa itu Sistem Komunikasi SatelitSatelit

z Sistem Komunikasi Satelit identik dengan sistem radio relay terrestrial hanya pada sistem ini satelit berfungsi sebagai terrestrial, hanya pada sistem ini satelit berfungsi sebagai stasiun repeater.

z Arsitektur Siskomsat :Fungsi Satelit : Memberikan penguatan sinyal RF

yang diterima Merubah frekuensi RF UplinkMerubah frekuensi RF Uplink

menjadi RF downlink Memberikan penguatan sinyal RF

downlink yang dipancarkan ke bumi secara broadcast

SatelliteSpace Segment

Fungsi Stasiun Pengendali: Pengendali posisi satelit Memantau kondisi kesehatan satelit Pengendali jaringan komunikasi Pengendali trafik

Control Segment

Control Station (TTC)

Fungsi Stasiun Bumi : Merubah sinyal informasi menjadi

sinyal RF dan sebaliknya

User Segment

Station (TTC)

Receiving StationTransmitting Station

7

Mengapa Ada Sistem Komunikasi Mengapa Ada Sistem Komunikasi Satelit ?Satelit ?

z Sistem komunikasi satelit adakkarena :

Bumi berbentuk bulat(sphere).(sphere).Gelombang radio merambatdalam garis lurus.Diperlukan repeater untukmengirimkan sinyal padajarak yang sangat jauhjarak yang sangat jauh.

8

Keunggulan dan Kelemahan Keunggulan dan Kelemahan SiskomsatSiskomsat

Keunggulan :z Daerah cakupan yang luasz Kemampuan Broadcastz Instalasi cepat disaster recoveryz Instalasi cepat disaster recoveryKelemahan :z Kapasitas terbatasz Kapasitas terbatasz Delayz Investasi tinggi (satelit dan peluncuran)gg ( p )z Interferensiz Sumber daya terbatas (slot orbit, spektrum,

li i dll)lisensi, dll)

9

Sejarah Satelit KomunikasiSejarah Satelit Komunikasi

z Pada tahun 1945 Arthur C. Clarkepertama kali mengeluarkan ideb i k ki ilikibagimana kemungkinan memilikikomunikasi di seluruh duniadengan memiliki 'repeater' tigageostasioner di orbit mengelilingigeostasioner di orbit mengelilingibumi pada jarak 36.000 km diatas khatulistiwa.

z Repeater adalah sebuahz Repeater adalah sebuahperangkat yang meningkatkankekuatan sinyal komunikasiuntuk mengkompensasiuntuk mengkompensasiberkurangnya daya karena jarak.

z Satelit komunikasi dapat 'melihat'bagian besar bumi karenabagian besar bumi karenaketinggian orbitnya.

10

Sejarah Satelit Komunikasi (2)Sejarah Satelit Komunikasi (2)

Juli 1962 dan

10/1964 SYNCOM 2 : satelit GEO pertama, 7.4/1.8

1987 TVSAT : satelitDBS pertama (Direct Broadcast Satellite, pemancaran Televisil k h)

12.4.1961 VOSTOK 1 dengan Juri

Juli 1962 danMei 1963 Telstar I & II

pertama, 7.4/1.8 GHz (satu kanalTV ataubeberapakoneksi telepon2-way)

langsung ke rumah)

4.10.1957SPUTNIK 13.11.1957 SPUTNIK 2 d

dengan JuriGagarin

denganLaika

11

Apa itu Satelit ?Apa itu Satelit ?

z Satelit kata berasal dari kata Latin "satelitt" - yang berarti seorang hamba, seorang yang terus berada disekitar g , g y g"tuannya.

z Satelit : suatu objek yang bergerak mengelilingi objek lain dalam satu lintasan matematis yang disebut dengan orbit.

