Analisis Link Budget Jaringan VSAT - ANALISIS LINK BUDGET DAN PERFORMANSI JARINGAN

BAB IV ANALISIS LINK BUDGET DAN PERFORMANSI JARINGAN

4.1 Analisis Link Budget Jaringan VSAT

Pada Bab ini akan dilakukan perhitungan link budget untuk kedua diameter antena pada sistem komunikasi satelit, dimana Hub Station PT. Pasifik Satelit Nusantara berada di kota Cikarang pada posisi 6.29⁰ LS, 107.18⁰ BT, Satelit Palapa D berada di atas pulau Kalimantan pada posisi 113⁰ E serta Remote Client

(VSAT) PT. Bank SUMUT Capem Setia Budi berada di Medan pada posisi 3.57⁰ LU, 98.64⁰ BT. Perhitungan link budget ini bertujuan untuk membandingkan kinerja jaringan VSAT pelanggan untuk diameter antena 1,2 meter dan 1,8 meter pada sisi Outbound Link, artinya link komunikasi berasal dari Hub Station menuju

Remote Client. Sebelumnya PT. Bank SUMUT Capem Setia Budi menggunakan diameter antena 1,2 meter, namun kemudian dilakukan migrasi diameter antena menjadi 1,8 meter. Oleh karena itu, pada bab ini perhitungan link budget antena VSAT hanya pada satu lokasi saja yaitu PT. Bank SUMUT Capem Setia Budi namun dengan diameter antena 1,2 meter dan 1,8 meter.

Dalam melakukan perhitungan link budget pada sistem komunikasi satelit, ada hal-hal yang harus diketahui terlebih dahulu seperti parameter Inisialisasi

Link. Parameter ini merupakan parameter yang umum digunakan pada PT. Pasifik Satelit Nusantara dalam melakukan analisa hubungan data link komunikasi satelit, yaitu :

r = Jari-jari Geostasioner = 42.164 Km

H = Tinggi Satelit pada Ekuator = 35.786 Km

Re = Jari-jari Bumi = 6.378 Km

K = Konstanta Bolzman = 1,38 x 10^-23 J/K = -228,6 dBW

C = Kecepatan Cahaya = 3 x 10⁸ m/s

Parameter berikutnya adalah satelit, berupa spesifikasi teknis satelit yang digunakan. Adapun spesifikasi teknis Satelit Palapa D dapat dilihat pada Gambar 4.1 ^[19].

Gambar 4.1 Spesifikasi Teknis Satelit Palapa D ^[19]

Perencanaan pita frekuensi satelit Palapa D dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Perencanaan Pita Frekuensi Palapa D ^[19]

Masih ada data parameter lainnya, meliputi parameter Hub Station dan

Remote Client. Namun parameter keduanya akan dibahas pada sub bab berikutnya untuk mempermudah perhitungan link budget pada kedua diameter antena.

4.1.1 Analisis Link Budget Jaringan VSAT Untuk Diameter Antena 1,2 Meter

Adapun parameter yang dibutuhkan dalam perhitungan link budget untuk diameter antena 1,2 meter (Ku-Band) adalah sebagai berikut :

a. Parameter Hub Station

Adapun parameter Hub Station meliputi : - Diameter antena, D = 9 Meter

- Antenna Aperture Efficiency, η = 0,65

- Frekuensi Uplink, fup = 14,378 GHz - Transmit Power, Pt = 700 Watt - Redaman Saluran, LSAL = 2 dB - Redaman Antena, LANT = 0,5 dB

b. Parameter Satelit

Adapun parameter satelit meliputi : - Posisi 113⁰ E

- EIRP = 53,9 dBW

- Frekuensi Uplink, fup = 14,298 GHz – 14,458 GHz - Frekuensi Downlink, fdown = 12,250 GHz – 12,710 GHz - IBO / OBO (Aggregate) = multi carrier application (6/4 dB) - Bandwidth per Transponder, BW = 36 MHz

- Gain to Temperature, G/T = 4 dB/⁰K

c. Parameter Remote Client (VSAT)

Adapun parameter Remote Client (VSAT) meliputi : - Diameter antena, D = 1,2 Meter

- Antenna Aperture Efficiency, η = 0,65

- Frekuensi Downlink, f_down = 12,630 GHz - Transmit Power ODU, Pt = 2 Watt - Redaman Saluran, LSAL = 2 dB - Redaman Antena, LANT = 0,5 dB

- Receiver System Noise Temperature,TSYS = 130⁰ K

Dari parameter-parameter diatas, maka dapat dilakukan perhitungan link budget sistem komunikasi satelit antara Hub Station menuju Remote Client

sebagai berikut :

1. Perhitungan Look Angle Antena

Dari data parameter letak posisi antena Stasiun Bumi dan antena VSAT berdasarkan kedudukan bumi, diperoleh data sebagai berikut :

- Posisi Stasiun Bumi Cikarang

Lattitude : 6,29⁰ LS , Longitude : 107,18⁰ BT - Posisi VSAT Medan

Lattitude : 3,57⁰ LU , Longitude : 98,67⁰ BT

Dari kedua data tersebut dapat dihitung sudut Elevasi dan Azimuth sebagai berikut :

a. Sudut Elevasi dan Azimuth Antena Stasiun Bumi terhadap Satelit

Berdasarkan Persamaan 2.5, maka sudut Elevasi pada antena Stasiun Bumi dapat dihitung sebagai berikut :

E = tan^-1� ^�−^��θ_icos(θS−θL)

�_�sin��−1₍��θ_icos(θ_S−θ_L))�� − ��−1₍��θ_i cos(θ_S− θ_L))

