Bagaimana Cara Kerja Satelit Komunikasi ?

Komunikasi satelit terdiri dari 2 segmen utama:

1)segmen bumi

Merupakan stasiun bumi /ground station atau Stasiun Hub atau stasiun Gateway ,

Stasiun bumi dilengkapi dengan berbagai peralatan pendukung indoor dan outdoor untuk dapata melakukan proses komunikasi dengan satelit.Peralatan outdoor misalnya antena beserta kelengkapannya , peralatan indoor misalnya modem satelit, router, system computer  dan berbagai peralatan lain yang mendukung.

Seperti halnya satelit maka stasiun bumi ditujukan pembangunannya memiliki fungsi  khusus .

Sistem  Commando merupakan system yang digunakan pada  stasiun bumi dalam berkomunikasi dengan satelit. Sistem  Comando  bekerja  dengan Decoding dalam   mengirim dan menerima  informasi.  Data yang akan dikirim melalui antena stasiun bumi harus di-encode terlebih dulu menggunakan alat encoder , dan data yang akan diterima melalui antena tersebut harus di decode terlebih dulu menggunakan alat decoder.

Hub stasiun bumi  memungkinkan  satelit terhubung ke jaringan telepon atau  internet .  Ada juga  pengguna  mengirimkan  informasi  langsung  ke satelit   dan langsung  menerima  informasi dari satelit, link yang seperti ini disebut  link layanan.

Contoh stasiun bumi:

*    VSAT ( Vey Small Aperture Terminal) yaitu  stasiun pengirim dan penerima sinyal dari satelit dengan antena penerima berbentuk piringan dengan diameter kurang dari 3 meter.Fungsi utama dari VSAT adalah untuk  komunikasi satelit data, suara dan sinyal video, termasuk siaran televisi

 2)segmen angkasa
Segmen angkasa terdiri dari satelit .

Satelit ada yang bekerja sendiri dan pada perkembangannya yang semakin modern  ada beberapa satelit yang saling bekerja sama membentuk hubungan  semacam  jaringan satelit  dalam melaksanakan pelayanan terhadap stasiun bumi pelanggannya  dan untuk keperluan misi tertentu. Bagian satelit yang terlibat langsung dengan komunikasi adalah antena dan transponder.

[Sejak tahun 1983, NASA telah mengandalkan jaringan satelit komunikasi penting di orbit untuk memberikan kontak konstan dengan satelit dan pesawat ruang angkasa yang mengorbit bumi. Jaringan satelit ini , terdiri dari Pelacakan dan Data Relay Satelit (TDRs), itu sangat penting untuk berlangsungnya misi badan antariksa  untuk mempelajari bumi dan alam semesta dari ruang angkasa.

Suatu satelit dilengkapi beberapa antena yang memiliki sensor  untuk menangkap sinyal radio.

Suatu  Transponder biasanya terdiri dari berbagai komponen elektrik yang terintegrasi membentuk saluran komunikasi antara penerima sinyal dan antena pemancar sinyal.

Komponen elektrik yang terdapat pada transponder yaitu:

• Input  Band pass filter
• Low Noise Amplifier (LNA),
• Frequency Translator
• Power amplifier
• Output Band pass filter
• demultiflexer

Bagaimana Satelit Komunikasi bekerja  ?

Secara umum komunikasi satelit sering dikatakan sebagai kegiatan menerima dan memantulkan/mentransmisikan sinyal dari dan ke bumi (uplink dan downlink). Sinyal yang dikirim dari stasiun bumi ke satelit  bermacam-macam sesuai tujuan/peruntukan satelit itu dibuat, kadang stasiun uplink bumi memiliki fungsi  khusus  mengirimkan /feed   video atau radio pemrograman sebagai uplink. Uplink yang demikian disebut feederlinks.    Uplink  yang digunakan untuk mengontrol satelit disebut  control link.Sistem Telemetri, pelacakan dan Sistem Comando adalah kunci untuk tujuan dan dan operasi kerja satelit.Telemetri yaitu pengiriman informasi oleh satelit ke stasiun bumi perihal  keadaan dan aktifitas satelit. Dengan telemetri stasiun bumi bisa melacak keberadaan satelit, dan mengechek keadaan dan aktifitas satelit. Sistem Comando yaitu system pada stasiun bumi yang bekerja dengan decoding sinyal.

