Komponen Dasar Sistem Komunikasi Satelit
1. Space Segment
2. Earth Segment
3. Link Satelit
4. Transponder Satelit
5. Manufaktur Satelit
2
a. Spacecraft
b. Satellite Orbit
c. Satellite Frequency
d. Spacecraft Launch
3
• Satelit buatan manusia yang mengorbit bumi dan matahari;
memiliki perangkat-perangkat yang sangat khusus untuk
mengerjakan banyak fungsi setiap harinya.
• Spacecraft elements :
1.Spacecraft Bus
• Bus adalah bagian dari satelit yang
membawa payload, menyediakan
power elektrik, fungsi komputer,
propulsi dan membuat satelit dapat
berkomunikasi dengan ground
segment.
2.Spacecraft Payload
Keseluruhan perangkat satelit yang
dibutuhkan untuk melaksanakan
fungsinya, termasuk di dalamnya
antena, kamera, radar, dan
perangkat elektronik
4
5
TTC&R Antenna
Omni
Tx
Rx
Tx
Rx
North Panel
South Panel
TTC&R
Subsystem
Payload
Subsystem
Solar Array
South EPS
Subsystem
Data
Bus
Vol
Bus
SCES
Subsystem
North EPS
Subsystem
Solar Array
ADCS
Subsystem
Propulsion
Subsystem
Main Structure
6
Spacecraft Bus
◦ Structure Subsytem
◦ Electric Power Subsystem (EPS)
◦ Attitude Determination and Control Subsystem (ADCS)
◦ Spacecraft Control Electronics Subsystem (SCES)
◦ Propulsion Subsystem
◦ Thermal Control Subsystem
Payload Communication
◦ Communication Repeater
◦ Antenna Susbsytem
◦ Telemetry, Tracking, Command and Ranging Subsystem
(TTC&R)
7
1. Geostationary Orbit
•
•
•
•
•
•
35,680 Km above the Earth
~24 Hour Period
Average 14-17 Year Lifespan
Single Satellite provides up to 42% Earth Coverage
Large, expensive, difficult to launch
Located approximately every 2o above the equator
• Several Satellites may operate at the same azimuth on different
frequencies/polarization
8
2. Low Earth Orbit
• 200-1400 Km above the Earth
• Approximately 90 Minute Period
A single satellite in LEO orbit is ‘In View’
for approximately 20 minutes from AOS
to LOS
• Light, small, easy to launch, inexpensive
• Minimal delay
Ideal for Telephony
• Short life span as compared with GEO
Satellites
• Must work in a Constellation to be effective
9
3. Medium Earth Orbit
• 5000 – 10000 Km above the earth surface
• Less latency and delay than GEO (but larger than
LEO)
• Fewer satellite to deploy and operate and cheaper
TTC&M that LEO (but more expensive than GEO)
• Longer in-orbit lifetime that LEO systems (but less
than GEO)
• Approximately about 6 hour period
10
4. Polar Orbit
• A Polar orbit is a particular type of Low
Earth Orbit The only difference is that a
satellite in polar orbit travels a north-south
direction, rather than the more common
east-west direction.
• Polar orbits are useful for viewing the
planet's surface like remote sensing and
weather satellite
11
◦ L-band
(Mobile Satellite Services)
1.0 – 2.0 GHz
◦ S-band
(MSS, NASA, deep space research)
2.0 – 3.4 GHz
◦ C-band
(FSS, VSAT)
3.4 – 7 GHz
◦ X-Band
(Military/Satellite Imagery)
7.0 – 10.95 GHz
◦ Ku-band
(FSS, DBS, VSAT)
10.95–17.7 GHz
◦ Ka-band
(FSS “broadband” and inter-satellite links)
17.7 - 21.2GHz and 27.5 – 31 GHz
12
C-Band Coverage Area
Keuntungan:
- mempunyai sudut pancaran yang lebar
- sedikit terpengaruh terhadap curah hujan
Kerugian:
- membutuhkan antena besar
- amplifier sangat mahal
- banyak derau disisi bumi
Frekwensi kerja:
- Rx: 3625 to 4200 MHz
- Tx: 5850 to 6435 MHz
Ku-Band Coverage Area
Keuntungan
Antenna yang dibutuhkan lebih kecil
Amplifier lebih murah
Cocok untuk aplikasi perumahan
Kerugian
Memiliki coverage area sempit
Berpengaruh besar terhadap hujan
Noise pada sisi ground segment menjadi kendala utama.
