VSAT Very Small Aperture Terminal 1 Pengenalan Teknologi

VSAT (Very Small Aperture Terminal) 1

Pengenalan Teknologi Komunikasi Satelit / VSAT Orbit Gangguan-gangguan Link Budget Antenna Stability Polarisasi Satelite Earth Station Perangkat RF Frek. Kerja Teknik Akses Komunikasi Satelit Perangkat Baseband 2

Komunikasi Satelit / VSAT Sistem komunikasi dengan menggunakan satelit (space segment) untuk menghubungkan satu atau banyak lokasi-lokasi Earth Station (stasiun bumi) Komunikasi Satelit terdiri dari 2 komponen : Satelit berfungsi Penguat Sinyal, Konversi Sinyal dan Pembalik Sinyal Earth Station HUB sebagai Pusat Pengendali Jaringan VSAT Remote : Terminal Perangkat VSAT yang terhubung dengan perangkat Pelanggan (Antena, RF, Baseband). 3

Komunikasi Satelit (cont’d) Satelit (Space Segment) Uplink Downlink 42, 000 km 36, 000 km Earth Station (Stasiun Bumi) 4

Cara Kerja komunikasi satelit / VSAT 5

Satelit l l Penguat sinyal, konversi sinyal dan pengarah sinyal (Horizontal / Vertikal atau sirkular searah jarum jam / sebaliknya) Tenaga listrik untuk operasi satelit dihasilkan oleh solar array Untuk menjaga antena dari satelit mengarah ke stasiun bumi, satelit memiliki sistem kestabilan. Dalam terminologi bandwidth (Hz), satelit dibagi dalam beberapa channel frequency atau yang lebih kita kenal sebagai transponder. 6

Orbit Satelit l Berdasarkan Orbit satelit dibagi menjadi 3 : 1. LEO (Low Earth Orbit) 2. MEO ( Medium Earth Orbit) 3. GEO (Geostationary Orbit) 7

Orbit Satelit (Cont’d) l LEO (Low Earth Orbit) l Tinggi Orbit 200 – 3. 000 KM l Periode Orbit 1. 5 Jam l Kecepatan 27. 000 KM/Jam l Delay 10 ms l Aplikasi Satelit Citra, Cuaca, Mata-mata 8

Orbit Satelit (Cont’d) l MEO (Medium Earth Orbit) l Tinggi Orbit 6. 000 – 12. 000 KM l Periode Orbit 5 – 12 Jam l Kecepatan 19. 000 KM/Jam l Delay 80 ms l Aplikasi Satelit Citra, Cuaca, Mata-mata 9

Orbit Satelit (Cont’d) l GEO (Geostationary Earth Orbit) l Tinggi Orbit 36. 000 KM l Periode Orbit 24 Jam l Kecepatan 11. 000 KM/Jam l Delay 250 ms l Aplikasi Komunikasi digital 10

11

Sistem Stabilitas Satelit l Berdasarkan sistem stabilitasnya satelit dibagi menjadi 2 : 1. Spin satellite 2. Three Axis Satellite Spin Satellite 3 - Axis Satellite 12

Polarisasi Satelit l Berdasarkan polarisasinya satelit dibagi menjadi 3 : 1. Linear Polarisasi l Vertikal dan horisontal 2. Circular Polarisasi l Clock Wise l Counter Clock Wise 3. Eleptical Polarisasi l Clock Wise l Counter Clock Wise 13

14

Frekuensi Kerja Satelit l Berdasarkan frekuensi kerjanya, satelit dibagi menjadi : 1. C – Band 2. Extended C – Band 3. Ku – Band 4. Ka – Band 5. L – Band 6. S – Band 15

Frekuensi Kerja Satelit (Cont’d) l C – Band : l Digunakan oleh banyak satelit di orbit GEO l Up-link BW : 5. 925 Mhz – 6. 425 Mhz l Down-link BW : 3. 700 Mhz – 4. 200 Mhz l Ext. C – Band : l Digunakan oleh banyak satelit di orbit GEO l Up-link BW : 6. 425 Mhz – 6. 650 (225 Mhz) l Down-link BW : 3. 400 Mhz – 3. 625 Mhz (225 Mhz) 16

