BAB IV LINK BUDGET ANALYSIS PADA JARINGAN KOMUNIKASI 4.1.
Tujuan Link Budget Analysis Tujuan dari perencanaan link budget analysis adalah untuk memperoleh
unjuk kerja transmisi yang baik dan efisien terhadap perangkat yang akan digunakan terutama daya SSPA dan diameter antena. Pada lintasan komunikasi satelit VSAT, unjuk kerja dipengaruhi oleh kemampuan transmisi daya satelit (lintasan bawah), propagasi atmosfir, temperatur derau dan parameter-parameter stasiun bumi. Perencanaan Link Budget Analysis terdiri dari 3 bagian utama, yaitu : stasiun bumi pengirim dan media lintasan ke atas, satelit, stasiun bumi penerima dan media lintasan ke bawah. Link Budget Analysis dilakukan pada salah satu pelanggan SBU PT. Metrasat, yaitu PT. Telkom di stasiun bumi Bogor dan stasiun bumi Timika. Konfigurasi jaringan VSAT secara lengkap dilihat pada gambar 4.1
56
57
Gambar 4.1 Konfigurasi Link Bogor - Timika
58
4.2.
Perhitungan Link Budget Perhitungan link budget akan mengambil salah satu pelanggan SBU PT.
Metrasat, yaitu PT. Telkom di stasiun bumi Bogor dan stasiun bumi Timika. Adapun parameter data-datanya sebagai berikut: Tabel 4.1 Parameter ruas angkasa
Parameter Nama Satelit Lokasi Orbit Nomor Transponder Transponder Attenuation EIRP Saturasi Densitas Fluks Saturasi G/T OBOAGG IBOAGG Frekuensi Uplink Frekuensi Downlink Lebar Pita Transponder
Bogor Apstar VI 134 C18B
Timika Apstar VI 134 C18B
15.0 40.34
15.0 37.90
-88.43 0.34 3.00 6.00 6565.00 3540.00
-84.48 -3.61 3.00 6.00 6565.00 3540.00
36.00
36.00
Satuan 0
BT
dB dBi dBW/m2 dB/0K dB dB MHz MHz MHz
Tabel 4.2 Parameter stasiun bumi
Parameter Diameter Antena Longitude Latitude Efisiensi Antena Lrain Uplink Lrain Downlink HPA to Feed waveguide loss (dB) Power HPA Tipe Tracking Tipe HPA
Bogor 4.50 106.80 -6.59 60.00 2.34 0.20
Timika 5.00 136.30 -4.30 60.00 1.51 0.13
1.00 70.79 Fixed SSPA
1.00 15.85 Fixed SSPA
Satuan meter 0 BT 0 LU % dB dB dB Watt -
59
Tabel 4.3 Parameter Sinyal Pembawa
Parameter Kecepatan data Modulasi Kode FEC Tipikal BER EbNo yang diharapkan Frekuensi Pemancar Frekuensi Penerima Spectral Efficiency C/I Intermod Satellite C/I Adj Satelite C/I X-Polarization
Bogor 28000 16APSK 3/4 10-9
Timika 4000 16APSK 3/4 10-9
Satuan kbps -
6.6 6.55295 3.534815 2.89632
6.6 6.559815 3.52795 2.89632
dB GHz GHz -
22.00
22.00
dBc
28.00 30.00
28.00 30.00
dBc dBc
4.2.1. Perhitungan Pendahuluan 4.2.1.1.
Sudut Pandang Antena Sudut pandang antena dihitung menggunakan persamaan (2.33), (2.34), (2.34a) dan (2.34b) A. Azimuth a. Stasiun Bumi Bogor |θθ|
A’ = tan-1 (
θ
.
A’ = tan-1 (
.
| . |
) = tan-1 (
.
)
) = 77.410
Karena stasiun bumi terletak di selatan garis lintang dan di arah barat dari letak satelit, maka azimuth: A = A’ = 77.410 b. Stasiun Bumi Timika |θθ|
A’ = tan-1 (
θ
.
| . |
) = tan-1 (
A’ = tan-1 ( . ) = 28.200
.