Frekwensi Kerja
Rx : 10.95 – 12.75 Ghz
Tx : 14 – 14.5 Ghz
13
14
PSN proprietary@ 2007
15
PSN proprietary@ 2007
16
1. Telemetry, Tracking dan Command (TT&C)
adalah pusat kendali dari satelit pada stasiun bumi. Berfungsi
mengontrol performansi dan operasional satelit.
2. Gateway / Hub
adalah jenis stasiun bumi yang lain diperuntukkan khusus lalulintas
layanan berbagai aplikasi dari satelit. Berfungsi mengirimkan atau
menerima informasi dari end user.
3. Remote / End user
adalah terminasi dari sistem satelit yang berada pada sisi pemakai.
Pada intinya komponen yang digunakan mempunyai fungsi yang
hampir sama dengan Gateway.
PSN proprietary@ 2007
17
Up Converter
HPA
Down Converter
LNA
Modulator
Demodulator
Antenna
18
Antenna
piranti/perangkat sebagai interface jalur signal baik yang
diterima ataupun di kirimkan.
HPA (High Power Amplifier)
perangkat yang berfungsi menguatkan level signal yang
disebut gain. Gain umumnya memiliki satuan ukuran
dalam decibel, yakni perbandingan antara level output
dengan level input pada suatu sistim rangkaian listrik.
19
Up Converter
perangkat yang mengubah frekwensi IF ke frekuensi RF
(sekitar 70 MHz ke orde Giga Hz).
Modulator
piranti pemodulasi sinyal informasi. Bekerja pada
frekwensi IF. Sinyal informasi hasil modulasi selanjutnya
di teruskan ke upconverter untuk ditranslasi ke RF band.
20
Low Noise Amplifier
perangkat khusus dari penguat signal elektronik yang
menguatkan sinyal lemah yang diterima antena sekaligus
mengurangi noise.
Down Converter
perangkat elektronik yang berfungsi mengubah frekwensi RF ke
IF (kebalikan dari fungsi Up Converter).
Demodulator
perangkat yang berfungsi men-demodulasi sinyal keluaran dari
down converter.
Interface
misalnya router, komputer, IWF dan lain-lain
21
TWTA/SSPA curve
G Rx sat
T sat
G tx e/s
P tx e/s
C/IM e/s
C/Ix e/s
FSL up
Rain loss-up
C/IM
C/Ix sat
G Tx sat
P tx sat
FSL dn
Rain loss-down
G Rx e/s
T e/s
C/Ix e/s
L WG
MODEM
FEC
coder
IF TO RF
CONV.
TX ANTENNA
POWER
AMPLIFIER
Other
Baseband
equiptment
RX ANTENNA
LNA
RF TO IF
CONV.
Other
Baseband
equiptment
MODEM
FEC
decoder
22
a. Overview
b. Blok Diagram Transponder
c. Anatomi Transponder
23
Overview
Transponder adalah otak dari satelit – menyediakan koneksi antara antena
penerima dan antena pengirim pada satelit
Sebuah satelit dapat memiliki 12 sampai 96 transponder ditambah spare,
tergantung pada ukuran satelit.
Sebuah transponder dapat memiliki bandwidth umumnya sebesar 36
MHz, 54 MHz, or 72 MHz atau bisa jadi lebih lebar lagi.
Sebuah transponder berfungsi untuk
◦ Menerima sinyal ( sinyal yang diterima adalah 1/ triliun kali lebih
lemah dibanding ketika ditransmisikan)
◦ Mem-filter noise
◦ Menggeser frekuensi ke downlink frekuensi (untuk menghindari
interferensi dengan frekuensi uplink)
◦ Menguatkan kembali sinyal yang dikirimkan ke bumi
24
• “Transponder” adalah singkatan dari “transmitter-responder.”