Satellite

Natural Artficial/man mademan madee.g. the moon & earth system

Remote sensing lli

Meteorological lli

Communication lli

Navigation lli

Scientific & Military

Satelit adalah obyek yang ditempatkan pada sebuah orbit dengan menggunakan kendaraan peluncur untuk fungsitertentu

satellites satellites satellites satellites Military satellites

tertentu.

12

Peran SatelitPeran Satelit

13

Jenis Satelit berdasarkan Tipe Jenis Satelit berdasarkan Tipe OrbitOrbit

z Berdasarkan eksentrisitas : Orbit Circular Orbit Circular Orbit Eliptical

z Berdasarkan inkilinasiO bi E i l (i 0 ) Orbit Equatorial (i = 0)

Orbit Polar (i = 90) Orbit Inklinasi (90 35768 km

14

Orbit SatelitOrbit Satelit

z Orbit harus menghindari Van Allen Radiation Belt Dua zone yang berisi partikel bermuatan energi (proton dan Dua zone yang berisi partikel bermuatan energi (proton dan

elektron) yang terjebak oleh medan magnet bumi (ditemukan tahun 1958 oleh sekelompok ilmuan Amerika Serikat yang dipimpin Dr James Van Allen)p p )

Partikel-partikel ini dapat merusak satelit. Berada pada ketinggian :

2000-4000 km and 13000-25000 km

15

LEO (Low Earth Orbit)LEO (Low Earth Orbit)

z Keunggulan Sistem LEO : Delay rendah ~ 20 ms Pathloss rendah Pathloss rendah Terminal di Bumi memerlukan Daya rendah

z Kelemahan sistem LEO : Memerlukan jumlah satelit yang banyak (50 Memerlukan jumlah satelit yang banyak (50

to 70 satellites) Visibility ~ 20 menit Daerah cakupan terbatas (Bukan merupakan

solusi efektif untuk cakupan nasional atau solusi efektif untuk cakupan nasional atau regional)

Biaya peluncuran tinggi (banyak satelit) Sistem TT&C rumit dan mahal Umur teknis lebih pendek (5-8 tahun)

z Aplikasi : Umumnya digunakan untuk Mobile Data Services Contoh : Iridium (66 satelit), Globalstar (48 satelit) Contoh : Iridium (66 satelit), Globalstar (48 satelit)

16

MEO (Medium Earth Orbit)MEO (Medium Earth Orbit)

z Keunggulan Sistem MEO : Delay sedang ~ 50 ms Pathloss sedang Terminal di Bumi memerlukan Daya sedang

z Kelemahan sistem MEO : GEO < jumlah satelit < LEO Visibility : 2 8 jam GEO

GEO (Geostasioner Earth Orbit)GEO (Geostasioner Earth Orbit)

z Keunggulan Sistem GEO : Hanya perlu 3 satelit untuk mencover y p

seluruh dunia Terminal tidak perlu melakukan

tracking terhadap satelitg p Umur teknis maksimum (15 tahun)

z Kelemahan sistem GEO :D l ti i 250 Delay tinggi : 250 ms

Pathloss besarz Aplikasi :p

Trunking, VSAT, Broadcasting Contoh : TELKOM-1, TELKOM-2,

PALAPA-DPALAPA D

18

Perbandingan LEO, MEO, GEOPerbandingan LEO, MEO, GEO

19

Jenis Satelit berdasarkan FungsiJenis Satelit berdasarkan Fungsi

20

Jenis Satelit berdasarkan FungsiJenis Satelit berdasarkan Fungsi

21

Mata Rantai Industri SatelitMata Rantai Industri Satelit

Satellite Manufacturing

Satellite Launch Services

Satellite Ground

Equipment Provider

Satellite Operator

Satellite Service Provider

End User

Provider

Posisi TELKOMPosisi TELKOM

22

Industri SatelitIndustri Satelit

Currently TELKOM focus

FSSto FSS

23

Industri Satelit GlobalIndustri Satelit Global

z Revenue Industri Satelit 61% dari industry revenues and 4% dari revenue industri telekomunikasi