= tan^-1�_{6378 sin��}⁴²¹⁶⁴⁻⁶³⁷⁸₋₁₍^��_��⁶₆^,_,²⁹₂₉^cos_cos⁽₍¹¹³⁻₁₁₃₋¹⁰⁷₁₀₇^,_,¹⁸₁₈⁾₎₎_�� − ��−1₍�� 6,29 cos(113− 107,18)) = tan^-1�_{6378 sin��}⁴²¹⁶⁴⁻⁽⁶³⁷⁸₋₁^×₍⁰₀_,^,₉₉₃⁹⁹³_×^×₀⁰_,^,₉₉₄⁹⁹⁴₎⁾_�� − ��−1_{(0,993 × 0,994)} = tan^-1�⁴²¹⁶⁴⁻_{6378 sin}⁽⁶²⁹⁵₍₉_,₂₃₃^,³⁵³₎⁾� − 9,233 = tan^-1�³⁵⁸⁶⁸,647 6378 ×0,160� − 9,233 = tan^-1�³⁵⁸⁶⁸,647 1020,48 � − 9,233 = tan^-1 (35,148)− 9,233 = 88,370− 9,233 = 79,137⁰

Berdasarkan Persamaan 2.1, maka sudut Azimuth pada antena Stasiun Bumi dapat dihitung sebagai berikut :

A = tan ^-1�^tan⁽^θS−θ_L)

sin θ_i �

= tan ^-1�^tan⁽¹¹³⁻_{sin 6}_,¹⁰⁷₂₉ ^,¹⁸⁾�

= tan ^-1�^{tan 5}_{sin 6}_,^,⁸²₂₉�

= tan ^-1�⁰₀^,_,¹⁰¹₁₀₉�

= tan ^-1 (0,926)

= 42,799⁰

Untuk menghitung polarisasi offset dapat dihitung dengan melihat persamaan sebagai berikut :

Site longitude < Satelit longitude , maka :

polarisasi offset = ��ℎ − ₁₀¹ ��

= 42,799− ₁₀¹ (6,29)

= 42,799− 0,629

= 42,17⁰

b. Sudut Elevasi dan Azimuth Antena VSAT terhadap Satelit

Berdasarkan Persamaan 2.5, maka sudut Elevasi pada antena VSAT dapat dihitung sebagai berikut :

E = tan^-1� ^�−^��θ_icos(θS−θL)

�_�sin��−1₍��θ_icos(θ_S−θ_L))�� − ��−1₍��θ_i cos(θ_S− θ_L))

= tan¹�_{6378 sin��}⁴²¹⁶⁴⁻⁶³⁷⁸₋₁₍^��_��³₃^,_,⁵⁷₅₇^cos_cos⁽₍¹¹³⁻₁₁₃₋⁹⁸₉₈^,_,⁶⁷₆₇⁾₎₎_�� − ��−1₍�� 3,57 cos(113− 98,67)) = tan^-1�⁴²¹⁶⁴⁻(6378 ×0,998 ×0,968) 6378 sin��−1₍0,998×0,968)�� − ��−1_{(0,998 × 0,968)} = tan^-1�⁴²¹⁶⁴⁻_{6378 sin}⁽⁶¹⁶¹₍₁₄_,₉₈₃^,⁵⁵⁶₎⁾� − 14,983 = tan^-1�³⁶⁰⁰²,444 6378 ×0,258� − 14,983

= tan^-1�³⁶⁰⁰²₁₆₄₅_,₅₂₄^,⁴⁴⁴� − 14,983

= tan^-1 (21,879)− 14,983

= 87,383− 14,983

= 72,4⁰

Berdasarkan Persamaan 2.1, maka sudut Azimuth pada antena VSAT dapat dihitung sebagai berikut :

A = tan ^-1�^tan⁽^θS−θ_L) sin θ_i � = tan ^-1�^tan⁽¹¹³⁻⁹⁸,67) sin 3,57 � = tan ^-1�^{tan 14},33 sin 3,57� = tan ^-1�⁰,255 0,062� = tan ^-1 (4,112) = 76,331⁰

Untuk menghitung polarisasi offset dapat dihitung dengan melihat persamaan sebagai berikut :

Site longitude < Satelit longitude , maka :

polarisasi offset = ��ℎ − ₁₀¹ ��

= 76,331− ₁₀¹ (3,57)

= 76,331− 0,357

= 75,974⁰

2. Perhitungan Redaman Hujan

Perhitungan redaman hujan dilakukan untuk mendapatkan nilai dari pengaruh total redaman hujan yang terjadi pada saat hujan. Dimana dari parameter yang telah dijelaskan pada Bab 2 sebelumnya diketahui :

Berdasarkan alokasi frekuensi yang digunakan pada band frekuensi Ku-Band

maka diperoleh koefisien empiris polarisasi sebagai berikut (lihat Tabel 2.4). aH = 0,0188 bH = 1,217

aV = 0,0168 bH = 1,2

Sehingga dari parameter diatas, maka besar LRAIN dapat dihitung sebagai berikut :

a. Menghitung kuantitas koefisien empiris polarisasi, berdasarkan Persamaan 2.11 dan 2.12. aC = ^�^�⁺^�^� 2 = ⁰^,⁰¹⁸⁸⁺⁰^,⁰¹⁶⁸ 2 = ⁰^,⁰³⁵⁶ 2 = 0,0178 bC = ^�^�^�^�⁺^�^�^�^� 2�_� = ⁽⁰^,⁰¹⁸⁸^×¹^,²¹⁷⁾⁺⁽⁰^,⁰¹⁶⁸^×¹^,²⁾ 2 ×0,0178 = ⁰^,⁰²²⁸⁺⁰^,⁰²⁰¹ 0,0356 = 1,2050

b. Redaman hujan spesifik (dB/Km) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.13.

α = �_� ��_�

= 0,0178 × 145 ⁽¹^,²⁰⁵⁰⁾

= 0,0178 × 402,205

= 7,159 dB/Km

c. Tinggi atmosfir terjadinya hujan (hr) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.14.