Frekuensi Kerja Satelit (Cont’d) l Ku – Band : l Digunakan oleh banyak satelit di orbit GEO l Up-link BW : 13. 750 Mhz – 14. 500 Mhz l Down-link BW : 11. 700 – 12. 750 Mhz l Ka – Band : l Up-link BW : 30 GHz l Down-link BW : 20 Ghz 17

Frekuensi Kerja Satelit (Cont’d) l L – Band : l Up-link BW : 1. 6 GHz l Down-link BW : 1. 5 Ghz l S – Band : l Up-link BW : 1. 9 GHz l Down-link BW : 2. 5 Ghz 18

19

20

Teknik Akses Satelit l PAMA (Permanent Assigned Mutliple Access) l Kanal satelit diduduki secara terus menerus oleh satu pasang stasiun bumi walaupun belum tentu ada traffic. l DAMA (Demand Assigned Multiple Access) l Kanal satelit digunakan secara bersama dan bergantian oleh beberapa stasiun bumi, dan hanya diduduki jika ada traffik yang dilewatkan 21

Teknik Akses Satelit l FDMA (Frequency Division Mutliple Access) l Teknik akses dengan metoda pembagian frekuensi. l TDMA (Time Division Multiple Access) l Teknik akses dengan metoda pembagian waktu 22

Teknik Akses Satelit (Cont’d) FDMA 23

Teknik Akses Satelit (Cont’d) TDMA 24

Generasi Satelit Telkom 25

Standar C – Band Transponder 26

Earth Station l Secara garis besar Earth Station dibagi menjadi 2 bagian : 1. Terminal RF l Antena, High Power Amplifier, Up/Down Converter, , LNA, FDMA (Frequency Division Mutliple Access) 2. Terminal Baseband l Modulator/Demodulator , Encoder/Decoder 27

HUB Sistem Modem Subsystem 1 7. 2 M Antenna St/by U/C St/by Modem Data I/O Tx I. F. 1 U/C 1 Tx I. F. 2 Modem N 1: 1 HPA System Tx I. F. Modem 1 U/C 2 Tx I. F. 3 U/C 3 Tx I. F. 4 U/C 4 RF O/P Rx I. F. Data I/O Modem Protection SW. (to be installed upon availability) Upconverter Protection Switch Modem Subsystem 2 LNA Redundancy Switch Controller Tx R. F. Rx R. F. 1: 2 LNA System Rx I. F. 1 Data I/O Modem Subsystem 3 St/by D/C RF I/P Data I/O D/C 1 Modem Subsystem 4 Rx I. F. 3 D/C 2 1: 4 Rx I. F. 2 D/C 3 D/C 4 Rx I. F. 4 Downconverter Protection Switch Antenna Tracking System 28

Earth Station/ Remote Terminal Baseband RF 29

Antena l l Antena berfungsi sebagai pemancar (uplink) dan penerima (downlink) sinyal RF ke/dari arah satelit l Horn l Reflector l Mounting Parameter antena Feedhorn l Gain antena l Tipe antena Reflektor l Diameter Antena Mounting 30

Antena l Tipe-tipe antena : 31

Antena l Tes akses ke satelit : l Test Pattern : diameter antena > 4. 5 M l Cross Poll : seluruh antena l Minimal nilai cross poll isolation > 30 d. B 32

Terminal RF l Power Amplifier l Transmit Power Amplifier l HPA l TWTA l SSPA l Receive Amplifier l LNA l LNB ( L Band Freq ) 33

Terminal RF l Up Converter l Berfungsi untuk mentranslasikan signal dari frekuensi menengah (IF, Intermediate Frequency) menjadi suatu sinyal Radio Frequency (RF) l IF 70 ± 18 Mhz atau 140 ± 36 Mhz l RF ( C Band) 6 Mhz l Down Converter l Berfungsi untuk mentranslasikan Radio Frequency (RF) menjadi suatu sinyal frekuensi menengah (IF, Intermediate Frequency) l IF 70 ± 18 Mhz atau 140 ± 36 Mhz l RF ( C Band) 4 Mhz 34