• Setiap satelit mungkin saja memiliki jumlah transponder yang berbeda
(PALAPA C2 memiliki 30 C-band transponder, sementara TELKOM 2
memiliki 24 C-band transponder)
• Masing-masing transponder di routing ke PAD dan di kuatkan. Dan
kemudian di gabung lagi pada output multiplexer untuk di transmisikan
kemabli ke bumi
PSN proprietary@ 2007
25
26
G/T, SFD/GAIN SETTING
Jika : G/T besar, SFD kecil/GAIN SETTING besar
BERARTI :
•PFD kecil untuk mendrive transponder
•EIRP E/S kecil
•Hemat Resources di E/S
NAMUN JUGA BERARTI:
- “Mudah” terganggu
-Kapasitas lebih kecil (terutama untuk satelit ber-EIRP kecil)
Bagaimana Jika sebaliknya, G/T Kecil, SFD Besar/GAIN SETTING Kecil ???
27
GAIN, IBO/OBO & INTERMOD
Gain “Amplifier” Tinggi, BERARTI:
• INPUT kecil OUTPUT Besar
• EIRP E/S kecil
• Antena/power E/S kecil
OBO aggregate kecil, BERARTI:
• Daerah linear lebar
• Jaminan thp intermodulasi tinggi
• Power untuk multi Carrier lebih besar
“IBO-OBO” = besar, BERARTI:
• PFD “kecil” untuk mendrive transponder
• EIRP E/S kecil
Awas !!! :
Pembebanan Multi Carrier pada Daerah Non Linear, BERARTI:
• Intermodulasi
• Noise Floor Naik
• Kapasitas transponder turun
28
EIRP
EIRP Tinggi, BERARTI
• Kapasitas lebih tinggi
• Antena Receive lebih kecil
• Hemat Resources di E/S
Juga BERARTI:
• Potensi mengganggu lebih besar
29
2. Earth Segment
3. Link Satelit
4. Transponder Satelit
5. Manufaktur Satelit
2
a. Spacecraft
b. Satellite Orbit
c. Satellite Frequency
d. Spacecraft Launch
3
• Satelit buatan manusia yang mengorbit bumi dan matahari;
memiliki perangkat-perangkat yang sangat khusus untuk
mengerjakan banyak fungsi setiap harinya.
• Spacecraft elements :
1.Spacecraft Bus
• Bus adalah bagian dari satelit yang
membawa payload, menyediakan
power elektrik, fungsi komputer,
propulsi dan membuat satelit dapat
berkomunikasi dengan ground
segment.
2.Spacecraft Payload
Keseluruhan perangkat satelit yang
dibutuhkan untuk melaksanakan
fungsinya, termasuk di dalamnya
antena, kamera, radar, dan
perangkat elektronik
4
5
TTC&R Antenna
Omni
Tx
Rx
Tx
Rx
North Panel
South Panel
TTC&R
Subsystem
Payload
Subsystem
Solar Array
South EPS
Subsystem
Data
Bus
Vol
Bus
SCES
Subsystem
North EPS
Subsystem
Solar Array
ADCS
Subsystem
Propulsion
Subsystem
Main Structure
6
Spacecraft Bus
◦ Structure Subsytem
◦ Electric Power Subsystem (EPS)
◦ Attitude Determination and Control Subsystem (ADCS)
◦ Spacecraft Control Electronics Subsystem (SCES)
◦ Propulsion Subsystem
◦ Thermal Control Subsystem
Payload Communication
◦ Communication Repeater
◦ Antenna Susbsytem
◦ Telemetry, Tracking, Command and Ranging Subsystem
(TTC&R)
7
1. Geostationary Orbit
•
•
•
•
•
•
35,680 Km above the Earth
~24 Hour Period
Average 14-17 Year Lifespan
Single Satellite provides up to 42% Earth Coverage
Large, expensive, difficult to launch
Located approximately every 2o above the equator
• Several Satellites may operate at the same azimuth on different
frequencies/polarization
8
2. Low Earth Orbit
• 200-1400 Km above the Earth
• Approximately 90 Minute Period
A single satellite in LEO orbit is ‘In View’
for approximately 20 minutes from AOS
to LOS
• Light, small, easy to launch, inexpensive
• Minimal delay
Ideal for Telephony
• Short life span as compared with GEO
Satellites
• Must work in a Constellation to be effective
9
3. Medium Earth Orbit
• 5000 – 10000 Km above the earth surface
• Less latency and delay than GEO (but larger than
LEO)
• Fewer satellite to deploy and operate and cheaper
TTC&M that LEO (but more expensive than GEO)
• Longer in-orbit lifetime that LEO systems (but less
than GEO)
• Approximately about 6 hour period
10
4. Polar Orbit
• A Polar orbit is a particular type of Low
Earth Orbit The only difference is that a
satellite in polar orbit travels a north-south
direction, rather than the more common
east-west direction.
