GROUND SEGMENT

GROUND SEGMENT 

Peralatan ground segment adalah peralatan-peralatan yang berada di bumi, pada dasarnya peralatan ini dikategorikan menjadi dua bagian yaitu :

-          SPU (Stasiun Pengendali Utama) adalah peralatan yang berfungsi sebagai pengontrol dan pengendali satelit.

-          Stasiun Bumi adalah peralatan yang berfungsi untuk komunikasi.

Sedangkan sistem bumi menurut jenisnya dapat dibedakan menjadi :

-          Stasiun bumi besar, yaitu stasiun bumi yang ditempatkan di kota-kota yang traffiknya padat

-          Stasiun bumi sedang, yaitu stasiun bumi yang ditempatkan di kota-kota yang traffiknya kurang padat.

-          Stasiun bumi kecil, yaitu stasiun bumi yang ditempatkan di kota-kota yang traffiknya rendah atau di daerah yang terpencil yang dianggap strategis.

Sistem Pengendali Utama

Stasiun bumi pengendali utama (SPU) atau Master Control Station (MCS) terdapat di Cibinong. Stasiun bumi ini berfungsi sebagai : 

v Stasiun Pengendali Satelit (Dalsat)

v  Stasiun Pengendali Komunikasi (Dalkom)

Secara garis besar, susunan perangkat yang ada di SPU Cibinong adalah sebagai berikut 

v  Peralatan komunikasi, MCCS

v  Peralatan pengontrol Satelit, SCE  (SCE = Satelit Control Equipment)

v  Peralatan pengontrol telemetry, Tracking, Command (TT dan C)

v  Peralatan Catu Daya

v  Peralatan maintenance

v  Peralatan penunjang (UPS, AC, Fire Alarm, dll.)

Stasiun Bumi

           Stasiun Bumi adalah peralatan yang berfungsi untuk komunikasi. Secara sederhana konfigurasi stasiun bumi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gbr. 3.2 Blok Diagram Stasiun Bumi secara umum

Adapun Keterangan dari masing-masing subsistem di atas adalah :

a.       Antena Parabola

Sebagai penguat daya dan mengubah dari gelombang RF terbimbing menjadi gelombang RF bebas dan sebaliknya.

b.      HPA (High Power Amplifier)

Merupakan penguat akhir dari sinyal RF sebelum dipancarkan ke satelit melalui antenna parabola, input dari HPA adalah sinyal RF dari Up converter dengan daya rendah sehingga dikuatkan oleh HPA sinyal RF tersebut mempunyai daya yang cukup untuk diberikan ke antena selanjutnya dapat dipancarkan ke satelit dengan harga EIRP yang telah disyaratkan.

c.       LNA (Low Noise Amplifier)

Penguat pada arah terima yang berfungsi untuk mempurkuat sinyal yang diterima dari antenna parobola, LNA harus ditempatkan sedekat mungkin dengan antena, hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan G/ T (Gain to Noise Temperature Ratio) lebih baik.

d.      Up/ Down Converter

Terdiri dari dua bagian yaitu bagian Up converter yang berfungsi mengubah sinyal IF 70 Mhz menjadi sinyal RF 6 Ghz, sedangkan bagian Down Converter berfungsi mengubah sinyal RF 4 Ghz menjadi sinyal IF 70 Mhz. Kedua bagian tersebut menggunakan common transponder synthesizer 5 Ghz. Sehingga up/ down converter ini dapat dioperasikan pada transponder yang diinginkan.

e.       Perangkat IF

Memodulasi sinyal suara atau data menjadi sinyal IF 70 Mhz dan sebaliknya, biasa perangkat ini disebut MODEM (Modulator Demodulator), adapaun jenis-jenis modem tersebut adalah tergantung dari sistem yang digunakan, sebagai contoh :

1. Untuk sistem SCPC : MODEM SCPC. Untuk sistem 2. IDR : MODEM IDR

3. Untuk sistem VSAT : MODEM VSAT 

Penentuan besarnya sinyal yang diterima oleh suatu pesawat penerima secara garis besar bergantung kepada faktor-faktor berikut :

1. Penerima

Dalam sistem komunikasi satelit dipakai istilah G/T yang menyatakan:

Dimana apabila dinyatakan dalam dB , maka :

 

Dengan memasukkan faktor ini ke rumus daya yang diterima, diperoleh :

Dimana :

P_T         = daya keluaran pemancar (dBw)

G_T, G_R = gain atau faktor penguat antena-antena pemancar,penerima

T           = temperatur derau dari sistem penerima (system noise temperature) 

L           = Kehilangan lainnya

Seperti biasa, nilai C/T ini penting karena menentukan kualitas penerimaan suatu hubungan radio, yaitu daya yang diterima berapa besar dibanding derau yang ada, yang biasa dinyatakan dalam perbandingan: 

C/N = C/kTB atau signal to noise ratio atau E_b/N_o = (C/R_s)/kT.