Telemetri, pelacakan dan system Comando berguna untuk  memonitor kerja dari system satelit juga termasuk membantu untuk mengarahkan dan menemukan sinyal dari satelit dan stasiun bumi.

[Satelit telekomunikasi bergantung  pada menyebarkan gelombang elektromagnetik untuk menyampaikan informasi, yang dikirim menggunakan gelombang pembawa pada pita frekuensi yang jelas.

Gelombang elektromagnetik yang digunakan dalam komunikasi satelit adalah gelombang radio . Sinyal dalam system satelit disebut sinyal radio. Sinyal radio digunakan karena sinyal tersebut tidak dibelokkan oleh atmosfer bumi sebagai frekeuensi yang lebih rendah. Komunikasi satelit menggunakan rentang frekuensi (daya spectrum frekuensi) yang sangat tinggi 1-50 GHz(Gigahertz) untuk menerima dan mengirim sinyal.  1 GHz=1000.000.000hertz .

Penerimaan band di bumi tunduk pada hubungan terbalik antara frekuensi dan panjang  gelombang .  Ketika frekuensi meningkat maka panjang gelombang menurun. Semakin besar panjang gelombang  maka semakin besar diameter antenna parabola yang diperlukan untuk menerimanya.
Hingga pada saat ini tersedia banyak jenis rentang frekuensi atau daya spectrum frekuensi satelit yang

digunakan dari urutan daya rendah ke urutan daya tinggi yaitu:

a)   L-band, S-band, C-band  ; adalah merupakan spectrum frekuensi berdaya rendah.

Keterangan: diperlukan piringan antena yang berdiameter lebih besar yaitu 2 s/d 3 meter  untuk menerima dan  

mengirim   sinyal  melalui hujan, salju, dan kondisi cuaca buruk lainnya yang dapat mengganggu frekuensi radio lain

Gambar 1. Ilustrasi antena C-band

a)   X-band, Ku-band, Ka-Band dan V-band ; adalah merupakan spectrum frekuensi satelit berdaya lebih tinggi.

Keterangan: diperlukan piringan antena parabola berdiameter yang lebih kecil berdiameter 45 cm (18 inchi)  pada Ku-band , dan pada Ka-band  diperlukan ukuran diameter antena yang jauh lebih kecil lagi yaitu bervariasi 2-5 inchi untuk menerima dan mengirimkan sinyal.  Frekuensi yang lebih tinggi dari Ka band signifikan lebih rentan terhadap masalah kualitas sinyal yang disebabkan oleh curah hujan, yang dikenal sebagai rainfade.   Oleh karenanya Ku-band dan Ka-band  merupakan spectrum frekuensi yang ideal untuk penyiaran Direct To Home

(DTH) seperti , broadband komunikasi data, telepon seluler dan aplikasi data, layanan Internet.

a)   X-band, Ku-band, Ka-Band dan V-band ; adalah merupakan spectrum frekuensi satelit berdaya lebih tinggi.

Keterangan: diperlukan piringan antena parabola berdiameter yang lebih kecil berdiameter 45 cm (18 inchi)  pada Ku-band , dan pada Ka-band  diperlukan ukuran diameter antena yang jauh lebih kecil lagi yaitu bervariasi 2-5 inchi untuk menerima dan mengirimkan sinyal.  Frekuensi yang lebih tinggi dari Ka band signifikan lebih rentan terhadap masalah kualitas sinyal yang disebabkan oleh curah hujan, yang dikenal sebagai rainfade

 Oleh karenanya Ku-band dan Ka-band  merupakan spectrum frekuensi yang ideal untuk penyiaran Direct To Home

 (DTH) seperti , broadband komunikasi data, telepon seluler dan aplikasi data, layanan Internet.