Diketahui dari parameter yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa Lattitude

Stasiun Bumi 6,29⁰ LS dan Lattitude VSAT 3,57⁰ LU. Sehingga persamaan yang digunakan adalah :

hr (km) = 3 + 0,028 = 3,028 Km

d. Panjang lintasan hujan efektif (LS) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.15.

LS = ⁽ℎ�− ℎ0⁾

sin� �

Dimana ketinggian Stasiun Bumi di atas permukaan laut pada lokasi Cikarang adalah h0 = ± 50 ��. Sementara itu, sudut elevasi untuk antena Stasiun Bumi 79,137⁰ dan antena VSAT 72,4⁰. Sehingga :

UplinkLS = ⁽^ℎ^�⁻^ℎ⁰⁾ sin �_�� = ⁽³^,⁰²⁸⁻⁰^,⁰⁵⁾ sin 79,137 = ⁽²^,⁹⁷⁸⁾ 0,982 = 3,032 Km DownlinkLS = ⁽^ℎ^�⁻^ℎ⁰⁾ sin �_�� = ⁽³^,⁰²⁸⁻⁰^,⁰⁵⁾ sin 72,4 = ⁽²^,⁹⁷⁸⁾ 0,953 = 3,124 Km

e. Jarak lintasan hujan (LG) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.16.

Uplink LG = �_�cos�_��

= 3,032 cos 79,137

= 0,570 Km

Downlink LG = �_�cos�_�� = 3,124 cos 72,4

=3,124 × 0,302

= 0,943 Km

f. Faktor reduksi lintasan hujan pada wilayah Indonesia memiliki persentase

unavailability sebesar 0,01 % , sehingga dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.17. Uplink�₀.01⁼₉₀₊⁹⁰₄_�_� = 90 90+4 (0,570) = 90 92,28 = 0,975 dB/Km Downlink �₀.01⁼₉₀₊⁹⁰₄_�_� = 90 90+4 (0,943) = 90 93,77 = 0,959 dB/Km

g. Sehingga untuk menghitung besar redaman hujan total persentase curah hujan sebesar 0,01 % dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.18.

Uplink L_{Rain (dB)}^{( r =0.01 % )} = ��0.01

= 7,159 × 3,032 × 0,975

= 21,163 dB/Km

= 7,159 × 3,124 × 0,959

= 21,447 dB/Km

3. Perhitungan Slant Range

Adapun perlitungan Slant Range dapat dijelaskan sebagai berikut : a. Perhitungan Uplink Slant Range

Uplink Slant Range dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6.

Uplink d ² = (Re + H)² + Re² - 2 Re (Re + H) sin ��+��−1� ^�� +�^cos�� =(6378 + 35786)²+ (6378)²− 2 × 6378 (6378 + 35786) sin�79,137 +��−1�₆₃₇₈₊⁶³⁷⁸₃₅₇₈₆cos 79,137�� =(42164)²+ (6378)²− 12756 (42164) sin[79,137 + ��−1_(0,028)] = 1777802896 + 40678884− 537843984 sin[80,741] = 1777802896 + 40678884− 530836471,2 = 1287645309 d = √1287645309 = 35883,775 Km

b. Perhitungan Downlink Slant Range

Downlink Slant Range dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6.

Downlink d ² = (Re + H)² + Re² - 2 Re (Re + H) sin ��+��−1� ^�� _�+�^cos�� =(6378 + 35786)²+ (6378)²− 2 × 6378 (6378 + 35786) sin�72,4 +��−1�₆₃₇₈₊⁶³⁷⁸₃₅₇₈₆cos 72,4�� =(42164)²+ (6378)²− 12756 (42164) sin[72,4 + ��−1_(0,045)] = 1777802896 + 40678884− 537843984 sin[74,979] = 1818481780−519019444,6 = 1299462335 d = √1299462335

= 36048,055 Km

4. Perhitungan Link Budget

Dengan melakukan perhitungan link budget pada sistem komunikasi

outbound antara Stasiun Bumi dengan VSAT dapat diketahui kinerja jaringan VSAT dan kualitas sinyal untuk diameter antena VSAT 1,2 meter. Adapun perhitungan link budget ini antara lain :

a. Perhitungan Bandwidth

Untuk menghitung bandwidth yang terpakai, maka ada beberapa parameter yang harus diketahui terlebih dahulu yang dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Parameter Stasiun Bumi Parameter Data Stasiun Bumi

Modulasi QPSK Viterbi Data rate 4,098 Mbps

FEC ¾

N 2

� 0.2

Dari parameter di atas, maka untuk menghitung bandwidth yang terpakai dapat digunakan Persamaan 2.26.

Banwidth (KHz) = ^�^�� ¹⁺_�^�� = ⁴⁰⁹⁸ 0,75 �¹⁺⁰,2 2 � = 5464 × 0,6 = 3278,4 KHz

b. Perhitungan Gain Antena

Untuk mengetahui gain antena Stasiun Bumi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.8.

= 20,45 + 20 log 14,378 + 20 log 9 + 10 log 0.65

= 20,45 + (20 × 1,157) + (20 × 0,954) + (10 × (−0,187))

= 20,45 + 23,14 + 19,08−1,87

= 60,8 dB

Sementara itu gain antena VSAT adalah :

GVSAT = 20.45 + 20 log fdown (GHz) + 20 log d (meter) + 10 log � = 20,45 + 20 log 12,630 + 20 log 1,2 + 10 log 0.65

= 20,45 + (20 × 1,101) + (20 × 0,079) + (10 × (−0,187))

= 20,45 + 22,02 + 1,58−1,87

= 42,18 dB

c. Perhitungan EIRP Antena Stasiun Bumi

Untuk mengetahui besar EIRP antena Stasiun Bumi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.10. PT = 700 Watt = 10 log 700 = 28,45 dBW EIRPSB = �_� (��) + �_�� (��) = 28,45 + 60,8 = 89,25 dBW

d. Perhitungan Figure of Merit, G/T (dB/⁰K)

Untuk menghitung G/T (dB/⁰K) yang berada di sisi penerima yaitu antena VSAT, maka dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.22.