24

Revenue Industri Satelit GlobalRevenue Industri Satelit Global

Overall industry revenues grew 5% in 2010, led by Satellite Services at 6% growth

Source : State of the Satellite Industry Report May 2012

25

Data Satelit yang beroperasiData Satelit yang beroperasi

26

Satelit Berdasarkan Operator & Satelit Berdasarkan Operator & ManufactureManufacture

Rest of

USA; 441; 45%

World; 369; 37%

Russia; 101; 10%

China; 83; 8%

27

Peluncuran satelit per TahunPeluncuran satelit per Tahun

28

Satelit Pertama per NegaraSatelit Pertama per Negara

29

Tipe Satelit berdasarkan Tipe Satelit berdasarkan StabilisasiStabilisasi

z Body Spun (Spinner)Sebagian badan satelit berputar, yaitu peralatan Solar panel.Antena kelihatannya tidak berputar, tetapi kenyataannya berputar agar tetap menghadap ke permukaan bumiberputar agar tetap menghadap ke permukaan bumi.Keterbatasan daya listrik untuk sub-sistem komunikasi.

z Body Fixed Sering disebut 3-axis stabilisation.Supaya body tetap stabil, diperlukan peralatan penyeimbang (thruster, reaction wheel, gyro)p y g ( gy )Satelit ini mempunyai tiga sumbu stabilisasi, yaitu sumbu Yaw, Roll dan Pitch.Body satelit tidak berputar.Solar panel senantiasa menghadap ke arahSolar panel senantiasa menghadap ke arah matahari.Solar panel dihubungkan langsung ke peralatan elektronik.

30

Pita Frekuensi SatelitPita Frekuensi Satelit

z Pada umumnya Spektrum Frekuensi yang dialokasikan untuk Satelit dapat diklasifikasikan sebagai berikut :untuk Satelit dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Akurasi Pointing

Ukuran Antena

Redaman Hujan KapasitasPointing Antena Hujan

Frek tinggi

Frek rendah31

Region Komunikasi SatelitRegion Komunikasi Satelit

z ITU mengklasifikasikan dunia menjadi 3 region dalam penggunaan band frekuensi untuk komunikasi satelit :penggunaan band frekuensi untuk komunikasi satelit : Region 1 : Afrika, Negara-negara Arab, Eropa, Rusia. Region 2 : Amerika Utara dan Selatan Region 3 : Asia dan Ocenia Region 3 : Asia dan Ocenia

Region 3

32

Alokasi Frekuensi berdasarkan Alokasi Frekuensi berdasarkan RegionRegiongg

33

SPACE SEGMENTSPACE SEGMENTSPACE SEGMENTSPACE SEGMENT

34

Bagian Utama SatelitBagian Utama Satelit

South Panel

Omni Tx Rx

North Panel

TTC&R Antenna

Tx Rx

TTC&RSubsystem

SCESSubsystem

PayloadSubsystem

DataBus

Solar Array

ADCSSubsystem

Solar ArrayVolBus

South EPSSubsystem

North EPSSubsystem

z Bus Electric Power Subsystem (EPS)

Attit d D t i ti d C t l

Main Structure

PropulsionSubsystem

Payload Attitude Determination and Control

Subsystem (ADCS) Spacecraft Control Electronics Subsystem

(SCES)P l i S b t

Communcation repeater Antenna subsystem TTC&R

Propulsion Subsystem Thermal Control Subsystem

35

Anatomi Payload / TransponderAnatomi Payload / Transponder

Fungsi Transponder :z Menerima sinyalz Menguatkanz Merubah frekuensiz Memancarkan kembali

36

Tipe TransponderTipe Transponder

z Berdasarkan kemampuan prosessing : Transparent Transponders (bent pipe) : Menerima sinyal RF Transparent Transponders (bent pipe) : Menerima sinyal RF

dari Bumi, Memfilter dan mengkonversi ke frekuensi downlink, Menguatkan kemudian memancarkan kembali ke Bumi.