Masing-masing jenis rentang frekuensi atau daya spectrum frekuensi memiliki ukuran set frekuensi tertentu untuk  frekuensi uplink dan frekuensi downlink nya. . Intinya rentang frekuensi yang tinggi digunakan untuk uplink, rentang frekuensi yang lebih rendah digunakan untuk downlink. 

Rentang frekuensi atau daya spectrum frekuensi yang sering digunakan adalah C-band ,Ku-band dan Ka Band, dengan set frekuensi uplink dan downlink sebagai berikut:

Secara umum ukuran 3 jenis spektrum frekuensi transmisi yang biasa sering digunakan tersebut dituliskan sbb:

1)      C-band (4/6 GHz)

2)      Ku-band (11/14 GHz)

3)      Ka –band (18/31 GHz) digunakan untuk layanan internet

Contoh pada system komunikasi satelit penggunaan  C-Band , kita melakukan panggilan ke  telepon seluler teman maka panggilan kita  itu akan ditangkap oleh antena stasiun  bumi untuk ditransmisikan  ke satelit( disebut sebagai uplink)  yaitu pada kisaran  frekuensi 5,925-6,425 GHz. Selanjutnya panggilan yang datang dari telepon seluler teman kepada  telepon seluler atau ke telepon rumah kita yang datang dari satelit (disebut sebagai downlink) yaitu pada kisaran  frekuensi 3,7-4,2 GHz.]

Gambar 2. Contoh antena Ku -band

Gambar 3, Contoh antena Ka -Band

Bagian manakah pada satelit yang bekerja melakukan komunikasi ?

Bagian satelit yang berfungsi melakukan komunikasi data adalah antena dan transponder. Suatu satelit bisa dilengkapi  banyak antena yang dilengkapi sensor sehingga   memungkinkan  untuk menerima sinyal  uplink. Suatu satelit bisa dilengkapi 1 atau banyak transponder masing-masingnya  dengan bandwidth puluhan megahertz .

[Sebagai contoh : Satelit penyiaran ;Early Bird  memiliki 1 transponder mampu mengirim hanya 1 TV chanel.

Boeing 702 memiliki  lebih dari 100 transponder.  Dengan teknologi kompresi digital maka setiap transponder dapat memiliki maksimum  16 saluran, sehingga melalui 1 satelit dapat menyediakan lebih dari 1600 saluran TV.]

Sebuah transponder satelit komunikasi , adalah rangkaian unit/komponen elektronik  yang saling berhubungan yang membentuk saluran komunikasi antara penerima sinyal dan antena pemancar sinyal.  Kebanyakan transponder beroperasi pada prinsip " pipa membungkuk " , mengirimkan kembali ke bumi dari sinyal radio  yang masuk ke saluran setelah diproses dengan amplifikasi dan pergeseran dari frekuensi uplink ke frekuensi downlink.

Selain itu pada beberapa satelit modern menggunakan pengolahan on-board, di mana sinyal didemodulasi, diterjemahkan, re-encoded dan termodulasi  satelit. Jenis ini, yang disebut transponder "regenerative" ,  memiliki banyak keuntungan, tetapi jauh lebih kompleks. Dengan kompresi data dan multiplexing, beberapa video (termasuk video digital) dan saluran audio dapat melakukan perjalanan melalui transponder tunggal pada satu wideband operator.

Cara Satelit komunikasi modern bekerja dapat dijelaskan pada tahap-tahap sebagai berikut:

1.tahap Satelit menerima sinyal radio dari stasiun bumi (up link)

Stasiun bumi mengirimkan data yang telah di encoding menjadi sinyal radio, melalui reflector parabola dipancarkan kearah satelit. .   Antena stasiun bumi diletakkan pada bagian outdoor  dalam arah garis lurus ke satelit (line of sight) tanpa ada benda yang menghalangi.

