Satellite Communication Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak 6142021

Satellite Communication Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak 6/14/2021

Komunikasi Satelit Kegunaan Satelit : • Komunikasi antar titik-titik dipermukaan bumi, seperti untuk media komunikasi radio dan TV • Menjadi suatu titik acuan (point of reference) untuk menentapkan lokasi di ruang angkasa • Mengamati bumi dan lingkungannya • Mengumpulkan dan melaporkan informasi ilmiah

Jenis satelit • Satelit astronomi adalah satelit yang digunakan untuk mengamati planet, galaksi, dan objek angkasa lainnya yang jauh. • 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. • Satelit pengamat Bumi adalah satelit yang dirancang khusus untuk mengamati Bumi dari orbit, seperti satelit reconnaissance tetapi ditujukan untuk penggunaan nonmiliter seperti pengamatan lingkungan, meteorologi, pembuatan peta, dll.

• Satelit navigasi adalah satelit yang menggunakan sinyal radio yang disalurkan ke penerima di permukaan tanah untuk menentukan lokasi sebuah titik dipermukaan bumi. Salah satu satelit navigasi yang sangat populer adalah GPS milik Amerika Serikat selain itu ada juga Glonass milik Rusia. Bila pandangan antara satelit dan penerima di tanah tidak ada gangguan, maka dengan sebuah alat penerima sinyal satelit (penerima GPS), bisa diperoleh data posisi di suatu tempat dengan ketelitian beberapa meter dalam waktu nyata. • Satelit mata-mata adalah satelit pengamat Bumi atau satelit komunikasi yang digunakan untuk tujuan militer atau mata-mata.

• Satelit tenaga surya adalah satelit yang diusulkan dibuat di orbit Bumi tinggi yang menggunakan transmisi tenaga gelombang mikro untuk menyorotkan tenaga surya kepada antena sangat besar di Bumi yang dapat digunakan untuk menggantikan sumber tenaga konvensional. • Stasiun angkasa adalah struktur buatan manusia yang dirancang sebagai tempat tinggal manusia di luar angkasa. Stasiun luar angkasa dibedakan dengan pesawat angkasa lainnya oleh ketiadaan propulsi pesawat angkasa utama atau fasilitas pendaratan; Dan kendaraan lain digunakan sebagai transportasi dari dan ke stasiun. Stasiun angkasa dirancang untuk hidup jangka-menengah di orbit, untuk periode mingguan, bulanan, atau bahkan tahunan. • Satelit cuaca adalah satelit yang diguanakan untuk mengamati cuaca dan iklim Bumi. • Satelit miniatur adalah satelit yang ringan dan kecil. Klasifikasi baru dibuat untuk mengkategorikan satelit-satelit ini: satelit mini (500– 200 kg), satelit mikro (di bawah 200 kg), satelit nano (di bawah 10 kg).

Sistem Komunikasi Satelit • 2 bagian penting yaitu space segment (bagian yang berada di angkasa) dan ground segment (biasa disebut stasiun bumi).

Konsep terkait dengan Satelit • • Earth Stations – antenna systems on or near earth Uplink – Transmisi dari earth station ke satelit Downlink – Transmisi dari satelit ke earth station Transponder – Perangkat elektronik pada satelit yang merubah signal uplink menjadi signal downlink

Satelite Systems Inter Satellite Link (ISL) Mobile User Link (MUL) Gateway Link (GWL) MUL GWL small cells (spotbeams) base station or gateway footprint Data Network PSTN: Public Switched Telephone Network PSTN User data GSM

Pembagian Komunikasi satelit dapat dibedakan berdasarkan: • Coverage area – Global, regional, national • Service type – Fixed service satellite (FSS) – Broadcast service satellite (BSS) – Mobile service satellite (MSS) • General usage – Commercial, military, amateur, experimental

Klasifikasi Orbit Satelit • Bentuk lintasan Circular atau orbit elliptical – Circullar (lingkaran) – Elliptical • Orbit around earth in different planes – Equatorial orbit, melintasi diatas garis ekuator – Polar orbit melewati kedua kutub bumi – Orbit lain (ex: Molniya, sunsynchronous) • Ketinggian satelit – Geostationary orbit (GEO) – Medium earth orbit (MEO) – Low earth orbit (LEO)