)
60
Karena stasiun bumi terletak di selatan garis lintang dan di arah timur dari letak satelit, maka azimuth: A = 3600 - A’ = 3600 - 28.200 = 331.80 B. Elevasi a. Stasiun Bumi Bogor E =δ–γ
γ = cos-1 {cos θi x cos |θs – θL|} γ = cos-1 {cos 6.590 x cos |1340 – 106.80|} γ = cos-1 {cos 6.590 x cos 27.20} γ = 27.9280 δ = tan-1 δ = tan-1
θ |θ – θ!| " # γ
. . . " # .
δ = 85.3310 E = δ – γ = 85.331 0 - 27.9280 = 57.4030 b. Stasiun Bumi Timika E =δ–γ
γ = cos-1 {cos θi x cos |θs – θL|} γ = cos-1 {cos 4.30 x cos |1340 – 136.30|} γ = cos-1 {cos 4.30 x cos 2.30} γ = 4.8750 δ = tan-1 δ = tan-1
θ |θ – θ!| " # γ
. . . " # .
61
δ = 89.7190 c. E = δ – γ = 89.7190 - 4.8750 = 84.840
4.2.1.2.
Jarak Stasiun Bumi ke Satelit Jarak stasiun bumi ke satelit dapat dihitung dengan mengunakan persamaan (2.36). d2 = [(Re + H)2+Re2–2xRex(Re+H)xsin{E + sin-1 (
%$cos E)}]
d2 Bogor = [(6378.14 + 35786.4)2 + (6.3802) – 2 x 6.378.14 x .
(6378.14+35786.4) x sin{57.4+sin-1( . cos (57.4)}] d Bogor = 36688.43 km d2 Timika = [(6378.14 + 35786.4)2 + (6.3802) – 2 x 6.378.14 x (6378.14+35786.4) x sin{84.26+sin-1(
.
.
cos (84.26)}]
d Timika = 35814.89 km 4.2.1.3.
Antena Gain Penguatan antena dapat dihitung menggunakan rumus pada persamaan (2.32). π
G = 20 log (
) + 20 log (f) [GHz] + 20 log (d) [m] + 10 log (η)
Penguatan antena untuk stasiun bumi Bogor π
Guplink =20 log (
)+20 log (6.55295)+20 log (4.5)+10 log (0.6)
Guplink = 47.58 dBi π
GDownlink =20 log(
)+20 log(3.53481)+20 log(4.5)+10 log(0.6)
GDownlink = 42.21 dBi Penguatan antena untuk stasiun bumi Timika π
Guplink =20 log (
)+20 log (6.55981)+20 log (5)+10 log (0.6)
62
Guplink = 48.50 dBi π
GDownlink =20 log(
)+20 log(3.52795)+20 log(5)+10 log(0.6)
GDownlink = 43.11 dBi 4.2.1.4.
Redaman Ruang Bebas Redaman ruang bebas dihitung dengan persamaan (2.28) FSL = 92.4 dB + 20 log d[km] + 20 log f[GHz] Redaman ruang bebas untuk stasiun bumi Bogor FSLUp = 92.4 + 20 log (36688.43) + 20 log (6.55295) FSLUp = 200.06 dB FSLDn = 92.4 + 20 log (36688.43) + 20 log (3.534815) FSLDn = 194.7 dB Redaman ruang bebas untuk stasiun bumi Timika FSLUp = 92.4 + 20 log (35814.89) + 20 log (6.559815) FSLUp = 199.86 dB FSLDn = 92.4 + 20 log (35814.89) + 20 log (3.52795) FSLDn = 194.47 dB
4.2.1.5.
Pointing Error Antenna Menghitung Pointing Error Antena menggunakan persamaan (2.35) sebagai berikut: φ 2 ) [dB] dengan φ&
PE = 12 x (
φ
φ3 =
'(
= Error dari station keeping untuk Apstar VI yaitu 0,050; sehingga φ = (0.052 + 0.052)0,5= 0.07
63
. . .