Jadi terlihat bahwa C/N ini sangat bergantung pada G_R/T antena penerima, sehingga faktor ini digunakan sebagai spesifikasi teknis suatu stausiun bumi.

Untuk mencapai G/T yang diperlukan, ukuran diameter antena dipilih dengan memperhitungkan hubungan yang optimal antara besarnya penguatan dan temperature derau daripada sistem stasiun bumi. Temperature derau stasiun bumi berasal dari berbagai sumber derau, seperti : 

i.   Derau dari pesawat penerima 

ii.  Derau yang diakibatkan oleh kerugian daya dalam tapis dan peralatan lainnya antara    

     antena dengan pesawat penerima.

iii. Derau antena yang datangnya dari sumber-sumber derau yang berada di angkasa luar 

     dan atmosfir bumi, seperti:

•     Benda-benda angkasa seperti bintang, bulan dan matahari, Uap air, gas-gas O₂ dan N₂ di udara.

•     Mesin-mesin dan alat-alat listrik yang menimbulkan bunga api dan gelombang elektromagnetik.

Besarnya antena noise temperature ini bergantung pada sudut dan frekuensi.

2. Antena

Banyak sekali macam/tipe gelombang mikro yang dapat digunakan untuk stasiun bumi, besarnya penguatan (gain) dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan:

Dimana :

G  =  Faktor penguat antena  

D  =  Diameter antena 

λ   =  Panjang gelombang sinyal  

η   =  Efisiensi antena (0,54 - 0,65)

Efisiensi dari antena yang bergantung kepada ketelitian bentuk permukaan dan kekasaran permukaan reflektor antena (harganya biasanya berkisar antara 0,54 dan 0,65). Sebagai contoh dari besarnya penguatan tersebut, untuk stasiun-stasiun bumi yang beroperasi dengan satelit TELKOM-1, diperlukan daya antena sebesar 50,7 dBw untuk 4 GHz (penerima) dan 53,1 dBwn(pemancar), dengan diameter dari antena 10 m.

Pada stasiun-stasiun bumi yang mempunyai G/T yang tinggi, selain antena yang besar diameternya, juga pesawat penerima harus didinginkan untuk memperoleh G/T yang lebih besar dari 40,7 dB/^oK.

Dalam menentukan besarnya antena dari stasiun bumi, selain faktor G/T, ada hal lain yang perlu diperhatikan, yaitu :

a.      Side lobe

Makin kecil antena, makin besar side lobe dari antena tersebut. Side lobe ini penting sekali untuk memperhitungkan pengaruh dari/ke gelombang mikro lainnya baik teresterial amupun satelit, tambahan derau dari bumi yang panas serta badan-badan angkasa lainnya.

b.      Lebar dari berkas antena 

                  Makin kecil antenanya, makin besar/lebar berkas antenanya. Secara pendekatan, lebar                      berkas suatu antena adalah θ_3dB = 70 λ/D (^o), dimana, θ_3dB = lebar sudut yang                                membatasi berkas – 3 dB relatif. Beberapa bentuk dasar antena yang memenuhi                              syarat-syarat untuk dipakai di stasiun bumi antara lain :

a.    Antena paraboloid (Focal Feed)

Pemancaran gelombang radio ke ruang bebas dimulai pada titik fokus reflektor antena.

Kelemahan :

•      Mempunyai “sistem noise” yang relatif tinggi terutama pada sudut elevasi yang tinggi, karena pancaran dari “side lobe” primary feednya menuju bumi yang “panas”.

•      Transmision line antara penerima dan antena menjadi panjang, sehingga kehilangan yang diakibatkannya besar.

Kelebihan :

Bentuk sangat sederhana. Karena sifat ini, tepat dipakai untuk stasiun bumi yang transportable dengan G/T yang kecil.

b.      Cassegrain antena

Untuk mengatasi kekurangan-kekurangan dari paraboloid antena, dipakai sistem dengan dua reflektor yang disebut cassegrain antena (menurut nama William Cassegrain, yang pada tahun 1672 menggunakan konsep dua reflektor untuk teleskop). Ada dua reflektor yaitu raflektor utama (main reflector) berbentuk parabola dan reflektor kedua (sub reflektor) berbentuk hiperbola.