Satellite Orbit Altitudes

Geostationary Orbit • Kelebihan Geo Orbit – Tidak terpengaruh dengan perubahan frekwensi – Pencarian satelit mudah – Cakupan area yang luas • Disadvantages of the GEO orbit – Signal lemah setelah menempuh jarak 35. 000 km – Area kutub kurang dapat dilayani – Adanya delay signal

LEO Satellite Characteristics • • Orbit lingkaran atau sedikit elips dibawah 2000 km Periode orbit berkisar 1, 5 – 2 jam Diameter jangkauan area kurang lebih 8000 km Propagasi Round-trip signal delay kurang dari 20 ms Waktu satelit terlihat s. d 20 min Sistem harus mampu mengatasi pergeseran dopler Pergerakan atmosfer mempengaruhi orbit Dikategorikan sebagai berikut: – Little LEOs • • Frekwensi dibawah 1 GHz Bandwidth 5 MHz Data rates s. d 10 kbps Ditujukan untuk paging, tracking, dan low-rate messaging – Big LEOs • Frekwensi diatas 1 GHz • Mendukung datarates hingga beberapa mbps • Penggunaan yang sama dengan LEO disamping layanan voice dan positioning services

MEO Satellite Characteristics • Orbit Circular dengan ketinggian antara 5000 s. d 12, 000 km • Orbit periode 6 jam • Diameter jangkauan area antara 10, 000 s. d 15, 000 km • Propagasi Round trip signal delay kurang dari 50 ms • Waktu satelit terlihat hingga beberapa jam

Frequency Bands Available for Satellite Communications

Faktor yang mempengaruhi satelit link • Jarak antara antena earth station dan antena satelit • Untuk downlink, jarak terestrial antara antena station dan “aim point” dari satelit – Disebut sebagai satellite footprint • Attenuasi oleh atmosfer – Dipengaruhi oleh oksigen, uap air, sudut elevasi dan frekwensi lain yang lebih tinggi

Satellite Network Configurations

Strategi Pembagian Kapasitas • Frequency division multiple access (FDMA) • Time division multiple access (TDMA) • Code division multiple access (CDMA)

Frequency-Division Multiplexing • Penggunaan channels untuk konfigurasi point-to-point – – – – 1200 voice-frequency (VF) voice channels One 50 -Mbps data stream 16 channels @ 1. 544 Mbps 400 channels @ 64 kbps 600 channels @ 40 kbps One analog video signal 1 s. d 9 digital video signals

Frequency-Division Multiple Access • Faktor-faktor yang membatasi jumlah subchannels yang diberikan dalam saluran satelit melalui FDMA: – Thermal noise – Intermodulation noise – Crosstalk • Bentuk FDMA – Fixed-assignment multiple access (FAMA) • Kapasitas penugasan didistribusikan secara tetap antara beberapa stasiun • Permintaan dapat fluktuatif • Hasilnya didistribusikan dibawah kapasitas yang ditentukan – Demand-assignment multiple access (DAMA) • Kapasitas penugasan berubah sesuai dengan kebutuhan untuk dapat merespon secara optimal terhadap perubahan permintaan beberapa stasiun

FAMA-FDMA • FAMA – Logical link antara beberapa stasiun telah ditentukan sebelumnya. • FAMA – Beberapa statiun mengakses satelit dengan band yang berbeda • Penggunaan bandwidth yang cukup besar

DAMA-FDMA • Single channel per carrier (SCPC) – Bandwidth dibagi menjadi beberapa VF channel – Sangat berguna untuk area dengan beberapa stasiun yang – Suffers from inefficiency of fixed assignment • DAMA – sebuah set dari subchannels sebagai kumpulan dari link-link yang tersedia – Untuk full-duplex antara dua stasiun bumi, sepasang subchannels ditugaskan secara dinamis sesuai permintaan – Permintaan dilakukan dengan cara didistribusikan oleh stasiun menggunanan CSC

Alasan peningkatan penggunaan teknik TDM • Biaya komponan digital yang terus turun • Keuntungan dari komponen digital – Penggunaan error correction • Peningkatan efisiensi – Rendahnya tingkat intermodulation noise

