BAB IV EVALUASI KINERJA SISTEM KOMUNIKASI SATELIT

Transkripsi

1 BAB IV EVALUASI KINERJA SISTEM KOMUNIKASI SATELIT 4.1 Konstelasi Satelit Konstelasi satelit teledesic terdiri dari 288 satelit pada ketinggian 1375 km atas permukaan bumi dengan coverage global. Satelit satelit tersebut menempati 12 bidang orbit, masing masing orbit ditempati oleh 24 satelit. Dengan menempati 12 bidang orbit berarti jarak antar bidang orbit adalah 15 dan jarak antar satelit dalam 1 orbit juga 15. Dengan beberapa data ini kita bisa mengetahui konstelasi satelit teledesic untuk melayani Indonesia Konstelasi Satelit Teledesic untuk melayani Indonesia 1. Penentuan wilayah yang akan dilayani Wilayah yang akan dilayani adalah wilayah Indonesia dengan koordinat 6 11 ; Penentuan orbit satelit 50

2 51 Konstelasi satelit teledesic menggunakan orbit polar. Untuk melayani Indonesia membutuhkan 4 bidang orbit yaitu orbit 95, 110, 125, Penentuan ketinggian satelit dan sudut elevasi minimum. Berdasarkan standar satelit teledesic, ketinggian satelit (b) adalah 1375 km, sedangkan sudut elevasi minimumnya adalah Hitung setengah sudut pusat bumi Diketahui : h = 1375 km = 6375,155 km = 40 Masukkan kedalam persamaan (2.1) Ψ = 40 sin.. cos 40 = = Maka didapatkan nilai setengah sudut pusat bumi sebesar (Ψ) = Jumlah satelit dalam 1 orbit Pertama tentukan jumlah satelit minimum yang dibutuhkan, yaitu dengan menggunakan persamaan (2.2) =.. = 20 Dari perhitungan diatas (Ψ) = , diperoleh bahwa jumlah satelit minimum dalam satu jalur orbit adalah 20 satelit. Namun,

3 52 dalam kenyataannya dalam 1 jalur orbit pada konstelasi teledesic terdapat 24 satelit. Maka besarnya setengah pusat bumi (Ψ) adalah : 24 =. Maka nilai Ψ = , selanjutnya ukuran footprint yang dihasilkan pada hambar (2.2) adalah sebagai berikut : = = = Ψ = rad = = = = Hitung luas satu footprint efektif Untuk mencari luas satu footprint erfektif, pertama tentukan nilai besar sudut dan besar efek segitiga spheris. Diketahui nilai Ψ = rad, masukan ke persamaan, maka diperoleh : = tan Kemudian nilai nilai :. = 60 = dimasukkan kedalam persamaan, maka diperoleh = = Nilai dimasukkan kedalam persamaan : = =

4 53 Maka didapat nilai luas satu footprint efektif sebesar Hitung periode orbit satelit Periode orbit satelit teledesic adalah menit atau 6792 detik. 8. Hitung kecepatan orbit satelit Diketahui nilai : h = 1375 km = km = 6792 detik Kemudian dimasukkan ke dalam persamaan : = (. ) = Maka nilai kecepatan orbit satelit adalah km/s. 9. Hitung kecepatan relative satelit terhadap bumi : Diketahui nilai = km, kemudian masukkan nilai kedalam persamaan didapatkan nilai = / Maka nilai kecepatan relative bumi terhadap satelit, yaitu : = = = /. = 10. Hitung visibility time sebuah satelit dari sebuah titik bumi Jika nilai Ψ = rad atau sama dengan km dan = / masukan kedalam persamaan (2.13) :

5 54 =.. = Maka visibility sebuah satelit daari sebuah titik di bumi adalah detik atau menit Evaluasi daerah cakupan Konfigurasi satelit teledesic untuk melayani Indonesia pada saat tertentu adalah sebagai berikut : Tabel 4.1 Konfigurasi satelit teledesic untuk pelayanan wilayah Indonesia Ketinggian PARAMETER 1375 KM NILAI Sudut elevasi minimum 40 Jumlah orbit Jumlah Satelit bersamaan 4 buah 6 buah Luas footprint efektif Periode Orbit Kecepatan Orbit Visibility Time satelit Asumsi posisi awal satelit km/s menit BT ; 0 L BT ; 7.5 LS BT ; 7.5 LU BT ; 0 L BT ; 7.5 LS BT ; 7.5 LU