Kelebihan:

•      Mempunyai imbuhan derau dari “side lobe” yang relatif lebih kecil, karena pancaran dari side primary feednya menuju angkasa yang dingin.

•      Panjang “bumbung gelombang” untuk feed lebih pendek.

•      Flexible dalam design “feed”-nya.

•      “feed system” secara mekanis lebih stabil sehingga pengarahan antena lebih tepat.

Kekurangan :

•      Pemancar         terhalang          oleh     sub       reflektor           dan      bagian-bagian penyangganya.

•      Karena sub reflektor dimensinya kecil, “feed system” harus lebih terarah.

c.      Horn reflektor

Pada dasarnya, antena ini adalah offset reflektor parabola dengan “horn feed”.

Ujung berimpitan dengan titik api reflektor parabola.

Keuntungan :

“side lobe”-nya relatif kecil sekali, jika dibandingkan dengan reflektor parabola.

Kelemahan :

Konstruksinya berat dan kompleks, tatpi dalam kemajuan teknologi akhir-akhir ini beberapa perusahaan mengintrodusir konstruksi yang ringan, misalnya dibuat dari fiberglass.

d.      Type reflektor bentuk khusus

Untuk mengurangi blockage oleh primary feed dan meninggikan efisiensi, dibuat feed yang di offset ke samping tetapi bentuk reflektor disesuaikan tidak lagi betul-betul parabola, agar “ sinar” dari feed tetap terpantul dari reflektor secara paralel. Dengan cara ini efisiensi dapat ditingkatkan sampai 65%.

e.      Antena yagi

Untuk sistem penerimaan sinyal APT dari satelit cuaca digunakan antena Yagi karena menggunakan frekuensi VHF (136 – 137,5 MHz). Antena Helical juga sering dipakai.

f.       Sistem penjejakan (tracking)

Penjejakan adalah pengarahan antena stasiun bumi agar selalu dapat mengikuti posisi dari suatu satelit. Khusus untuk stasiun bumi, digunakan penjejakan pasif dimana pemancar beacon dari satelit dipakai sebagai sumber penjejakan. Ada beberapa cara penjejakan yang digunakan untuk stasiun bumi, diantaranya conical scanning dan sistem monopulse.

g.      Antena helix

Antena helix dapat berbentuk uniform, tapered, variable pitch, envelop, dan lain sebagainya. Adapun model helix ada yang digunakan sebagai saluran transmisi (mode transmisi) dan ada yang berfungsi sebagai antena (mode radiasi). Penggunaan helix sering dilakukan dengan cara disusun dalam suatu array yang berfungsi untuk menaikkan gain antena.

h.      Antena Conical horn

Terbagi atas dua yaitu ractangular horn dan circular horn. Circular horn terdiri dari exponentially tapered, conical, TEM biconical, TE01 biconical.

i.        Antena microstrip ring

Dapat berbentuk square, disk, rectangular, ellipse, pentagon, ring, equilateral triangle, dan semi disk.

Diplexer

Karena digunakan hanya satu antena baik untuk pengiriman maupun penerimaan, diperlukan suatu pengatur sehingga sinyal dari pemancar hanya pergi ke antena dan sinyal dari pemancaar hanya pergi ke LNA. Untuk membedakan sinyal kirim dan terima, dimanfaatkan perbedaan frekuensi (6 dan 4 GHz) dan polarisasi, sehingga diplekser ini disebut juga OMT (Ortho Mode Transduser).

Rangkaian ini biasanya terdiri dari gabungan rangkaian-rangkaian tapis dan hibrid yang terdiri dari komponen-komponen bumbung gelombang.

Rangkaian Pemancar

Sinyal yang masuk ke stasium bumi biasanya sudah berupa sinyal IF yang sudah siap untuk dipancarkan. Jadi seluruh proses multiplexing, preemphasis, modulasi dan lain-lain dianggap sudah dilaksanakan sebelumnya. 

Terutama untuk stasiun-stasiun bumi kecil memang seluruh proses, mulai dari sinyal baseband masukan sampai siap dipancarkan berlangsung dalam unit yang kecil, tetapi prinsipnya sama, yaitu sinyal IF yang masuk mula-mula dinaikkan frekuensinya ke frekuensi RF di upconverter (U/C).

Untuk pemancar-pemancar besar, tahap akhir biasanya dilengkapi dengan rangkaian pengukur untuk pengamatan (monitoring) dan kontrol dari pemancarnya.

Pemilihan frekuensi pemancaran dilakukan pada tahap terakhir penguatan.