FAMA-TDMA Operation • Transmisi dalam bentuk urutan frame yang – Setiap frame dibagi menjadi beberapa slot waktu – Setiap slot didedikasikan untuk suatu pemancar tertentu • Earth station secara bergantian menggunakan uplink channel – Mengirimkan data dalam time slot yang telah dibagi • Satelit mengulangi transmisi yang masuk – Broadcast keseluruh stasiun • Stasiun harus menguetahui slot mana yang digunakan untuk mengirimkan permintaan dan slot yang digunakan untuk penerimaan

FAMA-TDMA Uplink

FAMA-TDMA Downlink

Pelayanan satelit • • Telepon satelit Internet satelit Televisi satelit Radio satelit

PENGERTIAN GPS : Global Positioning System Sebuah system yang dapat menunjukkan posisi benda di permukaan bumi secara cepat, di semua tempat, pada semua kondisi dan pada setiap waktu. GPS : merupakan perkembangan paling modern sistem navigasi kuno • GPS dikontrol oleh U. S. Department of Defense (DOD).

SISTEM NAVIGASI OLD MAP Sistem yang menandai dimana posisi mereka, dan yang menunjukkan kemana mereka pergi, serta bagaimana jalan mereka pulang. Navigasi kuno : Penghuni gua memberikan tanda pada dinding gua pelaut berpegangan pada posisi bintang Navigasi Kompas : memberikan arah utara Sextant Navigasi Sextant : memperkirakan sudut tinggi bintang, bulan dan matahari di atas Horison Kombinasi Kompas dan sextant banyak dipakai untuk pelayaran, kelemahannya adalah bahwa dengan alat tersebut masih kesulitan dalam menentukan posisi garis bujur

Chronometer : Mampu memberikan informasi posisi garis lintang (lintang utara/ lintang selatan) Ground-based radio-navigation systems : Akurat namun cakupan areal sempit Chronometer Sistem ini banyak dipakai pada waktu PD II GPS : Satellite-based radio-navigation system (high-frequency radio wave with a special coded signal) : cakupan area sangat luas GPS banyak dipakai dalam operasi Dessert Storm Satelit GPS (9000 buah)

KOMPONEN GPS • Space segment, (24 Satelit) • User segment (Pesawat, kapal, mobil, • Monitor segment (Hawai, Diego Garcia, dan Colorado) • Ground Control System (Falcon Air Force Base in Colorado Springs, Colorado)

SATELIT GPS didukung oleh 27 satellite (data tahun 1998) Pada ketinggian 20200 km di atas permukaan bumi Setiap Satelit membutuhkan 12 jam untuk memutari bumi. Masing-masing dilengkapi dengan jam dengan akurasi yg sangat tinggi (0. 00003 detik)/ 2 cesium + 2 rubidium clocks Berat satelit : 930 kg, Panjang : 5. 1 meter Kecepatan : 4 km/detik Umur satelit : 7. 5 tahun

How GPS Works trilateration Prinsipnya adalah : Satelit GPS memberikan informasi kepada receiver GPS mengenai jarak/ posisi satelit. Sehingga kita tahu bahwa kita berada pada suatu radius tertentu dari satelit. Bila ada dua satelit maka kita tahu posisi kita, berada pada 2 lokasi, yaitu perpotongan dua radius tadi. GPS receiver mampu menghitung tempat yg paling mungkin. Semakin banyak sinyal satelit ditangkap semakin teliti satelit menghitung posisi ---- metoda Trilateration

Phase Differencing Techniques Teknik ini digunakan untuk menambah ketelitian pengukuran. Single Differences Diperlukan Reference Station GPS yang sudah diketahui posisinya, dengan merefer data tersebut GPS yang mobile, dapat memperkirakan posisinya dengan lebih tepat. Posisi Reference Station GPS dapat satu tempat atau lebih Teknik pengukuran seperti ini disebut DGPS : Differential GPS Double Difference

Navigasi Kapal dengan menggunakan 4 Reference Station GPS

GPS Error Sources • Noise : Gangguan pada signals • Bias : Selective Availability (SA), Multipath, Delay oleh Ionosphere dan Troposphere • Blunder : Kesalahan user (kesalahan datum, kesalahan komputer pada segment kontrol)

• Geometric Dilution of Precision (GDOP) and Visibility

PEMAKAIAN GPS General Purpose Handheld Attitude Determination Aviation Automobile Navigation, Mapping & Data Collection Marine OEM (Original Equipment Manufacturer) Space Surveying Timing