On-board processing Transponders (regenerative) : On board processing Transponders (regenerative) : Mempunyai kemampuan untuk switching, regenerasi sinyaldan base band processing Intellegent telecommunication service. Baseband Switch

Low NoiseAmplifier

DownConverter

High PowerAmplifier

TX

UPConverter

RF signal

RF signal RF signal

RF signalIF signal

OnboardDemodulator

OnboardModulator

IF signal

z Berdasarkan Bandwidth : 36 MHz, 54 MHz, 72 MHz, dsb

RXAntenna Local

Oscilator

TXAntennaLocal

Oscilator

z Berdasarkan Band Frekuensi : C-Band, Ku-Band, dsb

37

Coverage SatelitCoverage Satelit

z Ada beberapa macam coverage satelit yang dibentuk oleh antena satelit antara lain :antena satelit, antara lain : Global Coverage Narrow Simple Coverage (spot beam) Shaped Coverage Shaped Coverage

38

Tradisional vs Spot BeamTradisional vs Spot Beam

z Spot Beamz Traditional Beam

z Tiap spot menerima sinyal yang berbeda

z Menggunakan skema

z Semua area menerima sinyal yang sama

ggfrekuensi reuse meningkatkan kapasitas

39

Tradisional vs Spot BeamTradisional vs Spot Beam

z Seperti lampu senter, spot beam hanya fokus pada area yang kecilyang kecil

40

GROUD SEGMENTGROUD SEGMENTGROUD SEGMENTGROUD SEGMENT

41

Konfigurasi Dasar Sistem Konfigurasi Dasar Sistem Komunikasi SatelitKomunikasi Satelit

Satelit sebagai Space Segment

Stasiun Bumi sebagai Ground SegmentStasiun Bumi sebagai Ground Segment

UPLINK :Link (arah sinyal) dari stasiun bumi ke satelit.

DOWNLINK :Link (arah sinyal) dari sateli ke stasiun bumi.

Definisi : Fasilitas komunikasi yang berfungsi merubah sinyal informasi menjadi sinyal RF yangFasilitas komunikasi yang berfungsi merubah sinyal informasi menjadi sinyal RF yang akan dipancarkan ke satelit atu menerima sinyal RF dari satelit dan merubah menjadi sinyal informasi.

42

Tipe Stasiun BumiTipe Stasiun Bumi

Berdasarkan Fungsi :2 Receive Only1 Transmit dan Receive 2. Receive Only1. Transmit dan Receive

Berdasarkan Dimensi Antena :Berdasarkan Dimensi Antena : SB Besar > 15 m SB Sedang 7 - 15 m SB Kecil 3 7 m

Berdasarkan Posisi : Fixed / Stationary Earth Station Mobile/Transportable Earth Station

VSAT 0.7 2.4 m Ship-borne, vehicle-borne

43

Blok DiagramBlok Diagram Stasiun BumiStasiun Bumi

HPA Up Converter Modulator

Antenna Feed

e

c

t

o

r

Duplexer

t

e

r

i

a

l

m

e

n

t

Uplink Sub System

R

e

f

l

e

T

e

r

e

s

t

E

q

u

i

p

LNA Down Converter DemodulatorSer o Mechanism

Downlink Sub SystemAntenna Sub System

Servo Mechanism

Tracking System

44



Antenna Feed

e

c

t

o

r

Duplexer

t

e

r

i

a

l

m

e

n

t

R

e

f

l

e

T

e

r

e

s

t

E

q

u

i

p


Telecommunication Equipment

High Frequency Amplifies

Servo Mechanism

Tracking System

Equipment(Signal Processing)

Amplifies

45



Antenna Feed

e

c

t

o

r

Duplexer

t

e

r

i

a

l

m

e

n

t

R

e

f

l

e

T

e

r

e

s

t

E

q

u

i

p


IntermediateFrequency

RadiowaveFrequency

Baseband

Servo Mechanism

Tracking System

FrequencyFrequency band

46


SSPA Up Converter Modulator

Antenna Feed

e

c

t

o

r

Duplexer

t

e

r

i

a

l

m

e

n

t

Down ConverterRFTRFT(Tranceiver)