Pemancar menciptakan semburan energi kuat dalam bentuk gelombang radio yang dapat melakukan perjalanan melalui atmosfer bumi ke satelit di ruang angkasa, antena satelit yakni alat seperti piring melengkung (antenna parabola)  menerima sinyal radio yang dipancarkan dari antena stasiun bumi. Sinyal radio dipancarkan dalam daya spectrum frekuensi yang telah ditentukan pada system komunikasi satelit yang digunakan.

Proses pengiriman sinyal radio dari stasiun bumi ke satelit dikenal sebagai uplink     

2.tahap penglolahan sinyal di dalam transponder

Sinyal radio yang ditangkap oleh antena satelit diteruskan ke transponder .   Di dalam transponder sinyal radio diproses  oleh berbagai komponen elektrik seperti hal sebagai berikut:

• Input  Band pass filter menyeleksi batas band/rentang frekuensi sinyal radio input pada uplink,meloloskan frekuensi dalam kisaran tertentu yang diberlakukan pada system dan menolak (melemahkan) frekuensi di luar kisaran tersebut.

• LNA ( Low Noise Amplifier ),  memperkuat sinyal radio input yang lemah  karena jarak besar yang dilalui sinyal radio yang diterima dari stasiun bumi

• Frequency translator , menjabarkan dan  mengkonversi frekuensi sinyal radio yang diterima (frekuensi uplink)  menjadi  frekuensi yang ditentukan  untuk sinyal yang ditransmisikan (frekuensi downlink) ke stasiun bumi. Hal ini agar sinyal uplink dan sinyal downlink mengalir dengan sendiri-sendiri, tidak baur. 

• Power amplifier berupa tabung perjalanan gelombang  atau Travelling Wave Tube (TWT) sehingga juga dikenal sebagai TWTA (Traveling Wave Tube Amplifiers ) atau amplifier solid state adalah tabung vakum khusus  memperkuat frekuensi radio (RF) sinyal untuk daya tinggi.

• output Band pass filter menyeleksi batas rentang frekuensi sinyal radio output pada downlink, meloloskan sinyal radio  dengan rentang frekuensi yang tertentu

• demux (demultiflexer)  adalah switch digital dengan input tunggal (source) dan beberapa output (destinasi). Signal pada bagian input ini akan disalurkan ke bagian output (channel) yang mana tergantung dari kendali pada bagian selectnya.

3.tahap  Satelit mentransmisikan /memancarkan kembali sinyal radio  ke bumi (downlink)

Sinyal radio yang telah mengalami proses penyempurnaan, penguatan dan pengaturan frekuensi downlink tertentu akan ditransmisikan kembali ke bumi melalui antena satelit.  Pada proses komunikasi satelit tidak ada merubah sinyal. Sinyal yang ditransmisikan tetap sama seperti yang diterima.Semua satelit memiliki komputer onboard untuk mengontrol dan memantau sistem yang berbeda –beda pada satelit seperti  sistem radio dan antenna dll. Semua system  memiliki sistem kontrol sikap yang membuat satelit bekerja dengan benar.

Sinyal radio dikirimkan kembali oleh Satelit ke stasiun bumi sipengirim sinyal atau ke satasiun bumi lainnya sesuai fungsi dan peruntukan satelit yang telah diatur dalam pembuatannya .

Sinyal diterima oleh antena stasiun bumi dan  di decode oleh sebuah alat decoder  untuk selanjutnya diproses  oleh system computer sesuai peruntukannya.