6 Analisa perubahan sudut elevasi terhadap pergerakan satelit LEO Satelit teledesic berorbit polar, artinya satelit bergerak tepat sejajar dengan garis bujur bumi. Jika dilihat dari posisi Indonesia maka satelit bergerak dari selatan ke utara bumi. Berikut asumsi kota yang akan dilayani satelit Teledesic : Tabel 4.2 Sudut elevasi kota yang akan dilayani satelit teledesic Kota Lintang Bujur Satelit Jakarta 6.18 LS BT 7.5 LS; Bandung 6.90 LS BT 7.5 LS; Semarang 9.98 LS BT 7.5 LS; 7.5 LS; Yogyakarta 7.76 LS BT Surabaya 7.22 LS BT 7.5 LS; Sudut Sudut Posisi Posisi elevasi elevasi Satelit Satelit terkecil terbesar LU LS LU LS LS LS LS Satelit teledesic dengan orbit LEO bergerak dengan kecepatan yang tidak sama dengan rotasi bumi. Maka akan terdapat perubahan sudut elevasi setiap daerah yang dilayani, berbeda dengan satelit GEO yang bergerak sama dengan kecepatan rotasi bumi, maka seolah olah diam pada posisi tersebut sehingga memiliki sudut elevasi yang selalu tetap.

7 Analisa Redaman Hujan Perhitungan Rain Rate Untuk mendapatkan nilai redaman hujan maka diperlukan perhitungan rain rate (intensitas curah hujan) dengan menggunakan model Prima (persamaan 3.2) dapat dilihat pada table berikut: Tabel 4.3 Perhitungan Rain rate pada kota yang dilayani Kota Ketinggian (meter) Lintang Bujur. (mm/jam) Jakarta LS BT Bandung LS BT Semarang LS BT Yogyakarta LS BT Surabaya LS BT Berdasarkan peta Hydroclimatic pada ITU R menetapkan bahwa Indonesia termasuk dalam zona P dengan intensitas curah hujan rata rata 145 mm/jam pada persen waktu 0.01% sedangkan dari hasil perhitungan terlihat bahwa intensitas curah hujan di Indonesia tidak selalu 145 mm/jam Perhitungan Rain Attenuation Perhitungan redaman hujan bergantung pada nilai rain rate dan sudut elevasi pada satelit teledesic, terdapat perubahan sudut elevasi di setiap pergerakan satelit sehingga mengakibatkan redaman hujan

8 57 bervariasi. Berikut hasil perhitungan redaman hujan pada persen waktu 0.01% : Tabel 4.4 Perhitungan redaman hujan persen waktu 0.01% menggunakan ITU R P (persamaan ) : Arah Uplink Downlink Kota terkecil terbesar terkecil terbesar Jakarta Bandung Semarang Yogyakarta Surabaya Tabel 4.5 Redaman hujan persen waktu 0.01% menggunakan ITU R P (persamaan ) : Arah Uplink Downlink Kota terkecil terbesar terkecil terbesar Jakarta Bandung Semarang Yogyakarta Surabaya

9 58 Tabel 4.6 Redaman hujan persen waktu 0.01% menggunakan Global Crane (persamaan ): Arah Uplink Downlink Kota terkecil terbesar terkecil terbesar Jakarta Bandung Semarang Yogyakarta Surabaya Tabel 4.7 Redaman hujan persen waktu 0.01% menggunakan SAM (persamaan ) : Arah Uplink Downlink Kota terkecil terbesar terkecil terbesar Jakarta Bandung Semarang Yogyakarta Surabaya Besarnya redaman hujan seperti terlihat pada tabel diatas. Dari hasil perhitungan disimpulkan bahwa redaman hujan terbesar terjadi

10 59 pada saat sudut elevasi terkecil (40 s/d 43 ) dan saat sudut elevasi terbesar (sekitar 85 s/d 87 ). Dari hasil perhitungan, maka bisa diperoleh redaman hujan terbesar untuk masing-masing model prediksi. Untuk setiap daerah akan dianalisa menggunakan model prediksi yang memberikan nilai redaman hujan terbesar. Hasil interpolasi untuk persen waktu lainnya dapat dilihat pada gambar (4.1) dan (4.2). Lokasi Posisi stasiun bumi Posisi satelit yang melayani : Semarang : 6.98 LS ; LU : 7.5 LS ; stasiun bumi : s/d Tinggi dari permukaan laut Frekuensi (uplink) Frekuensi (downlink) : 21 m : 28.6 Ghz : 18.8 Ghz Gambar 4.1 Distribusi redaman hujan uplink kota Semarang