G/T (dB/⁰K) = GVSAT (dB) – 10 log Tsys (⁰K) = 42,18−10 log 130

= 42,18−21,13

e. Perhitungan Redaman Ruang Bebas (LFS)

Redaman ruang bebas (LFS) pada sisi uplink maupun downlink dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.20.

Uplink LFS = 92,45 + 20 log�_��(��) + 20 log�_��(��)

= 92,45 + 20 log 14,378 + 20 log 35883,775

= 92,45 + 23,15 + 91,09

= 206,69 dB

Downlink LFS = 92,45 + 20 log�_��(��) + 20 log�_��(��)

= 92,45 + 20 log 12,630 + 20 log 36048,055

= 92,45 + 22,02 + 91,13

= 205,6 dB

f. Perhitungan Carrier to Noise Ratio (C/N)

Untuk mencari Carrier to Noise Ratio (C/N) pada sisi uplink dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.23.

[C/N]up (dB) = EIRPSB – LTotal + [G/T]SAT – K – 10 log BW (Hz)

= ��_��− (�_��+ �_��+ �_��+ �_��) + [�/�]_��− � −10 log��

=89,25−(206,69 + 21,163 + 2 + 0,5) + 4−(−228,6)− 10 log 3278,4 × 10³

= 89,25−230,353 + 4 + 228,6−65,156

= 26,341 dB

Sementara untuk mencari Carrier to Noise Ratio (C/N) pada sisi downlink

dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.24.

[C/N]down (dB) = EIRPSAT – LTotal + [G/T]VSAT – K – 10 log BW (Hz)

= ��_�� − (�_��+ �_�� + �_�� + �_��) + [�/�]_��− � −10 log��

=53,9−(205,6 + 21,447 + 2 + 0,5) + 21,05−(−228,6)− 10 log 3278,4 × 10³

= 8,847 dB

Untuk mencari besar Interferensi yang diakibatkan oleh Adjacent Satellite dapat digunakan Persamaan 2.25 dan Persamaan 2.26.

(C/N)Req = �_��^�� ^{+ 10 log} �� = 9,4 ��+ 10 log³²⁷⁸₄₀₉₈^,⁴^×¹⁰⁰⁰ ×1000 = 9,4 ��+ 0,96 �� = 10,36 dB Dimana �_��^��

��^{diperoleh dari Kurva BER Versus Eb/No pada Gambar 2.23} sebesar 9,4 dB.

(C/I)ADJ = �_�^��

��^{+ 12,2}��

= 10,36 ��+ 12,2 ��

= 22,56 ��

Sehingga besar (C/N) Total dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.27. (C/N)Total = 10 �� ¹ �_�^�� −1 +�_�^�� −1 +�^�_�� −1 +�^�_�� −1 +�_�^�� −1 = 10 �� ₍₁₀₎₋₂,6341+ (10)−0,8847+ (¹10)−2,1+ (10)−2,256+ (10)−3 = 10 �� ₀_,_147218469¹ = 8,32 ��

g. Perhitungan Energy Bit to Noise Ratio (Eb/No)

Perhitungan Energy Bit to Noise Ratio (Eb/No) ini bertujuan untuk melihat kualitas dari sinyal Radio Frequency (RF) yang diterima di penerima yang ditentukan dengan Persamaan 2.29.

(Eb/No) dB = �_�^��

��^{+ 10 log} ��

= 8,32 ��+ 10 log³²⁷⁸₄₀₉₈^,⁴^×¹⁰⁰⁰

×1000

= 8,32−0,96

= 7,36 ��

Berdasarkan standar SOP PT. Pasifik Satelit Nusantara Medan, kualitas sinyal Eb/No minimal sebesar 3,5 dB.

h. Perhitungan Energy Symbol to Noise Ratio (Es/No)

Energy Symbol to Noise Ratio (Es/No) juga digunakan untuk melihat kualitas sinyal yang dapat dihitung dengan Persamaan 2.30.

(Es/No) dB = �_��^�� + 10 log�+ 10 log��

= 7,36 + 10 log 2 + 10 log 0,75

= 7,36 + 3,01−1,24 = 9,13 dB

Berdasarkan standar SOP PT. Pasifik Satelit Nusantara Medan, kualitas sinyal Es/No minimal sebesar 6 dB.

i. Perhitungan Latency (td)

Latency atau delay berfungsi untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk melakukan koneksi dari asal ke tujuan. Latency dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.32. Uplink td (ms) = ^�^{��} � = ³⁵⁸⁸³^,⁷⁷⁵^×¹⁰⁰⁰ 3 ×108 = 0,1196 second = 119,6 ms Downlink td (ms) = ^�^{��} �

= ³⁶⁰⁴⁸^,⁰⁵⁵^×¹⁰⁰⁰ 3 ×108

= 0,1201 second = 120,1 ms

Total td (ms) = Uplink td (ms) + Downlink td (ms) = 119,6 ms + 120,1 ms

= 239,7 ms

Sehingga total latency dari sinyal yang dikirim melalui Hub ke VSAT sebesar 239,7 ms. Sementara berdasarkan standar SOP PT. Pasifik Satelit Nusantara Medan, latency dibawah 1100 ms..