PEUplink Bogor = 12 x (
) = 0.13 dB
. . .
PEDownlink Bogor = 12 x (
) = 0.038 dB
. .
PEUplink Timika = 12 x (
) = 0.161 dB
. .
PEDownlink Timika = 12 x (
4.2.1.6.
) = 0.047 dB
G/T Penerima G/T penerima dihitung menggunakan persamaan (2.7b). ) *
) *
) *
4.2.1.7.
*
= G - 10 log ( +,- + TF 11 3 ./0
./0
4+TLNA)
= 43.11 – 18.79 = 24.32 dB/oK
Bogor
Timika
= 42.21 – 18.20 = 24.01 dB/oK
Pemakaian Lebar Pita Pemakaian lebar pita
frekuensi dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan (2.40 s/d 2.43). (565 56
a) Symbol rate = "78659 :;; 8 #8< Berdasarkan tabel 2.x spectral efficiency untuk modulasi 16APSK dengan FEC ¾ yaitu 2.896 bps/Hz. Symbol rateBogor =
.
= 9667.44 ksps
Symbol rateTmk = . = 1381.06 ksps b) Transmission rate = symbol rate x m Indeks Modulasi untuk 16APSK yaitu 4.
64
TrBogor = 9667.44 x 4 = 38669.76 kbps TrTmk = 1381.06 x 4 = 5524.25 kbps c) BOCC = 1.15 x Symbol rate BOCC Bogor = 1.15 x 9667.44 = 11117.56 kHz BOCC Tmk= 1.15 x 1381.06 = 1588.22 kHz d) BAllocated = (1+ Roll off) x Symbol rate Roll off factor yang digunakan yaitu 25%. BAllocated-Bogor = (1 + 0.25) x 9667.44 = 12084.3 kHz BAllocated-Tmk = (1 + 0.25) x 1381.06 = 1726.33 kHz
4.2.2. Perhitungan di Stasiun Bumi Bogor 4.2.2.1.
EIRP Stasiun Bumi Bogor EIRP stasiun bumi Bogor pada saat memancarkan sinyal ke satelit dihitung mengggunakan persamaan (2.1). EIRPSB Bogor = 10 Log (PT) + (GT – IFL Loss) EIRPSB Bogor = 10 Log (70.79) + (47.58 – 1) = 65.08 dBW
4.2.2.2.
Power Flux Density (PFD) Power Flux Density pada saat transmit dari stasiun bumi Bogor ke satelit. PFD = EIRPSB Bogor – 10 log (4πd2) – PEUp Bogor – LRain Up Bogor PFD = 65.08 – 162.28 – 0.13 – 2.34 = -99.68 dBW/m2
65
4.2.2.3.
Input Back-Off (IBO) IBOCXR = SFD – PFD IBOCXR = -88.43 – (-99.68) IBOCXR = 11.25 dB
4.2.2.4.
Output Back-Off (OBO) OBOCXR = IBOCXR - (IBOAGG – OBOAGG) OBOCXR = 11.25 – (6 – 3) OBOCXR = 8.25 dB
4.2.2.5.
EIRP Satelit EIRP satelit saat memancarkan sinyal ke stasiun bumi Timika dihitung menggunakan persamaan (2.38). EIRPOP SAT = EIRPSATURASI SAT – OBOCXR EIRPOP SAT = 37.90 – 8.25 dB EIRPOP SAT = 29.65 dBW
4.2.2.6.