• Polar orbits are useful for viewing the
planet's surface like remote sensing and
weather satellite
11
◦ L-band
(Mobile Satellite Services)
1.0 – 2.0 GHz
◦ S-band
(MSS, NASA, deep space research)
2.0 – 3.4 GHz
◦ C-band
(FSS, VSAT)
3.4 – 7 GHz
◦ X-Band
(Military/Satellite Imagery)
7.0 – 10.95 GHz
◦ Ku-band
(FSS, DBS, VSAT)
10.95–17.7 GHz
◦ Ka-band
(FSS “broadband” and inter-satellite links)
17.7 - 21.2GHz and 27.5 – 31 GHz
12
C-Band Coverage Area
Keuntungan:
- mempunyai sudut pancaran yang lebar
- sedikit terpengaruh terhadap curah hujan
Kerugian:
- membutuhkan antena besar
- amplifier sangat mahal
- banyak derau disisi bumi
Frekwensi kerja:
- Rx: 3625 to 4200 MHz
- Tx: 5850 to 6435 MHz
Ku-Band Coverage Area
Keuntungan
Antenna yang dibutuhkan lebih kecil
Amplifier lebih murah
Cocok untuk aplikasi perumahan
Kerugian
Memiliki coverage area sempit
Berpengaruh besar terhadap hujan
Noise pada sisi ground segment menjadi kendala utama.
Frekwensi Kerja
Rx : 10.95 – 12.75 Ghz
Tx : 14 – 14.5 Ghz
13
14
PSN proprietary@ 2007
15
PSN proprietary@ 2007
16
1. Telemetry, Tracking dan Command (TT&C)
adalah pusat kendali dari satelit pada stasiun bumi. Berfungsi
mengontrol performansi dan operasional satelit.
2. Gateway / Hub
adalah jenis stasiun bumi yang lain diperuntukkan khusus lalulintas
layanan berbagai aplikasi dari satelit. Berfungsi mengirimkan atau
menerima informasi dari end user.
3. Remote / End user
adalah terminasi dari sistem satelit yang berada pada sisi pemakai.
Pada intinya komponen yang digunakan mempunyai fungsi yang
hampir sama dengan Gateway.
PSN proprietary@ 2007
17
Up Converter
HPA
Down Converter
LNA
Modulator
Demodulator
Antenna
18
Antenna
piranti/perangkat sebagai interface jalur signal baik yang
diterima ataupun di kirimkan.
HPA (High Power Amplifier)
perangkat yang berfungsi menguatkan level signal yang
disebut gain. Gain umumnya memiliki satuan ukuran
dalam decibel, yakni perbandingan antara level output
dengan level input pada suatu sistim rangkaian listrik.
19
Up Converter
perangkat yang mengubah frekwensi IF ke frekuensi RF
(sekitar 70 MHz ke orde Giga Hz).
Modulator
piranti pemodulasi sinyal informasi. Bekerja pada
frekwensi IF. Sinyal informasi hasil modulasi selanjutnya
di teruskan ke upconverter untuk ditranslasi ke RF band.