R

e

f

l

e

T

e

r

e

s

t

E

q

u

i

p

LNA DemodulatorSer o MechanismServo Mechanism

Tracking System

47


SSPA Up Converter Modulator

BUCBUC

Antenna Feed

e

c

t

o

r

Duplexer

t

e

r

i

a

l

m

e

n

t

BUCBUC(Block Up Converter)

LNBLNB(Low Noise Block Down Converter)R

e

f

l

e

T

e

r

e

s

t

E

q

u

i

p


Intermediate FrequencyRadiowave Frequency

Servo Mechanism

Tracking System

Intermediate Frequency(L-Band)

Radiowave Frequency

48

Antena Stasiun BumiAntena Stasiun Bumi

z Antena yang digunakan di Stasiun Bumi : Antena Parabola

z Jenis Antena : Sub Reflector Antena Prime Focus Antena Cassegrain

A t G i

Main ReflectorFeed Horn

Antena Gregorian Antena Offset

Pedestal

Azimuth Drive

Elevation Drive

49

AntenaAntena Prime Focus Prime Focus

Feed Horn

Reflector

Tipe single reflektor Horn ditempatkan pada titik focus Noise Temperatur tinggi Level sidelobe besar Primary Spillover mengarah ke

Kerugiannya :

Perlu feeder link yang cukup panjang (loss besar) baik arah transmit maupun Primary Spillover mengarah ke

bawah(loss besar) baik arah transmit maupun receive.

50

AntenaAntena CassegrainCassegrain

SubReflectorFocal

PointPoint

M iMainReflector OMT

Tipe dual reflector Horn ditempatkan pada titik fokus Horn ditempatkan pada titik fokus. Noise temperatur rendah. Titik fokus reflektor utama dan sub

reflektor berimpit. Level sidelobe rendahKerugiannya : Level sidelobe rendah, Primary spillover mengarah ke ruang

angkasa.Memiliki Blockage Area

51

AntenaAntena Gregorian Gregorian

SubReflector

Main Reflector

OMT

Prinsip dasar sama dengan antenaPrinsip dasar sama dengan antena Cassegrain.

52

AntenAntena a OffseOffsett

Feed Horn

Focal Point

Reflector

53

Offset Dual ReflectorOffset Dual Reflector

Main

Offset Cassegrain

Reflector

SubFeedHorn

SubReflector

Offset Gregorian

MainReflector

FeedSubReflector

Horn

54

PersyaratanPersyaratan AntenaAntena StasiunStasiunBumiBumi

Pada prinsipnya antena stasiun bumi mempunyai

Memiliki penguatan/ Gain

Pada prinsipnya antena stasiun bumi mempunyai beberapa persyaratan, yaitu :

Memiliki penguatan/ GainMempunyai effisiensi yang tinggiMempunyai level sidelobe yang rendah

fMempunyai noise temperature yang relatif rendahMempunyai Cross Isolation yang tinggiMemiliki pengarahan antena yang akurat dan mudah digerakan

55

Gain AntenaGain Antena

Besarnya penguatan/Gain antena parabola dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut :rumus sebagai berikut :

G = ( .d/ )2Dimana : = effisiensi antena ( 50 % 70 %)Dimana : = effisiensi antena ( 50 % - 70 %)

d = diameter antena (m) = panjang gelombang

Dari rumus diatas didapat rumus dibawah ini :

G (dBi) = 20,4 + 10 log + 20 log f + 20 log d

f = frekuensi dalam GHzf = frekuensi dalam GHzd = diameter antena dalam meter (m)