Kualitas Lintasan Kualitas lintasan berdasarkan persamaan (2.12a) sampai (2.12c) diperoleh
a) C/NUp= EIRPSB Bogor – FSLUp – LR Up – PEUp + G/TSAT – K –BOCC C/NUp = 65.08 – 200.06 – 2.34 – 0.13 + 0.34 + 228.6 – 10 log (11.12 x 106) C/NUp = 21.02 dB
66
b) C/NDn= EIRPop sat – FSLDn –LR Dn – PEDn+ G/T Timika– K - BOCC C/NDn = 29.65 – 194.47 – 0.13 – 0.047 + 24.32 + 228.6 – 10 log (11.12 x 106) C/NDn = 17.46 dB c) C/I IM
= 24 dB
d) C/I Up Adj
= 28 dB
e) C/I Dn Ad
= 28 dB
f) C/I Xpoll
= 30 dB
g) Total C/N yang diterima di stasiun bumi Timika C/NTotal =10 log (
=>
?@.? @B.CD ?C ?E ?E & A => A => A => A => A => A @ $ @ $ @ $ @ $ @ $ @
)
C/NTotal = 14.69 dB h) C/NoTotal pada stasiun bumi Timika dihitung menggunakan persamaan (2.14). C/NoTotal = C/NTotal - BOCC [dB] C/NoTotal = 14.69 - 10 log (11.12 x 106) C/NoTotal = 85.15 dB i) Eb/No di stasiun bumi Timika Eb/No = C/NoTotal – TrBogor [dB] Eb/No = 85.15 – 10 log (TrBogor) Eb/No = 85.15 – 10 log (38.67 x 106) Eb/No = 9.27 dB
67
4.2.3. Perhitungan di Stasiun Bumi Timika 4.2.3.1.
EIRP Stasiun Bumi Timika EIRP stasiun bumi Timika pada saat memancarkan sinyal ke satelit dihitung mengggunakan persamaan (2.1). EIRPSB Tmk = 10 Log (PT) + (GT – IFL Loss) EIRPSB Tmk = 10 Log (15.85) + (48.5 – 1) = 59.50 dBW
4.2.3.2.
Power Flux Density (PFD) Power Flux Density pada saat transmit dari stasiun bumi Timika ke satelit. PFD = EIRPSB Tmk – 10 log (4πd2) – PEUp Tmk – LRain Up Tmk PFD = 59.50 – 162.07 – 0.16 – 1.51 = -104.27 dB
4.2.3.3.
Input Back-Off (IBO) IBOCXR = SFD – PFD IBOCXR = -84.48 – (-104.27) IBOCXR = 19.79 dB
4.2.3.4.
Output Back-Off (OBO) OBOCXR = IBOCXR - (IBOAGG – OBOAGG) OBOCXR = 19.79 – (6 – 3) OBOCXR = 16.79 dB
68
4.2.3.5.
EIRP Satelit EIRP satelit saat memancarkan sinyal ke stasiun bumi Bogor dihitung menggunakan persamaan (2.38). EIRPOP SAT = EIRPSATURASI SAT – OBOCXR EIRPOP SAT = 40.34 – 16.79 EIRPOP SAT = 23.55 dBW
4.2.3.6.
Kualitas Lintasan Kualitas lintasan berdasarkan persamaan (2.12a) sampai (2.12c) diperoleh
a) C/NUp= EIRPSB Tmk–FSLUp–LRAIN Up – PEUp +G/TSAT –K – BOCC C/NUp = 59.50 – 199.86 – 1.23 – 0.16 + (-3.61) + 228.6 – 10 log (1.68 x 106) C/NUp = 20.95 dB b) C/NDn= EIRPopsat –FSLLDn–LRAIN Dn –PEDn+ G/TSBTmk– K - BOCC C/NDn = 23.55 – 194.7 – 0.14 – 0.038 + 24.01 + 228.6 – 10 log (1.68 x 106) C/NDn = 19.19 dB c) C/I IM
= 24 dB
d) C/I Up Adj
= 28 dB
e) C/I Dn Ad
= 28 dB
f) C/I Xpoll
= 30 dB
g) Total C/N yang diterima di stasiun bumi Bogor C/NTotal = 10 log(
G >@ F I H JK
G >@ G >@ G >@ G >@ G >@ $F I $F I $F I $F I $F I H LM N NO N JK PQR H LM PQR H SKTUU
)
69
C/NTotal =10 log (
=>
?.VW @V.@V ?C ?E ?E & A => A => A => A => A => A @ $ @ $ @ $ @ $ @ $ @
)