4.1.2 Analisis Link Budget Jaringan VSAT Untuk Diameter Antena 1,8 Meter

Adapun parameter yang dibutuhkan dalam perhitungan link budget untuk diameter antena 1,8 meter (C-Band) adalah sebagai berikut :

a. Parameter Hub Station

Adapun parameter Hub Station meliputi : - Diameter antena, D = 9 Meter

- Antenna Aperture Efficiency, η = 0,65 - Frekuensi Uplink, f_up = 6,105 GHz - Transmit Power, Pt = 2 Kilo Watt - Redaman Saluran, LSAL = 2 dB - Redaman Antena, LANT = 0,5 dB

b. Parameter Satelit

Adapun parameter satelit meliputi : - Posisi 113⁰ E

- EIRP = 45 dBW

- Frekuensi Uplink, fup = 5,945 GHz – 6,045 GHz - Frekuensi Downlink, fdown = 3,720 GHz – 4,180 GHz

- IBO / OBO (Aggregate) = multi carrier application (6/4 dB) - Bandwidth per Transponder, BW = 36 MHz

- Gain to Temperature, G/T = 2 dB/⁰K

c. Parameter Remote Client (VSAT)

Adapun parameter Remote Client (VSAT) meliputi : - Diameter antena, D = 1,8 Meter

- Antenna Aperture Efficiency, η = 0,65

- Frekuensi Downlink, fdown = 3,880 GHz - Transmit Power ODU, Pt = 2 Watt - Redaman Saluran, LSAL = 2dB - Redaman Antena, LANT = 0,5 dB

- Receiver System Noise Temperature, TSYS = 130⁰ K

Dari parameter-parameter diatas, maka dapat dilakukan perhitungan link budget sistem komunikasi satelit antara Hub Station menuju Remote Client

sebagai berikut :

1. Perhitungan Look Angle Antena

Dari data parameter letak posisi antena Stasiun Bumi dan antena VSAT berdasarkan kedudukan bumi, diperoleh data sebagai berikut :

- Posisi Stasiun Bumi Cikarang

Lattitude : 6,29⁰ LS , Longitude : 107,18⁰ BT

- Posisi VSAT Medan

Lattitude : 3,57⁰ LU , Longitude : 98,67⁰ BT

Dari kedua data tersebut dapat dihitung sudut Elevasi dan Azimuth sebagai berikut :

a. Sudut Elevasi dan Azimuth Antena Stasiun Bumi terhadap Satelit

Berdasarkan Persamaan 2.5, maka sudut Elevasi pada antena Stasiun Bumi dapat dihitung sebagai berikut :

E = tan^-1� ^�−^��θ_icos(θ_S−θ_L)

��sin��−1₍��θ_icos(θS−θL))�� − ��−1₍��θi^cos(θS− θL⁾⁾

= tan^-1�_{6378 sin��}⁴²¹⁶⁴⁻⁶³⁷⁸₋₁₍^��_��⁶₆^,_,²⁹₂₉^cos_cos⁽₍¹¹³⁻₁₁₃₋¹⁰⁷₁₀₇^,_,¹⁸₁₈⁾₎₎_�� − ��−1₍�� 6,29 cos(113− 107,18)) = tan^-1�_{6378 sin��}⁴²¹⁶⁴⁻⁽⁶³⁷⁸₋₁^×₍⁰₀_,^,₉₉₃⁹⁹³_×^×₀⁰_,^,₉₉₄⁹⁹⁴₎⁾_�� − ��−1_{(0,993 × 0,994)} = tan^-1�⁴²¹⁶⁴⁻(6295,353) 6378 sin(9,233) � − 9,233 = tan^-1�₆₃₇₈³⁵⁸⁶⁸_×₀^,⁶⁴⁷_,₁₆₀� − 9,233 = tan^-1�³⁵⁸⁶⁸,647 1020,48 � − 9,233 = tan^-1 (35,148)− 9,233 = 88,370− 9,233 = 79,137⁰

Berdasarkan Persamaan 2.1, maka sudut Azimuth pada antena Stasiun Bumi dapat dihitung sebagai berikut :

A = tan ^-1�^tan⁽^θS−θ_L) sin θ_i � = tan ^-1�^tan⁽¹¹³⁻¹⁰⁷,18) sin 6,29 � = tan ^-1�^{tan 5},82 sin 6,29� = tan ^-1�⁰,101 0,109� = tan ^-1 (0,926) = 42,799⁰

Untuk menghitung polarisasi offset dapat dihitung dengan melihat persamaan sebagai berikut :

polarisasi offset = ��ℎ − ₁₀¹ ��

= 42,799− ₁₀¹ (6,29)

= 42,799− 0,629

= 42,17⁰

b. Sudut Elevasi dan Azimuth Antena VSAT terhadap Satelit

Berdasarkan Persamaan 2.5, maka sudut Elevasi pada antena VSAT dapat dihitung sebagai berikut :

E = tan^-1� ^�−^��θicos(θS−θL)

�_�sin��−1₍��θ_icos(θ_S−θ_L))�� − ��−1₍��θ_i cos(θ_S− θ_L))

Berdasarkan Persamaan 2.1, maka sudut Azimuth pada antena VSAT dapat dihitung sebagai berikut :

A = tan ^-1�^tan⁽^θS−θ_L)

sin θi �

= tan ^-1�^tan⁽¹¹³⁻_{sin 3}_,₅₇⁹⁸^,⁶⁷⁾�

= tan ^-1�^{tan 14}_{sin 3}_,₅₇^,³³�

= tan ^-1 (4,112)

= 76,331⁰

Untuk menghitung polarisasi offset dapat dihitung dengan melihat persamaan sebagai berikut :

Site longitude < Satelit longitude , maka :

polarisasi offset = ��ℎ − ₁₀¹ ��

= 76,331− ₁₀¹ (3,57)

= 76,331− 0,357

= 75,974⁰

2. Perhitungan Redaman Hujan

R = Rain rate point sebesar 145 mm/H, dengan nilai r ^{(0,01 %)}

Berdasarkan alokasi frekuensi yang digunakan pada band frekuensi C-Band

maka diperoleh koefisien empiris polarisasi sebagai berikut (lihat Tabel 2.4). aH = 0,00175 bH = 1,308

aV = 0,00155 bH = 1,265

Sehingga dari parameter diatas, maka besar LRAIN dapat dihitung sebagai berikut :

a. Menghitung kuantitas koefisien empiris polarisasi, berdasarkan Persamaan 2.11 dan 2.12. aC = ^�^�⁺^�^� 2 = ⁰^,^00175+0^,⁰⁰¹⁵⁵ 2 = ⁰^,⁰⁰³³ 2 = 0,00165

bC = ^�^�^�^�⁺^�^�^�^� 2�� = ⁽⁰^,⁰⁰¹⁷⁵^×¹^,³⁰⁸⁾⁺⁽⁰^,⁰⁰¹⁵⁵^×¹^,²⁶⁵⁾ 2 ×0,00165 = ⁰^,^002289+0^,⁰⁰¹⁹⁶ 0,0033 = 1,2875

b. Redaman hujan spesifik (dB/Km) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.13.