Terminal Baseband l Modem (Modulator Demodulator) l Modulator berfungsi memodulasi sinyal baseband menjadi sinyal frekuensi menengah (IF), demodulator berfungsi mendemodulasi sinyal IF menjadi sinyal baseband l Menyediakan forward error correction scheme sesuai dengan coding yang digunakan contoh : convolution coding (Viterbi, Sequential), Reed Solomon, Turbo Codec l Concatenated Coding : mengabungkan 2 sistem codec untuk meningkatkan performance, Eb/No dan Bandwidth utilisasi yang lebih efisien l Interfacing dengan teresterial interface atau data interface 35

Link Budget l Link budget : l Dalam komunikasi satelit linkbudget adalah perhitungan dari rugi-rugi transmisi (transmission losses) dan noise l Perhitungan untuk menentukan parameter-parameter seperti : diameter antena, transmit power amplifier supaya mendapatkan kualitas link dari satu Earth Station ke Earth Station lain via satelit yang bebas error. 36

Link Budget l Parameter Link budget : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. EIRP and Saturated Flux Density dari transponder. The satellite G/T figure Bandwidth dari transponder. Output Back Off dari transponder Input Back Off dari transponder Latitude dan longitude dari uplink and downlink Earth Station. Information rate (kbps). Tipe Modulasi (BPSK, QPSK, 8 -PSK) Forward error correction rate (1/2 , ¾, 7/8 ) Frekuensi Uplink and Downlink Diameter Antena Efisiensi uplink dan downlink antena Minimum digital signal strength (EB/No) sesuai dengan Bit Error Rate (BER) yang diinginkan 37

Parameter Link Sistem Komunikasi Satelit � Dengan parameter ini, persyaratan teknik yang harus dipenuhi oleh sistem dapat ditentukan, yang pada akhirnya dapat diperoleh rancangan sistem dengan kualitas sinyal sesuai dengan yang diharapkan

Parameter Link � Penguatan Antenna � Daya Pancar Isotropis Efektif � Redaman Ruang Bebas � Daya Sinyal Pembawa � Daya Derau � Kualitas Sinyal Total � Bit Error Rate � Waktu Tunda

Penguatan Antena � adalah Perbandingan daya yang dipancarkan (diterima) dalam tiap satuan luas pada arah tertentu oleh suatu antena dengan daya yang dipancarkan (diterima) dalam luas yang sama dengan menggunakan antena isotropic jika keduanya diberi daya yang sama. � Dalam komunikasi satelit, jenis antena yang biasa digunakan untuk satelit adalah antena parabola, dimana nilai penguatannya dapat dihitung dengan rumus:

� Jika penampangnya berupa lingkaran, maka

Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) EIRP atau Daya Pancar Isotropis Efektif merupakan parameter yang menunjukkan nilai efektif daya yang dipancarkan dari antena yang memiliki penguatan sendiri. � Bila terdapat rugi-rugi feeder, maka akan mengurangi nilai dari EIRP: � Dimana: PTX = daya pancar sinyal pembawa (d. Bm) GTX = penguatan antena pengirim (d. B) ft L = redaman saluran transmisi (d. B)

Free Space Loss (FSL) � FSL atau redaman ruang bebas dipengaruhi oleh jarak stasiun bumi ke satelit dan besarnya frekuensi karier yang digunakan dalam transmisi radio. � Besarnya redaman ruang bebas dapat dicari dengan menggunakan persamaan: � Dimana: � d TR = jarak transmisi dari stasiun bumi ke satelit dalam satuan meter (m). � λ = panjang gelombang dalam satuan meter (m). � Jika dinyatakan dalam bentuk logaritmis diperoleh persamaan:

Kerapatan Fluks Daya � Pada arah pancar juga dikenal kerapatan fluks daya (power flux density) dalam satuan 2 watt/m , yang dinyatakan dengan : � Dimana: EIRP = effective isotropic radiated power dalam satuan watt. d = L = rugi propaga jarak antara stasiun bumi dengan satelit dalam satuan meter (m).

Receive Signal Level (RSL) � Sering juga disebut Daya sinyal pembawa (carrier) � Daya sinyal pembawa ada dua macam, yaitu daya sinyal pembawa arah uplink dan daya sinyal pembawa arah downlink ◦ Daya sinyal pembawa arah uplink adalah daya yang diterima satelit dari stasiun bumi pemancar setelah mengalami redaman ruang bebas arah uplink, rugi-rugi tambahan dan penguatan di satelit ◦ Daya sinyal pembawa arah downlink adalah daya yang diterima stasiun bumi penerima yang berasal dari daya pancar satelit setelah mengalami redaman ruang bebas arah downlink, rugi-rugi tambahan dan penguatan antenna stasiun bumi penerima.

