IX. DASAR KOMUNIKASI MICROWAVE / GELOMBANG MIKRO
IX.1 PENGERTIAN UMUM Frekuensi gelombang radio (RF) sebagaimana dibahas pada bab terdahulu punya alokasi mulai dari VHF s/d. EHF. Daerah frekuensi 30 MHz ( VHF,UHF, SHF dan EHF) biasa disebut sebagai gelombang mikro ( microwave), sehingga komunikasi yang menggunakan frekuensi dalam alokasi ini lebih dikenal dengn komunikasi gelombang mikro. Adapun keuntungan komunikasi dengan gelombang mikro ini antara lain : 1. Pemakaian frekuensi tidak perlu berebutan disebabkan alokasinya yang cukup luas. 2. Dapat menampung kanal yang sangat banyak, ekivalen dengan ribuan kanal telepon ataupun puluhan kanal TV 3. Dimensi antena relatif kecil 4. Hubungan lebih reliable dalam arti punya keandalan yang relatif tinggi, karena tidak tergantung kepada cuaca ataupun musim. Berdasarkan propagasi dari gelombangnya maka komunikasi gelombang mikro ini punya 2 klasifikasi, yakni : 1. Komunikasi Teresterial : Repeater berada dipermukaan bumi 2. Komunikasi Satelit : Repeater berada diruang angkasa. IX.2 KOMUNIKASI TERESTERIAL Horizon bumi A
a.
B
C
D 60km
E
Q
b. P
R
Gbr.IX.1: Konsep perambatan gelomang dalam komunikasi teresterial a. Tanpa stasiun antara / relay station b. Dengan stasiun antara / relay station IX-1
Karena mekanisme perambatan gelombang mikro menggunakan Space Wave yang bersifat line of sight (sesuai garis pandang), dan karena bumi mempunyai permukaan yang melengkung, maka jarak jangkau komunikasi ini adalah sangat terbatas. Dari Gbr.IX-1a terlihat bahwa pd kontur rata dan tinggi antena A,B,C,D(25m) serta D(50m), maka: A-B bisa berkomunikasi, masing-masing dengan tinggi antena 25 m A-D, C-B dan C-D tidak dapat berkomunikasi, masing-masing ketinggian antena 25 m. A-E dapat berkomunikasi, tetapi ketinggian antena di E hrs > 25 m. Untuk kontur rata dan ketinggian antena 25m, jangkauan maksimum dari komunikasi teresterial hanyalah 60 km. Dari Gbr.IX-1b terlihat bahwa untuk jarak > 60 km, hubungan komunikasi sudah tidak dapat dilaksanakan lagi disebabkan adanya horizon bumi. Dengan demikian untuk hubungan jarak jauh tegantung jaraknya, dibutuhkan sejumlah stasiun antara (relay station). IX.3 KOMUNIKASI SATELIT IX.3.1 PERSYARATAN KOMUNIKASI SATELIT
BULAN BUMI
a.
MATAHARI
M2 R
F1 F2
b.
h M1
Gbr.IX-2: Konsep dasar komunikasi satelit: a. Orbit matahari, bumi dan satelit b. Bumi dan satelit sebagai 2 partikel yg saling tarik menarik
IX-2
Bila mendengar Sistem Komunikasi Satelit, pertanyaan yang pertama muncul tentu adalah, bagaimana caranya agar suatu satelit dapat berputar pada orbitnya tanpa jatuh ke bumi. Bumi dan satelit dapat dianggap sebagai 2 partikel yang saling tarik menarik satu sama lain, sesuai dengan hukum gaya tarik menarik antara 2 massa yg besarnya dapat dinyatakan sebagai berikut: F1 = k m1 m2 / ( R+h )2 ………………………………………..
IX-1
dimana: F1 = gaya tarik menarik k = konstanta Gauss = 0,01720209895 m1 = massa bumi m2 = massa satelit R = radius bumi h = tinggi satelit dari permukaan bumi Agar supaya satelit dapat berputar terus pada orbitnya tanpa jatuh kebumi, maka harus ada satu gaya lain yang bekerja pada satelit, sehingga terjadi keseimbangan antara gaya tarik menarik F1 dan gaya tersebut, yakni gaya sentrifugal yang besarnya adalah : F2 = m2 v 2 / ( R+h )
………………………………………..…..
IX-2
dimana: F2 = gaya sentrifugal m2 = massa satelit v = kecepatan satelit mengelilingi bumi R = radius bumi h = tinggi satelit dari permukaan bumi Karena terjadi keseimbangan antara gaya F1 dan gaya F2 , maka: . k m1 m2 / ( R+h )2 = m2 v 2 / ( R+h ) v = { k m1 / ( R+h ) } 1/2
………………………….………...….. IX-3
Periode untuk satu putaran orbit satelit adalah panjang lintasan satelit, dalam hal ini adalah keliling lingkaran dengan jari-jari (R+h) dibagi dengan kecepatan gerak satelit v.