α = �_� ��_�

= 0,00165 × 145 ⁽¹^,²⁸⁷⁵⁾

= 0,00165 × 606,402

= 1,0005 dB/Km

c. Tinggi atmosfir terjadinya hujan (hr) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.14.

Diketahui dari parameter yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa Lattitude

Stasiun Bumi 6,29⁰ LS dan Lattitude VSAT 3,57⁰ LU. Sehingga persamaan yang digunakan adalah :

hr (km) = 3 + 0,028 = 3,028 Km

d. Panjang lintasan hujan efektif (LS) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.15.

L_S = ⁽ℎ_�− ℎ₀) sin� �

UplinkLS = ⁽^ℎ^�⁻^ℎ⁰⁾ sin �_��

= ⁽³^,⁰²⁸⁻⁰^,⁰⁵⁾ sin 79,137 = ⁽²^,⁹⁷⁸⁾ 0,982 = 3,032 Km DownlinkLS = ⁽^ℎ^�⁻^ℎ⁰⁾ sin �_�� = ⁽³^,⁰²⁸⁻⁰^,⁰⁵⁾ sin 72,4 = ⁽²^,⁹⁷⁸⁾ 0,953 = 3,124 Km

e. Jarak lintasan hujan (LG) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.16. Uplink L_G = ��^cos�� = 3,032 cos 79,137 =3,032 × 0,188 = 0,570 Km Downlink LG = �_�cos�_�� = 3,124 cos 72,4 =3,124 × 0,302 = 0,943 Km

f. Faktor reduksi lintasan hujan pada wilayah Indonesia memiliki persentase

unavailability sebesar 0,01 % , sehingga dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.17. Uplink�0.01⁼₉₀₊⁹⁰₄_� � = 90 90+4 (0,570) = 90 92,28 = 0,975 dB/Km

Downlink �₀.01⁼₉₀₊⁹⁰₄_�_� = 90 90+4 (0,943) = 90 93,77 = 0,959 dB/Km

g. Sehingga untuk menghitung besar redaman hujan total persentase curah hujan sebesar 0,01 % dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.18.

Uplink LRain (dB) ^{( r =0.01 % )} = ��_��₀.01 = 1,0005 × 3,032 × 0,975 = 2,957 dB/Km Downlink L_{Rain (dB)}^{( r =0.01 % )} = ��_��₀.01 = 1,0005 × 3,124 × 0,959 = 2,997 dB/Km

3. Perhitungan Slant Range

Adapun perlitungan Slant Range dapat dijelaskan sebagai berikut : a. Perhitungan Uplink Slant Range

Uplink Slant Range dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6.

b. Perhitungan Downlink Slant Range

Downlink Slant Range dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6.

4. Perhitungan Link Budget

Dengan melakukan perhitungan link budget pada sistem komunikasi

outbound antara Stasiun Bumi dengan VSAT dapat diketahui kinerja jaringan VSAT dan kualitas sinyal untuk diameter antena VSAT 1,8 meter. Adapun perhitungan link budget ini antara lain :

a. Perhitungan Bandwidth

Untuk menghitung bandwidth yang terpakai, maka ada beberapa parameter yang harus diketahui terlebih dahulu yang dapat dilihat pada Tabel 4.1 sebelumnya. Maka untuk menghitung bandwidth yang terpakai dapat digunakan Persamaan 2.26. Banwidth (KHz) = ^�^�� ¹⁺_�^�� = ⁴⁰⁹⁸ 0,75 �¹⁺⁰,2 2 � = 5464 × 0,6 = 3278,4 KHz

b. Perhitungan Gain Antena

Untuk mengetahui gain antena Stasiun Bumi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.8.

GSB = 20.45 + 20 log fup (GHz) + 20 log d (meter)+ 10 log � = 20,45 + 20 log 6,105 + 20 log 9 + 10 log 0.65

= 20,45 + (20 × 0,785) + (20 × 0,954) + (10 × (−0,187))

= 20,45 + 15,7 + 19,08−1,87

= 53,36 dB

Sementara itu gain antena VSAT adalah :

GVSAT = 20.45 + 20 log fdown (GHz) + 20 log d (meter) + 10 log � = 20,45 + 20 log 3,880 + 20 log 1,8 + 10 log 0.65

= 20,45 + (20 × 0,588) + (20 × 0,255) + (10 × (−0,187))

= 20,45 + 11,76 + 5,1−1,87

= 35,44 dB

c. Perhitungan EIRP Antena Stasiun Bumi

Untuk mengetahui besar EIRP antena Stasiun Bumi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.10. PT = 2000 Watt = 10 log 2000 = 33,01 dBW EIRPSB = �_� (��) + �_�� (��) = 33,01 + 53,36 = 86,37 dBW

d. Perhitungan Figure of Merit, G/T (dB/⁰K)

Untuk menghitung G/T (dB/⁰K) yang berada di sisi penerima yaitu antena VSAT, maka dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.22.

= 35,44−10 log 130

= 35,44−21,13

= 14,31 dB/⁰K

e. Perhitungan Redaman Ruang Bebas (LFS)

Redaman ruang bebas (LFS) pada sisi uplink maupun downlink dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.20.