� Secara umum persamaan matematisnya dapat dituliskan sebagai berikut:

Daya Derau merupakan sinyal pengganggu yang bercampur dengan sinyal informasi sehingga menyulitkan penerima untuk mendapatkan informasi asli yang dikirimkan � Derau ini akan sangat merugikan jika spektrumnya berada dalam cakupan spectrum sinyal berguna (spektrum sinyal yang digunakan) � Model derau yang paling banyak digunakan adalah derau putih (white noise) yaitu derau yang spektrumnya selebar spektrum sinyal berinformasi B dengan kepadatan daya spektral No yang konstan. � Temperatur derau antena tergantung dari beberapa aspek, seperti: pola penguatan antena, temperatur langit (ruang bebas), ekivalen temperatur derau atmosfir, serta temperatur derau dari matahari. � Besarnya daya derau dapat dihitung menggunakan persamaan: �

Pada komunikasi satelit, karena jarak yang sangat jauh, maka sinyal yang diterima pada user maupun di satelit akan melemah. � Sehingga untuk memenuhi persyaratan C/N yang ditentukan, maka dibutuhkan receiver dengan noise thermal sekecil mungkin � Umumnya noise thermal untuk satelit adalah sekitar 450 – 600 K � Besarnya nilai temperatur (T) untuk suatu sistem penerima dapat dihitung dengan menggunakan rumus: � � x

Kualitas Sinyal Total � Kualitas sinyal total diperoleh dari perhitungan link budget arah uplink dan link budget arah downlink, sehingga kualitas sinyal total dari sistem komunikasi satelit adalah:

Bit Error Rate (BER) Besarnya BER tergantung pada besarnya Eb/No sistem, dimana Eb/No merupakan perbandingan antara energi bit dengan rapat daya derau pada keluaran demodulator � Energi bit tiap informasi didefinisikan sebagai energi yang terakumulasi pada penerima dari penerimaan power carrier (C) selama interval waktu yang setara dengan waktu yang diperlukan untuk menerima bit informasi adalah : � � Hubungan antara Eb/No dan BER tergantung pada tipe modulasi dan Forward Error Correction (FEC) yang digunakan pada sistem

Waktu Tunda � � Waktu tunda adalah selisih antara waktu sinyal tiba di penerima dengan waktu saat sinyal dikirim. Waktu tunda pada komunikasi satelit adalah : Jarak antar user dengan satelit d adalah: l = lintang dari user L = selisih bujur dari user dan satelit n

Karakteristik Transmisi Satelit � Jangkauan frekuensi optimum untuk transmisi satelit adalah berkisar pada 1 sampai 10 Ghz � Dibawah 1 Ghz, terdapat noise yang berpengaruh dari alam seperti noise dari galaksi, matahari, atmosfer serta interferensi buatan manusia dari berbagai perlengkapan elektronik. � Diatas 10 Ghz, sinyal-sinyal akan mengalami atenuasi yang parah akibat penyerapan dan pengendapan di atmosfer � Frekuensi uplink dan downlink berbeda karena satelit tidak dapat menerima dan mentransmisi dengan frekuensi yang sama pada kondisi operasi terusmenerus tanpa interferensi. Jadi sinyal-sinyal yang diterima dari suatu stasiun bumi pada satu frekuensi harus ditransmisikan kembali dengan frekuensi yang lain

Karakteristik Teknologi VSAT Cepat dan Mudah Instalasi : selama tidak terhalang ke arah satelit VSAT dapat dibangun � Mempunyai kemampuan teknologi informasi terbaru (IP/Web Base, Broadband DVB ) dan dapat diperluas secara mudah dan gampang (upgradable) � Sangat baik untuk aplikasi broadcast dan multicast � Kemudahan untuk dimonitor dan dikontrol � Tingkat Security Tinggi � Sangat kompatibel dengan PSTN (Jaringan Kabel) dan Jaringan Wireless (Nirkabel) � Sangat ekonomis untuk negara kepulauan dan memiliki daratan yang luas. � Delay propagasi yang cukup tinggi +/- 250 ms � 53