20
Low Noise Amplifier
perangkat khusus dari penguat signal elektronik yang
menguatkan sinyal lemah yang diterima antena sekaligus
mengurangi noise.
Down Converter
perangkat elektronik yang berfungsi mengubah frekwensi RF ke
IF (kebalikan dari fungsi Up Converter).
Demodulator
perangkat yang berfungsi men-demodulasi sinyal keluaran dari
down converter.
Interface
misalnya router, komputer, IWF dan lain-lain
21
TWTA/SSPA curve
G Rx sat
T sat
G tx e/s
P tx e/s
C/IM e/s
C/Ix e/s
FSL up
Rain loss-up
C/IM
C/Ix sat
G Tx sat
P tx sat
FSL dn
Rain loss-down
G Rx e/s
T e/s
C/Ix e/s
L WG
MODEM
FEC
coder
IF TO RF
CONV.
TX ANTENNA
POWER
AMPLIFIER
Other
Baseband
equiptment
RX ANTENNA
LNA
RF TO IF
CONV.
Other
Baseband
equiptment
MODEM
FEC
decoder
22
a. Overview
b. Blok Diagram Transponder
c. Anatomi Transponder
23
Overview
Transponder adalah otak dari satelit – menyediakan koneksi antara antena
penerima dan antena pengirim pada satelit
Sebuah satelit dapat memiliki 12 sampai 96 transponder ditambah spare,
tergantung pada ukuran satelit.
Sebuah transponder dapat memiliki bandwidth umumnya sebesar 36
MHz, 54 MHz, or 72 MHz atau bisa jadi lebih lebar lagi.
Sebuah transponder berfungsi untuk
◦ Menerima sinyal ( sinyal yang diterima adalah 1/ triliun kali lebih
lemah dibanding ketika ditransmisikan)
◦ Mem-filter noise
◦ Menggeser frekuensi ke downlink frekuensi (untuk menghindari
interferensi dengan frekuensi uplink)
◦ Menguatkan kembali sinyal yang dikirimkan ke bumi
24
• “Transponder” adalah singkatan dari “transmitter-responder.”
• Setiap satelit mungkin saja memiliki jumlah transponder yang berbeda
(PALAPA C2 memiliki 30 C-band transponder, sementara TELKOM 2
memiliki 24 C-band transponder)
• Masing-masing transponder di routing ke PAD dan di kuatkan. Dan
kemudian di gabung lagi pada output multiplexer untuk di transmisikan
kemabli ke bumi
PSN proprietary@ 2007
25
26
G/T, SFD/GAIN SETTING
Jika : G/T besar, SFD kecil/GAIN SETTING besar
BERARTI :
•PFD kecil untuk mendrive transponder
•EIRP E/S kecil
•Hemat Resources di E/S
NAMUN JUGA BERARTI:
- “Mudah” terganggu
-Kapasitas lebih kecil (terutama untuk satelit ber-EIRP kecil)
Bagaimana Jika sebaliknya, G/T Kecil, SFD Besar/GAIN SETTING Kecil ???
27
GAIN, IBO/OBO & INTERMOD
Gain “Amplifier” Tinggi, BERARTI:
• INPUT kecil OUTPUT Besar
• EIRP E/S kecil
• Antena/power E/S kecil
OBO aggregate kecil, BERARTI:
• Daerah linear lebar
• Jaminan thp intermodulasi tinggi
• Power untuk multi Carrier lebih besar
“IBO-OBO” = besar, BERARTI:
• PFD “kecil” untuk mendrive transponder
• EIRP E/S kecil
Awas !!! :
Pembebanan Multi Carrier pada Daerah Non Linear, BERARTI:
• Intermodulasi
• Noise Floor Naik
• Kapasitas transponder turun
28
EIRP
EIRP Tinggi, BERARTI
• Kapasitas lebih tinggi
• Antena Receive lebih kecil
• Hemat Resources di E/S
Juga BERARTI:
• Potensi mengganggu lebih besar
29