IX-3
Secara matematis: T = 2 (R+h) / v sehingga : v = 2 (R+h) / T
…..…….………...….. IX-4
dimana : T = periode waktu untuk satu putaran orbit satelit S = 2 (R+h) = panjang lintasan orbit satelit v = kecepatan satelit mengelilingi bumi Dari pers.IX-3 dan IX-4 diperoleh : { k m1 / ( R+h ) = { 2 (R+h) / T } 2 k m1 = 4 2 (R+h) 3 / T 2 (R+h) 3 = 4 2 / T 2 k m1 (R+h) = { 4 2 / T 2 k m1 } h = { 4 2 / T 2 k m1 }
1/3
1/3
- R ….……………...…….………...….. IX-5
Apabila: T = periode waktu untuk satu putaran orbit satelit = 24 jam k m1 = 5,17 10 12 km3/jam2 R = jari-jari bumi = 6376 km h = tinggi orbit satelit dari permukaan bumi. Tentu saja perhitungan diatas amat disederhanakan. Tetapi sebenarnya oleh karena satelit bergerak pada orbitnya mengelilingi bumi, maka dapat diumpamakan sebagai partikel yang bergerak, sehingga dengan demikian harus tunduk kepada hukum Keppler. Artinya, satelit mungkin bergerak pada orbit yang berbentuk elips, hiperbola maupun parabola atau lingkaran sebagaimana pemisalan sederhana diatas. Persyaratan kedua yang harus dipenuhi oleh satelit komunikasi adalah , satelit harus mempunyai lIntasan yang sinkron, artinya periode waktu perputarannya mengelilingi bumi harus sama dengan rotasi bumi. Hal ini agar bila ditinjau dari suatu titik dipermukaan bumi, satelit seolah-olah konstan, tidak bergerak. Untuk itu periode T dari satelit haruslah 24 jam.
IX-4
Dengan memasukkan nilai parameter-parameter dlm pers.IX-5 diatas, akan diperoleh ketinggian h = 35.800 km. Artinya agar satelit geostationer terhadap bumi yakni punya posisi yg konstan dilihat dari permukaan bumi, maka haruslah ditempatkan pada ketinggian h = 35.800 km dari permukaan bumi.
IX.3.2 KONSEP KOMUNIKASI SATELIT
Medan
Jayapura
a.
b.
Gbr.IX-3: Komunikasi antara 2 Stasiun Bumi (Medan-Jayapura) a. Lintasan propagasi dengan satelit sebagai stasiun antara b. Contoh sederhana suatu stasiun bumi (relay station) Dalam bagan sederhana suatu sistim komunikasi satelit dapat diperlihatkan seperti Gbr.IX-3. Persyaratan line of sight bagi komunikasi gelombang mikro disini terpenuhi dengan baik. Terlihat bahwa untuk hubungan komunikasi antara 2 tempat yang masih “melihat” satelit hanya membutuhkan 1 stasiun antara, yaitu satelit tersebut. Pada gambar satelit dipakai sebagai relay untuk hubungan antara 2 stasiun bumi di Medan dan Jayapura. Apabila satelit digunakan untuk hubungan pembicaraan telepon, maka komuniksi satelit harus digabungkan dgn komunikasi teresterial sebagaimana Gbr.IX-4. Pada gambar terlihat bahwa pembicaraan dapat dilakukan oleh pelanggan telepon A dari sentral X dgn pelanggan telepon B dari sentral Y. Bila lintasan punya uplink – down link, maka komunikasi bersifat duplex.
IX-5
Pelanggan A(JKT)
GMD
GMD
Pelanggan B(MKS)
STO X
STO Y
Gbr.IX-4: Link transmisi jarak jauh antara pelanggan telepon A & B IX.3 PERBANDINGAN KOMUNIKASI TERESTERIAL DAN KOMUNIKASI SATELIT Bagaimanapun juga merencanakan / membuat suatu sistem senantiasa akan ditemukan kekurangan-kekurangannya disamping kelebihan-kelebihannya, bila dibandingkan dengan sistem yang telah ada, demikianpula halnya sistem komunikasi satelit bila dibandingkan dgn sistem komunikasi teresterial. KELEBIHAN SISTEM KOMUNIKASI SATELIT : 1. Panjang lintasan hampir tidak terpengaruh oleh letak / posisinya dipermukaan bumi yang berada dalam jangkauan satelit. Ketidak tergantungan pada jarak ini sangat penting dalam penentuan pentarifan. 2. Gangguan yang dialami sinyal diakibatkan oleh modulasi silang, distorsi amplituda / fasa, derau dan beberapa faktor lainnya relatif lebih kecil dibanding komunikasi teresterial. 3. Stasiun rele hanya satu dibandingkan komunikasi terestrial yang membutuhkan rele untuk setiap jarak 60 km. 4. Karena repeaternya hanya satu, maka pembangunan jaringan komunikasi satelit lebih cepat dibanding pembangunan jaringan komunikasi terestrial. 5. Sistem komunikasi satelit lebih fleksibel bagi perobahan posisi, cukup dengan memindahkan stasiun buminya saja. 6. SKSD lebih cocok dgn georaphy Indonesia yang berupa kepulauan. KEKURANGAN SISTEM KOMUNIKASI SATELIT : 1. Lintasan transmisi yang sangat panjang akan memungkinkan timbulnya echo, sehingga perencanaannya menjdi lebih sukar. 2. Risiko kegagalan peluncuran satelit masih tetap tinggi, hal mana terkait erat dengan investasi yang sangat besar. 3. Terputusnya komunikasi pada saat satelit, bumi dan matahari punya posisi yang segaris, walau hal ini tidak berlangsung lama. IX-6