Sistem RFE dan VSAT

Rangkaian pengiriman/penerimaan yang digunakan dalam suatu VSAT umumnya lebih kompak dan biasa disebut RFE (Radio Frequency Equipment).

Untuk RFE yang bekerja secara Full-Duplex di daerah C-Band dengan daerah frekuensi yang bergerak dari 5,925 GHz sampai 6,425 GHz untuk arah stasiun bumi ke satelit dan frekuensi 3,7 sampai 4,2 GHz untuk arah satelit ke stasiun bumi, peralatannya dari salah satu tipe RFE terdiri dari beberapa bagian :

a.      LNA (low Noise Amplifier)

LNA dalam arah penerimaan berfungsi untuk memperkuat sinyal yang sangat lemah yang diterima dari satelit. Sinyal radio yang diterima dalam daerah frekuensi 5,925 – 6,425 GHz diperkuat di LNA dengan faktor penguat antara 40 sampai dengan 60 dB baru diteruskan ke unit ODU.

b.      Indoor Unit (IDU)

IDU yang berfungsi untuk :

-         Mengubah frekuensi IF transmit 70 MHz yang datang dari peralatan komunikasi VSAT, ke 185 MHz untuk diteruskan ke ODU.

-         Mengubah frekuensi IF penerima dengan frekuensi 1040 MHz dari ODU ke 70 MHz untuk diteruskan ke VSAT.

-         Membangkitkan frekuensi 10 MHz untuk referensi ke synthesizer di ODU.

-         Membangkitkan tegangan DC untuk digunakan di IDU dan ODU.

c.      Outdoor Unit

Penguat (Solid State Power Amplifier, SSPA) 10 W ODU berfungsi untuk :

-         Mengubah frekuensi pemancaran dari 185 MHz ke 5925 MHz – 6425 MHz, untuk kemudian diperkuat menjadi 10 watt sebelum dipancarkan ke arah satelit lewat antena parabola.

-         Mengubah frekuensi penerimaan dari 3700 MHz sampai 4200 MHz menjadi Frekuensi IF 1040 MHz sebelum diteruskan ke unit IFM.

Prinsip yang sama juga berlaku untuk VSAT yang berbeda di daerah KU band. d. Diplexer

Berfungsi untuk meneruskan sinyal transmit ke horn dan sinyal receive hanya

ke LNA. Diplexer terdiri dari tapis mode (mode-filter) yang berupa bandpass dan bandreject,yang beroperasi yang berdasarkan perbedaan frekuensi dan polarisasi serta perta medan (mode) dalam salurannya.

Fungsi

Dalam sistem satelit, fungsi stasiun bumi dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu stasiun bumi pengendali dan stasiun bumi pengirim-penerima.

a.      Stasiun bumi pengendali

Tipe stasiun bumi yang pertama melakukan pengukuran parameter-parameter dari satelit dari jarak jauh yang disebut telemetering. Tugasnya adalah mengikuti gerakan-gerakan satelit (penjejakan = tracking) baik selama transisi, antara peluncuran sampai dengan kedudukan lintasan yang telah ditentukan, maupun selama satelit bergerak pada orbit yang ditentukan. 

b.      Stasiun bumi komunikasi

Tipe stasiun bumi kedua adalah stasiun-stasiun bumi yang bertindak sebagai stasiun pengirim dan/atau penerima sinyal-sinyal gelombang radio, sesuai dengan misi sitem satelit tersebut.

c.      Stasiun bumi lainnya

Dalam sistem satelit observasi, termasuk sistem cuaca dan sumber alam, terdapat sebuah atau lebih stasiun bumi yang berfungsi untuk menangkap dan mengolah data-data yang dikirimkan oleh DPC (Data Collection Platform) lewat satelit.

d.      Closed user group

Dalam daerah pancaran sebuah satelit, ada kalanya dibangun suatu jaringan komunikasi yang “tertutup”. Jaringan ini khusus hanya untuk berkomunikasi antar sesamanya dengan menggunakan sebagian atau satu transponder dari satelitnya. Jadi, jaringan ini seolah-olah membentuk suatu sub network.   


sumber : 
Lyta Suzanayanti, Fanda. Modul Pembelajaran Sistem Komunikasi Satelit Kelas XII. SMK Telkom Sandhy Putra Jakarta. 2015

Pragulo, Sukhendro. Modul Pembelajaran Sistem Komunikasi Satelit. SMK Telkom Sandhy Putra Jakarta. 2016

more information :
1. http://fanda-orange.blogspot.co.id/2016/01/satelit-ruang-angkasa.html
2. http://proditransmisi.blogspot.co.id/
3. http://sukkhendro54.blogspot.co.id/