11 60 Gambar 4.2 Distribusi redaman hujan downlink kota Semarang Gambar 4.1 dan 4.2 menunjukan hasil perhitungan redaman hujan di kota Semarang dengan menggunakan berbagai model prediksi redaman hujan. Terlihat bahwa semakin besar persen waktu hujan maka redaman hujan semakin kecil. Untuk redaman hujan kota lainnya dapat dilihat pada lampiran. Dalam perhitungan selanjutnya, akan digunakan redaman hujan yang terbesar. Hal ini bertujuan agar system komunikasi satelit dapat berjalan baik dengan memperhitungkan kondisi terburuk. Perhitungan redaman hujan dilakukan dengan menggunakan satelit teledesic. Untuk satelit dengan posisi 7.5 LS ; 110 BT melayani daerah kota Jakarta, Bandung, Semarang, Yogyakarta, dan Surabaya. Secara umum perubahan redaman hujan dari masing-masing model prediksi dipengaruhi oleh rain rate, sudut elevasi, ketinggian stasiun bumi dari permukaan laut, dan frekuensi kerja. Model prediksi redaman hujan yang

12 61 memberikan nilai redaman hujan terbesar adalah model Global Crane untuk uplink dan model SAM untuk downlink. 4.4 Analisa Pengaruh Sudut Terhadap Redaman Hujan Perubahan sudut elevasi berpengaruh terhadap redaman hujan. Pada gambar (4.3 ) ditunjukkan perubahan sudut elevasi terhadap redaman hujan dengan menggunakan beberapa model prediksi, dimana terlihat bahwa perubahan sudut elevasi mempengaruhi besar redaman hujan. Untuk semua model prediksi, terlihat bahwa saat sudut elevasi kecil maka redaman hujan akan besar, besarnya redaman hujan akan terus menurun sampai sudut elevasi tertentu dan besarnya redaman naik kembali seiiring dengan naiknya sudut elevasi. Untuk model Global Crane nilai redaman hujan minimum barada pada sudut elevasi 70, untuk model SAM, ITU-R 618-5,dan ITU-R pada sudut elevasi 55. Gambar 4.3 Perbandingan sudut elevasi terhadap redaman hujan

13 Analisa Redaman Karena Awan Redaman awan disebabkan oleh penggunaan frekuensi tinggi (seperti Ka-band), selain itu parameter yang mem pengaruhi besarnya redaman awan adalah sudut elevasi dan temperature udara. Redaman karena awan pada analida ini mengggunakan model ITU-R P (persamaan ). Tabel 4.8 Redaman awan di beberapa kota Kota Lintang ( )LS Bujur ( )BT ( ) T ( C) Redaman UL(dB) Redaman DL(dB) Jakarta s/d Bandung s/d Semarang s/d Yogyakarta s/d Surabaya s/d Pada tabel (4.10) terlahat hadil perhitungan redaman awan. Redaman yang ditampilkan dalam tabel merupakan redaman yang terbesar dari setiap perubahan elevasi. Redaman terbesar diperoleh pada saat sudut elevasi terkecil. Berdasarkan perhitungan tersebut terlihat bahwa redaman awan yang dperoleh tidak terlalu besar (sekitar 1 db). Dari perhitungan di beberapa kota diperoleh hasil bahwa redaman terbesar terdapat di kota Bandung, yaitu redaman uplink 1.29 db dan redaman downlink 0.56 db.

14 Analisa Redaman Karena Gas-gas Atmosfer Gas-gas atmosfer yag mempengaruhi redaman adalah partikel-partikel dan. Parameter yang mempengaruhi redaman gas-gas atmosfer adalah frekuensi yang digunakan, sudut elevasi, temperatur, dan tekanan udara. Redaman gas-gas atmosfer pada tugas akhir ini menggunakan model prediksi ITU-R P Tabel 4.9 Redaman Gas-gas Armosfer Di Beberapa Kota. Kota Jakarta 15 Bandung 700 Semarang 21 Yogyakarta 133 Surabaya 15 Tinggi (m) ( ) s/d s/d s/d s/d s/d T ( C) Tekanan (Pha) Redaman UL(dB) Redaman DL(dB) Redaman gas atmosfer yang tertera pada tabel merupakan redaman terbesar dari setiap perubahan sudut elevasi. Redaman terbesar terjadi pada saat sudut elevasi terkecil. Berdasarkan perhitungan terlihat bahwa redaman gas-gas atmosfer lebih besar daripada redaman awan, yaitu sekitar 2 db.