C/NTotal = 15.15 dB h) C/NoTotal pada stasiun bumi Bogor dihitung menggunakan persamaan (2.14). C/NoTotal = C/NTotal - BOCC [dB] C/NoTotal = 15.15 - 10 log (1.68 x 106) C/NoTotal = 77.16 dB i) Eb/No di stasiun bumi Bogor Eb/No = C/NoTotal – TrTmk [dB] Eb/No = 77.16 – 10 log (5.52 x 106) Eb/No = 9.74 dB Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh, stasiun bumi Bogor dengan daya HPA sebesar 70.79 [W] didapatkan Eb/No disisi stasiun bumi Timika sebesar 9.27 [dB]. Pada link sebaliknya yaitu stasiun bumi Timika dengan daya 15.85 [W] didapatkan Eb/No disisi stasiun bumi Bogor sebesar 9.74 [dB]. Hal ini memperlihatkan bahwa semakin besar data rate yang digunakan maka kebutuhan daya HPA juga semakin besar. Selain itu, dari hasil perhitungan diperoleh juga link margin untuk transmisi stasiun bumi Bogor – stasiun bumi Timika sebesar 2.67 dB. Pada link sebaliknya yaitu stasiun bumi Timika – stasiun bumi Bogor didapatkan link margin sebesar 3.14 dB.
70
4.2.4. Managemen Transponder Untuk mengetahui pemakaian power maupun bandwidth di transponder pada link SB Bogor – SB Timika ataupun sebaliknya maka perlu dilakukan perhitungan sebagai berikut: X5#YZ Y6[ "569 6 *75\5
% Pemakaian Bandwidth = = X5#YZ Y6[ "569 6 *Y 5 ) x 100% % Pemakaian Power = =
]^Z "569 6 *75\5
]^Z "569 6 *Y 5
) x 100%
Power Satelit tersedia = PowerEIRP Satelit Saturasi – OBOAGG` Pada Link SB Bogor – SB Timika % Pemakaian Bandwidth = =
. D D
) x 100% = 33.57 %
Power Satelit tersedia = 37.90 – 3 = 34.90 dBW = 3090.30 Watt Power Satelit terpakai = EIRPOP SAT = 29.65 dBW = 923 Watt
% Pemakaian Power = = . ) x 100% = 29.87 % Pada Link SB Timika – SB Bogor % Pemakaian Bandwidth = =
. D D
) x 100% = 4.8 %
Power Satelit tersedia = 40.34 – 3 = 37.34 dBw = 5420.01 Watt Power Satelit terpakai = EIRPOP SAT = 23.55 dBw = 226.72 Watt .
% Pemakaian Power = = . ) x 100% = 4.18 % Berdasarkan hasil perhitungan untuk link SB Bogor – SB Timika dan link SB Timika – SB Bogor didapatkan bahwa prosentase bandwidth lebih besar daripada prosentase power sehingga link dikatakan bandwidth limited.
71
4.3.
Monitor Perangkat Stasiun Bumi Bogor dan Timika Untuk menunjukkan hasil perhitungan link budget maka perlu dilakukan
pengambilan data monitor perangkat dilokasi Stasiun bumi Timika dan Bogor. Adapun monitor perangkat sebagai berikut:
Gambar 4.2 Monitor modem SB Bogor
Gambar 4.3 Monitor RFT SB Bogor
72
Gambar 4.4 Monitor modem SB Timika
Gambar 4.5 Monitor RFT SB Timika
Berdasarkan data perhitungan dan parameter perangkat dilokasi dapat disimpulkan dalam tabel sebagai berikut: Tabel 4.4 Data perhitungan dan monitor perangkat dilokasi No. 1 2
Link SB Bogor SB Timika
- SB Timika - SB Bogor
Eb/No (dB) Perhitungan 9.27 9.74
Monitor modem 10.2 11