Uplink L_FS = 92,45 + 20 log��⁽��) + 20 log��⁽��)

= 92,45 + 20 log 6,105 + 20 log 35883,775

= 92,45 + 15,71 + 91,09

= 199,25 dB

Downlink L_FS = 92,45 + 20 log��⁽��) + 20 log��⁽��)

= 92,45 + 20 log 3,880 + 20 log 36048,055

= 92,45 + 11,77 + 91,13

= 195,35 dB

f. Perhitungan Carrier to Noise Ratio (C/N)

Untuk mencari Carrier to Noise Ratio (C/N) pada sisi uplink dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.23.

[C/N]up (dB) = EIRPSB – LTotal + [G/T]SAT – K – 10 log BW (Hz)

= ��− (��⁺��⁺��⁺��^{) + [}�/�]_��− � −10 log��

=86,37−(199,25 + 2,957 + 2 + 0,5) + 2−(−228,6)− 10 log 3278,4 × 10³

= 86,37−204,707 + 2 + 228,6−65,156

= 47,107 dB

Sementara untuk mencari Carrier to Noise Ratio (C/N) pada sisi downlink

dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.24.

= �� − (��⁺�� ⁺�� ⁺��^{) + [}�/�]_��− � −10 log��

=45−(195,35 + 2,997 + 2 + 0,5) + 14,31−(−228,6)− 10 log 3278,4 × 10³

= 45−200,847 + 14,31 + 228,6−65,156

= 21,913 dB

Untuk mencari besar Interferensi yang diakibatkan oleh Adjacent Satellite dapat digunakan Persamaan 2.25 dan Persamaan 2.26.

(C/N)Req = �_��^�� ^{+ 10 log} �� = 9,4 ��+ 10 log³²⁷⁸^,⁴^×¹⁰⁰⁰ 4098 ×1000 = 9,4 ��+ 0,96 �� = 10,36 dB Dimana �_��^��

��^{diperoleh dari Kurva BER Versus Eb/No pada Gambar 2.23} sebesar 9,4 dB.

(C/I)ADJ = �_�^��

��^{+ 12,2}��

= 10,36 ��+ 12,2 ��

= 22,56 ��

Sehingga besar (C/N) Total dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.27. (C/N)Total = 10 �� ¹ �_�^�� −1 +�_�^�� −1 +�^�_�� −1 +�^�_�� −1 +�_�^�� −1 = 10 �� ₍₁₀₎₋₄,7107+ (10)−2,1913+ (¹10)−2,1+ (10)−2,256+ (10)−3 = 10 �� ₀_,_02094625¹ = 16,7 ��

Perhitungan Energy Bit to Noise Ratio (Eb/No) ini bertujuan untuk melihat kualitas dari sinyal Radio Frequency (RF) yang diterima di penerima yang dapat dilihat pada Persamaan 2.29.

(Eb/No) dB = �_�^�� ^{+ 10 log} �� = 16,7 ��+ 10 log³²⁷⁸^,⁴^×¹⁰⁰⁰ 4098 ×1000 = 16,7−0,96 = 15,74 ��

Berdasarkan standar SOP PT. Pasifik Satelit Nusantara Medan, kualitas sinyal Eb/No minimal sebesar 7 dB.

h. Perhitungan Energy Symbol to Noise Ratio (Es/No)

Energy Symbol to Noise Ratio (Es/No) juga digunakan untuk melihat kualitas sinyal yang dapat dihitung dengan Persamaan 2.30.

(Es/No) dB = �_��^�� + 10 log�+ 10 log��

= 15,74 + 10 log 2 + 10 log 0,75

= 15,74 + 3,01−1,24

= 17,51 dB

Berdasarkan standar SOP PT. Pasifik Satelit Nusantara Medan, kualitas sinyal Es/No minimal sebesar 9 dB.

i. Perhitungan Latency (td)

= 119,6 ms Downlink t_d(ms) = ^�^{��} � = ³⁶⁰⁴⁸^,⁰⁵⁵^×¹⁰⁰⁰ 3 ×108 = 0,1201 second = 120,1 ms

Total t_d(ms) = Uplink t_d (ms) + Downlink t_d (ms) = 119,6 ms + 120,1 ms

= 239,7 ms

Sehingga total latency dari sinyal yang dikirim melalui Hub ke VSAT sebesar 239,7 ms. Sementara berdasarkan standar SOP PT. Pasifik Satelit Nusantara Medan, latency dibawah 1100 ms.

4.1.3 Perbandingan Kinerja Pada Kedua Diameter Antena VSAT Secara Matematis

Dari kedua hasil perhitungan diameter antena VSAT terhadap Stasiun Bumi di atas, maka dapat diketahui perbandingan link jaringan untuk diameter antena 1,2 meter dengan 1,8 meter yang dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Link Budget Untuk Kedua Diameter Antena Parameter

Perhitungan

Diameter 1,2 Meter Diameter 1,8 Meter

Satuan Simbol Nilai Simbol Nilai

Lattitude Stasiun

Bumi ^LS ^6,29 ^LS ^6,29 ^Derajat

Longitude Stasiun

Bumi ^BT ^107,18 ^BT ^107,18 ^Derajat

Lattitude VSAT LU 3,57 LU 3,57 Derajat

Elevasi Stasiun

Bumi ^E^SB ^79,137 ^E^SB ^79,137 ^Derajat

Azimuth Stasiun

Bumi ^A^SB ^42,799 ^A^SB ^42,799 ^Derajat

Polarisasi offset

Stasiun Bumi ^P^Off ^42,17 ^P^Off ^42,17 ^Derajat Elevasi VSAT EVSAT 72,4 EVSAT 72,4 Derajat Azimuth VSAT AVSAT 76,331 AVSAT 76,331 Derajat Polarisasi offset

