9. Komunikasi Satelit - Repository UNIKOM

(1)

05/11/2019

Satellite Communication

(2)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

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}

(3)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

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}

(4)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

• _{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}

(5)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

• _{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

(6)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

Sistem Komunikasi Satelit

• _{2 bagian penting yaitu space segment (bagian yang berada}

(7)

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}

(8)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

Satelite Systems

base station or gateway

Inter Satellite Link (ISL)

Mobile User

Link (MUL) _{Gateway Link} (GWL) footprint small cells (spotbeams) User data PSTN

Data Network GSM GWL

MUL

(9)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

Pembagian Komunikasi satelit

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

(10)

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}

(11)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

(12)

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}

(13)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

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 5MHz}

• _{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}

(14)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

MEO Satellite Characteristics

• _{Orbit Circular dengan ketinggian antara 5000 s.d 12,000}

km

• _{Orbit periode 6 jam}

(15)

(16)

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}

(17)

(18)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

Strategi Pembagian Kapasitas

•

Frequency division multiple access (FDMA)

•

Time division multiple access (TDMA)

(19)

Frequency-Division Multiplexing

• _{Penggunaan channels untuk konfigurasi point-to-point}

– _{1200 voice-frequency (VF) voice channels} – _{One 50-Mbps data stream}

(20)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

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}

(21)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

FAMA-FDMA

•

FAMA – Logical link antara beberapa stasiun

telah ditentukan sebelumnya.

•

FAMA – Beberapa statiun mengakses satelit

dengan band yang berbeda

(22)

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}

(23)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

Alasan peningkatan penggunaan

teknik TDM

•

Biaya komponan digital yang terus turun

•

Keuntungan dari komponen digital

– _{Penggunaan error correction}

•

Peningkatan efisiensi

(24)

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}

(25)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

(26)

(27)

Pelayanan satelit

(28)

PENGERTIAN GPS

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

(29)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

SISTEM NAVIGASI

Navigasi kuno :

Penghuni gua memberikan tanda pada dinding gua pelaut berpegangan pada posisi bintang

Sistem yang menandai dimana posisi mereka, dan yang menunjukkan kemana

mereka pergi, serta bagaimana jalan mereka pulang.

Navigasi Kompas : memberikan arah utara

Navigasi Sextant : memperkirakan sudut tinggi bintang, bulan dan matahari di atas Horison

Sextant

Kombinasi Kompas dan sextant banyak dipakai untuk pelayaran,

kelemahannya adalah bahwa dengan alat tersebut masih kesulitan dalam menentukan posisi garis bujur

(30)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

Chronometer :

Mampu memberikan informasi posisi garis lintang (lintang utara/ lintang selatan)

Ground-based radio-navigation systems : Akurat namun cakupan areal sempit

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 (9000 buah)

Chronometer

(31)

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

(32)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

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

(0.000000003 detik)/ 2 cesium + 2 rubidium clocks

Berat satelit : 930 kg, Panjang : 5.1 meter Kecepatan : 4 km/detik Umur satelit : 7.5 tahun

(33)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

How GPS Works

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

(34)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

Phase Differencing Techniques

Single Differences

Double Difference

Teknik ini digunakan untuk menambah ketelitian pengukuran.

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

(35)

(36)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

(37)

GPS Error Sources

• _{Noise : Gangguan pada signals}

• _{Bias : Selective Availability (SA), Multipath, Delay oleh}

Ionosphere dan Troposphere

• _{Blunder : Kesalahan user (kesalahan datum, kesalahan komputer}

(38)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

• _{Geometric Dilution of}

Precision

(39)

Jaringan Nirkabel dan Komputasi Bergerak

General Purpose Handheld

Attitude Determination Aviation

Automobile Navigation,

Mapping & Data Collection Marine

OEM (Original Equipment Manufacturer) Space

Surveying Timing