56

Efisiensi AntenaEfisiensi Antena

Faktor-faktor yang membatasi efisiensi antena parabola adalah :p

1. Primary Spill-over efficiency (s)2. Secondary Spill-over efficiency (m)3. Illumination efficiency (i)4. Surface accuracy efficiency (a)5. Blockage efficiency (b)6. Radiation efficiency (r)

Nilai efisiensi total adalah :

= s . m . i . a . b . r

57

High Power AmplifierHigh Power Amplifier

High Power Amplifier mempunyai fungsimenguatkan sinyal RF yang akan dipancarkan ke

t lit l l i tsatelit melalui antena. Output daya HPA harus cukup untuk mengirimkan

sinyal Carrier RF ke satelit dan mengantisipasiredaman propagasi yang cukup besarredaman propagasi yang cukup besar.

Untuk meningkatkan availabilitas stasiun bumi,biasanya disediakan satu HPA cadangan.

Ada tiga jenis HPA yang digunakan di Stasiun

1. HPA Travelling Wave Tube (TWT)

Ada tiga jenis HPA yang digunakan di StasiunBumi, yaitu :

2. HPA Klystron3. HPA Solid State Power Amplifier (SSPA)

58

Perbandingan HPAPerbandingan HPA

TECHNOLOGY TWTA SSPA KPATWTA vs KPA :-KPA tunable

Power Capability Very High High Very High

EfficiencyHigh

At maximum power

High High

-KPA narrowband (40-80 MHz)

Linearity Poor High Poor

Back Off 7 dB 3 dB 7 dB

59

Low Noise AmplifierLow Noise Amplifier

Desain LNAUntuk mendapatkan nilai total noise figureUntuk mendapatkan nilai total noise figure LNA yang kecil, maka Pre-Amp harus mempunyai noise figure yang kecil,

d k il i i fi Fi l A

RF RF

sedangkan nilai noise figure Final-Amp bisa lebih besar.

Untuk mendapatkan Pre-Amp yang memiliki Noise Figure yang kecil

Pre Amp Final-Amp

p p y g g y gmaka amplifier ini menggunakan amplifier Parametrik atau Field Effect Transistor (FET).Sehingga LNA yang digunakan di stasiun Bumi ada dua jenis yaitu :Sehingga LNA yang digunakan di stasiun Bumi ada dua jenis , yaitu :

1. LNA Parametric Amplifier2. LNA GaAsFET

60

Up ConverterUp Converter

Fungsi Up Converter

z Merubah sinyal Intermediate Frequency (IF) menjadi sinyalRadio Frequency (RF).

z Memberikan penguatan sinyal RF.z Melakukan pengaturan frekuensi agar bisa memancar tepat

ke Transponder tertentu satelitke Transponder tertentu satelit.

61

Up Converter Block DiagramUp Converter Block Diagram

IF RFSingle Conversion

M&C

RF

M&C

Dual Conversion

IF RF

M&C

RF LOIF LO1 GHz

10 MHzReference

62

Down ConverterDown Converter

z Merubah sinyal Radio Frequency (RF) menjadi sinyalFungsi Down Converter

Merubah sinyal Radio Frequency (RF) menjadi sinyal Intermediate Frequency (IF).

z Memberikan penguatan sinyal IF.z Melakukan pengaturan frekuensi agar bisa menangkap

tepat ke Transponder satelit tertentu.1 GHz

RF IF

1 GHz

M&C

IF LO1 GHz

RF LO10 MHzReference

63

ModemModem

z Fungsi Modem Memproses sinyal digital BB Menumpangkan sinyal BB ke sinyal carrier IF Memperkuat sinyal IF untuk diteruskan ke perangkat p y p g

lainnya.

Transmit

ff lDifferential Encoder

FECEncoderScrambler Modulator

DataInterface IF Frequency

Differential Decoder

FECDecoderDescrambler Demodulator

Receive

64

Dasar Komunikasi Satelit Stasiun Bumi_Hendra G

Documents

Transcript of Dasar Komunikasi Satelit Stasiun Bumi_Hendra G