VSAT ^P^Off ^75,974 ^P^Off ^75,974 ^Derajat

Redaman hujan

Uplink Up LRAIN 21,163 Up LRAIN 2,957 dB/Km Redaman hujan downlink Down LRAIN 21,447 ^Down LRAIN 2,997 dB/Km

Uplink Slant Range dUP 35883,775 dUP 35883,775 Km

Downlink Slant

Range dDown 36048,055 dDown 36048,055 Km

Bandwidth Bw 3278,4 Bw 3278,4 KHz

Gain Stasiun Bumi GSB 60,8 GSB 53,36 Db

Gain VSAT GVSAT 42,18 GVSAT 35,44 Db

EIRP Stasiun Bumi EIRPSB 89,25 EIRPSB 86,37 dBW Figure of Merit

VSAT ^G/T^VSAT ^21,05 ^G/T^VSAT ^14,31 ^dB/

Path loss Uplink Up LFS 206,69 Up LFS 199,25 Db

Path loss Downlink Down LFS 205,6 Down LFS 195,35 Db

Carrier to Noise

Ratio Uplink (C/N)UP 26,341 (C/N)UP 47,107 dB

Carrier to Noise

Ratio Downlink (C/N)DOWN 8,847 (C/N)DOWN 21,913 Db

Ratio Total Energy Bit to Noise

Ratio Eb/No 7,36 Eb/No 15,74 dB

Energy Symbol to

Noise Ratio Es/No 9,13 Es/No 17,51 dB

Uplink Latency Uplink td 119,6 Uplink td 119,6 Ms

Downlink Latency ^Downlink

120,1 ^Downlink td

120,1 Ms

Total Latency Total td 239,7 Total td 239,7 Ms

Dari perbandingan data yang telah diperoleh, maka ada beberapa hal yang dapat dianalisa meliputi :

a. Redaman hujan sangat mempengaruhi kualitas link komunikaasi antara Stasiun Bumi dengan VSAT pada diameter antena 1,2 meter (Ku-Band). Hal ini dapat terlihat dari total redaman hujan pada diameter 1,2 meter yang sangat besar dimana Uplink L_RAIN sebesar 21,163 dB dan Downlink L_RAIN

sebesar 21,447 dB. Berbeda dengan diameter antena 1,8 meter, total redaman hujan sangatlah kecil dimana Uplink L_RAIN sebesar 2,957 dB dan Downlink L_RAIN sebesar 2,997 dB sehingga tidak mempengaruhi kinerja link komunikasi pada C-Band.

b. Kualitas keseluruhan link, (C/N)TOTAL untuk diameter antena 1,2 meter lebih kecil dibandingkan dengan diameter antena 1,8 meter. Hal ini disebabkan rentannya diameter antena 1,2 terhadap redaman yang ada seperti LRAIN

maupun LFS.

c. Frekuensi yang tinggi membuat diameter antena menjadi lebih kecil namun menghasilkan redaman ruang bebas LFS semakin besar begitu juga sebaliknya.

d. Kualitas sinyal Eb/No dan Es/No yang diterima dipenerima untuk diameter 1,2 meter lebih kecil sebesar 7,36 dB dan 9,13 dB dibandingkan dengan diameter antena 1,8 meter sebesar 15,74 dB dan 17,51 dB.

e. Availability pada perhitungan link budget VSAT sebesar 99,99 % dimana intensitas hujan sebesar 145 mm/H dengan persentse unavailability sebesar 0,01 %. Sementara Availability yang dijadikan SOP PT. PSN Medan sebesar 99,5 %.

4.1.4 Perbandingan Kinerja Pada Kedua Diameter Antena VSAT Secara Data Existing

Berikut ini disampaikan perbandingan level sinyal Eb/No dan Es/No beserta

latency-nya dimana data diambil melalui Ruang Monitoring PT. PSN Medan. Adapun Pelanggan VSAT adalah PT. Bank Sumut Capem Setia Budi dengan IP Modem 172.31.2.17 sementara IP Pelanggan 172.31.15.193 untuk diameter antena 1,8 meter. Sedangkan untuk diameter 1,2 meter digunakan pelanggan VSAT yang berbeda yaitu DISPENDA Tanjung Morawa dengan IP Modem 172.30.72.1 sementara IP Pelanggan 172.30.80.225. Hal ini disebabkan data level sinyal dan latency untuk diameter antena 1,2 meter pada PT. Bank Sumut Capem Setia Budi tidak ada. Sehingga data yang digunakan adalah data pada DISPENDA Tanjung Morawa.

Adapun data perbandingan kinerja pada kedua diameter antena VSAT di Lapangan dapat dilihat pada Gambar 4.3 (a,b) untuk diameter antena 1,8 meter dan Gambar 4.4 (a,b) untuk diameter 1,2 meter.

Gambar 4.3 (a) Level Sinyal pada Diameter Antena 1,8 Meter

Gambar 4.4 (a) Level Sinyal pada Diameter Antena 1,2 Meter

Dari kedua data diameter antena VSAT yang diperoleh secara real time

pada saat itu, maka ada beberapa hal yang dapat dianalisa meliputi :

a. Level sinyal pada diameter antena 1,8 meter untuk Eb/No sebesar 7,9 dB, namun data yang tampak pada Gambar 4.3 sebesar 7 dB. Hal ini disebabkan program yang digunakan untuk membaca data bersifat pembulatan saja. Sedangkan Es/No sebesar 10 dB yang diperoleh dengan menghubungi Call Customer Care PSN Pusat. Sementara level sinyal pada diameter antena VSAT 1,2 meter pada Gambar 4.4 diketahui Eb/No sebesar 3,8 dB dan Es/No

Dalam dokumen Perbandingan Kinerja Jaringan Very Small Aperture Terminal Berdasarkan Diameter Antena Pelanggan Di Pasifik Satelit Nusantara Medan (Halaman 72-106)