15 Analisa Redaman Karena Scintilasi Redaman scintilasi disebabkan karena adanya ketidakteraturan lapisan atmosfer. Parameter yang mempengaruhi redaman scintilasi adalah tekanan udara, tekanan uap air, temperature, diameter efektif antenna, sudut elevasi, serta frekuensi. Redaman karena scintilasi dihitung dengan menggunakan rekomendasi ITU. Tabel 4.10 Redaman scintilasi di beberapa kota Kota Lintang Bujur Satelit Redaman Redaman ( ) LS ( ) BT UL(dB) DL(dB) Jakarta LS s/d Bandung LS s/d Semarang LS s/d Yogyakarta 7, LS s/d Surabaya LS s/d Pada tabel ( 4.10) Redaman yang diperoleh merupakan redaman yang terbesar dari berbagi sudut elevasi. Disimpulkan bahwa semakin kecil sudut elevasi maka redaman semakin besar. Pada perhitungan tersebut digunakan

16 65 diameter antenna 0.8 meter dan efisiensi 0.55%. Sehingga diperoleh redaman uplink sebesar 0.76dB dan redaman downlink 0.62 db. 4.8 Evaluasi Kinerja Sistem Komunikasi Satelit Untuk komunikasi data Evaluasi kinerja (link budget) dilakukan pada kondisi propagasi terburuk. Bila pada kondisi propagasi terburuk system memiliki perfomansi bagus, maka pada kondisi propagasi lainnya system bisa bekerja dengan perfomansi yang lebih bagus. Kondisi propagasi terburuk adalah pada saat sudut elevasi terkecil (40 ) dan memperhitungkan semua parameter parameter yang mempengaruhi kinerja system pada propagasi Ka-Band. Parameter keberhasilan diukur dari C/No standard ( required) maka system memiliki perfomansi bagus, sedangkan apabila kurang dari C/No standard maka perlu dilakukan rekonfigurasi. Tabel 4.11 Kualitas sinyal untuk layanan komunikasi data Kualitas Sinyal Inbound Kualitas Sinyal Outbound Parameter Layanan Yang Diberikan Parameter yang diberikan Parameter Satuan Nilai Parameter Satuan Nilai BER (per link) BER (per link) Eb/No db 11.8 Eb/No db 11.8 FEC Viterby decoded 3/4 FEC Viterby decoded 3/4 Coding Gain db 4.8 Coding Gain db 4.8 Eb/No req db 7 Eb/No req db 7 Bit Rate Mbps 2 Bit Rate Mbps 64 Roll of factor 0.4 Roll of factor 0.4

17 66 Guardband 0.1 Guardband 0.1 (C/No)req dbhz (C/No)req dbhz Dalam perhitungan link budget, menggunakan Bit Error Rate ( BER) standard layanan komunikasi data yaitu 10, dengan diameter antenna user 0.8 m, antenna Hub 5m, power transmit user 1 watt, dan power transmit hub 5 watt, serta dengan parameter kualitas sinyal untuk layanan komunikasi data pada table 4.13, maka dapat dihitung C/No untuk menentukan kualitas sinyal dan availability dengan menggunakan persamaan dengan rincian sebagai berikut : Tabel 4.12 Hasil perhitungan link budget inbound dan Outbound saat Uplink Perhitungan Kualitas arah Uplink Parameter yang diberikan Parameter Satuan Nilai Parameter Satuan Nilai EIRP DbW EIRP DbW G/T dbk 10 G/T dbk 10 FSL db FSL db Redaman Hujan db 18 Redaman Hujan db 18 Redaman Awan db 1.29 Redaman Awan db 1.29 Redaman Atmosfer db 2.13 Redaman Atmosfer db 2.13 Redaman Scintilasi db 0.95 Redaman Scintilasi db 0.95 Loss Pointing db 0.5 Loss Pointing db 0.5 Loss feeder db 0.5 Loss feeder db 0.5 Loss uplink Total db Loss uplink Total db B/W allocated MHz 2.05 B/W allocated MHz C/No uplink dbhz C/No uplink dbhz 99.11

18 67 Tabel 4.13 Hasil perhitungan link budget Inbound dan Outbound saat downlink Perhitungan Kualitas arah Downlink Parameter yang diberikan Parameter Satuan Nilai Parameter Satuan Nilai EIRP DbW 55 EIRP DbW 55 G/T dbk G/T dbk FSL db FSL db Redaman Hujan db 10 Redaman Hujan db 10 Redaman Awan db 0.56 Redaman Awan db 0.56 Redaman Atmosfer db 1.01 Redaman Atmosfer db 1.01 Redaman Scintilasi db 0.75 Redaman Scintilasi db 0.75 Loss Pointing db 0.5 Loss Pointing db 0.5 Loss feeder db 0.5 Loss feeder db 0.5 Loss downlink Total db Loss downlink Total db B/W allocated MHz 2.05 B/W allocated MHz C/No uplink dbhz C/No uplink dbhz Berdasarkan table 4.12 dan 4.13, untuk link inbound dengan bit rate 2 Mbps diperoleh C/No uplink dbhz, C/No downlink dbhz. Sedangkan untuk link outbound dengan bit rate 64 Mbps diperoleh C/No uplink dbhz, C/No downlink dbhz. Kedua link tersebut memenuhi C/No required inbound dbhz dan outbound dbhz. Sistem ini terpenuhi untuk BER dengan availability 99.2%.