Gangguan-gangguan dalam komunikasi satelit l Gangguan alam l Sun Outage l Kondisi dimana posisi matahari dan satelit dalam satu garis lurus. Sehingga menaikan noise thermal dari satelit hingga 40 d. B. Hal ini berlangsung 10 – 15 menit, 2 x dalam setahun l Scintillation l Kondisi dimana terjadi perubahan komposisi di atmosfir yang menyebabkanperubahan level pada sinyal. Sinyal akan naik turun sepanjang waktu tertentu. Kondisi ini jarang terjadi 54

Gangguan-gangguan dalam komunikasi satelit l Gangguan dari sistem lain (interferensi) l Interferensi dari satelit lain (ASI, adjacent Satellite Interference) l Interferensi dari cross poll sinyal l Interferensi dari intermodulasi product 55

Macam-macam Satelit dan Fungsinya �Satelit cuaca �Satelit komunikasi ◦ membantu ahli meteorologi untuk meramalkan cuaca atau melihat apa yang terjadi pada suatu waktu. ◦ Satelit jenis ini diantaranya TIROS, COSMOS dan GOES. Mereka menyimpan kamera di dalam tubuhnya untuk dikirim ke bumi, baik melalui posisi geostasioner maupun kutub orbit. ◦ Melayani transmisi telepon data. Contoh : Telstar dan Intelset. ◦ Komponen terpentingnya adalah transponder yakni sebuah radio yang menerima percakapan dalam satu frekuensi, kemudian memperkuatnya serta mentransmisikannya kembali ke bumi melalui frekuensi lain. Dalam sebuah satelit komunikasi, terdapat ratusan hingga ribuan transponder, dan biasanya satelit ini menggunakan geosynchronous.

� Satelit penyiaran menyiarkan sinyal televisi dari satu titik ke titik lain (hampir mirip dengan satelit komunikasi). � Satelit sains Mengemban bermacam tugas sains. Misal, Hubble Space Telescope yang merupakan satelit sains terkenal. � Satelit navigasi Membantu kapal laut dan pesawat terbang dan yang lain dikenal adalah satelit GPS NAVSTAR.

�Satelit penyelamatan �Satelit observasi bumi �Satelit militer Membantu menangkap sinyal radio yang meminta pertolongan. Mengobservasi planet bumi tentang segala perubahan, misalnya cuaca, temperatur udara, wilayah hutan hingga lapisan es. LANDSAT merupakan satelit terkenal dari jenis ini Mempunyai tugas atau misi rahasia, sehingga jenis informasinya pun berbeda. Fungsinya antara lain : merelai komunikasi terenkripsi, monitoring nuklir, mengobservasi pergerakan-pergerakan musuh, peringatan awal akan peluncuran rudak oleh musuh, radar imaging, fotografi.

Persamaan Setiap Satelit � Semuanya terdiri dari kerangka dan badan dari metal atau komposit, yang biasanya disebut ”bus”. Bus ini menjaga agar semua yang ada di dalamnya tetap utuh selama dalam peluncuran dan ketika berada di angkasa luar. � Sumber tenaga (biasanya solar cell) dan baterai sebagai cadangan dan penyimpan tenaga. � Mereka juga dilengkapi dengan komputer untuk mengendalikan dan memonitor sekian banyak sistem yang berbeda.

� Transmiter/receiver radio dan antena juga digunakan untuk membantu pengawas di bumi untuk mendapatkan informasi dari satelit dan memonitor kesehatannya. Banyak satelit dapat dikendalikan dari bumi dengan banyak cara, dari merubah orbit hingga memprogram ulang sistem komputer. � Ada juga perlengkapan sistem kendali letak (ACS, attitude control system), yang berfungsi untuk menjaga arah satelit. ◦ Sebagai contoh, Hubble Space Telescope memiliki sistem kendali yang dapat menjaga satelit pada posisi yang selalu sama tiap hari tiap jam pada satu waktu. ◦ Sistemnya dilengkapi dengan gyroscope, accelerometer, reaction wheel stabilization system, thrusters dan beberapa sensor yang memperhatikan bintang-bintang sebagai penentu posisi.