Illustrasi contoh cara kerja /peran satelit komunikasi :

1)pada VSAT (Veery Small Aperture Terminal )

VSAT (dalam bahasa Inggris, merupakan singkatan dari Very Small Aperture Terminal) adalah stasiun penerima sinyal dari satelit dengan antena penerima berbentuk piringan dengan diameter kurang dari tiga meter. Fungsi utama dari VSAT adalah untuk menerima dan mengirim data ke satelit. Satelit berfungsi sebagai penerus sinyal untuk dikirimkan ke titik lainnya di atas bumi. Antena  VSAT tersebut menghadap ke sebuah satelit geostationer

VSAT digunakan untuk layanan link Internet dari backbone Internet di America Serikat dengan pelanggan.

 Langkah-langkah akses Internet pada kerja  VSAT:

1)      Komputer pengguna akhir terhubung ke jaringan yang terhubung ke Internet dengan system VSAT. Pengguna melakukan browshing; mengetikkan alamat web yang ingin dikunjungi.  Komputer pengguna akhir mengirimkan data untuk transfer data mengirim alamat web yang dimaksud baik maupun menerima

2)      Melewati modem satelit indoor yang memodulasi sinyal hingga lolos ke antenna VSAT Antena VSAT mengubah sinyal menjadi sinyal Radio kemudian mengirimkannya ke satelit yang berada pada orbit geostationer pada kecepatan cahaya 186 mil/detik.

1)      Satelit menerima sinyal dan mentransmisikan sinyal radio tersebut ke stasiun bumi yaitu ke salah satu teleport system VSAT di Akron Ohio

2)      Sinyal radio dilanjutkan ke NOC system VSAT (NOC=Network Operation Center)  dan NOC mengambil situs web yang diminta dari web server di backbone Internet America Serikat.

3)      Selanjutnya siklus berjalan terbalik arah prosesnya   hingga web yang diminta dapat tampil di computer pengguna akhir . Semua terjadi dalam waktu kurang dari 700 millidetik.

Setiap pengguna akhir saling berhubungan dengan stasiun hub melalui satelit, membentuk topologi bintang.

Gambar 4, akses Internet VSAT

2)pada telepon satelit

Komunikasi telepon satelit bekerja sangat baik bila Anda bepergian ke luar komunikasi darat dan seluler atau jika komunikasi darat dan selula atau terganggu.

Penggunaan telepon satelit harus di luar gedung ataupun di tempat terbuka dimana terbentuk line of sight dengan satelit di luar angkasa. 

     

Cara terbaik untuk berkomunikasi ketika link terestrial telah gagal adalah dengan  membuat kelompok komunikasi. Komunikasi kelompok Anda  perlu memiliki layanan telepon satelit yang sama untuk sepenuhnya berkomunikasi satu sama lain. Yang paling populer penyedia layanan telepon satelit Globalstar dan Iridium. Komunikasi kelompok Anda akan perlu untuk memilih operator telepon satelit yang sama

Telepon satelit bukan  hanya sebagai pengguna akhir tetapi juga sebagai terminal yang langsung terhubung ke satelit.

Cara kerja Telepon satelit: 
1.Penelepon memasukkan nomor tujuan lalu tekan tanda kirim,  maka antenna telepon akan menemukan satelit terdekat dengan telepon pengirim dan mengirimkan panggilan.  Satelit terdekat menerima data panggilan  
2.lalu mengirimkannya ke stasiun gateway  terdekatnya,  gateway mencoba untuk meneruskan panggilan melalui  jaringan telepon yang ada, 
3.dalam hal ini  apabila jika tidak mampu melacak nomor tujuan(si penerima panggilan) maka gateway akan mengirimkan data panggilan tersebut ke satelit lainnya yang terdekat ke arah  nomor tujuan(penerima panggilan.

  4.Satelit lain tersebut akan mengirimkan panggilan ke stasiun gateway terdekatnya. Hal ini bisa\ terjadi berulang kali tergantung jarak antara si pemanggil dengan si penerima.   
  5.Satelit lain tersebut melakukan penerusan panggilan hingga ditemukan stasiun gateway  yang dapat menyampaikan panggilan ke si penerima yang di tuju.

Gamabr 5, Cara kerja telepon satelit

Terima kasih..