Satellite based system

Apa itu satellite?
 Satelit adalah benda yang mengorbit benda lain
dengan periode revolusi dan rotasi tertentu.
 Satelit ada 2 tipe yaitu aktif dan pasif :
 Satelit aktif memiliki kemampuan untuk
menerima dan mengirimkan kembali sinyal yang
di dapat ke bumi.
 Satelit pasif hanya berfungsi sebagai pemantul
saja.
Satelit Komunikasi ??
 Satelit komunikasi adalah sebuah satelit buatan yang
ditempatkan di angkasa dengan tujuan telekomunikasi
menggunakan radio pada frekuensi gelombang mikro.
 Satelit komunikasi di desain untuk menerima sinyal dari
stasiun pengirim di bumi dan mengirimkannya ke stasiun
penerima yang terletak dimana pun.
 Kebanyakan satelit komunikasi menggunakan orbit
geosinkron atau orbit geostasioner, meskipun beberapa
tipe terbaru menggunakan satelit pengorbit Bumi rendah
Definisi Satelit ??

Satelit merupakan alat elektronik yang mengorbit di bumi
dan mampu bertahan sendiri.

Dapat diartikan sebagai repeater yang berfungsi untuk
menerima signal gelombang microwave dari stasiun bumi,
ditranslasikan frekuensinya, kemuadian diperkuat untuk
dipancarkan kembali ke arah bumi sesuai dengan
coverage-nya yang merupakan lokasi stasiun bumi tujuan
atau penerima.
Sistem Komunikasi Satelit
2 bagian penting yaitu space segment (bagian yang berada diangkasa)
dan ground segment (biasa disebut stasiun bumi).
Transponder
 Sebuah stasiun bumi memancarkan informasi ke satelit.
 Satelit ini berisi penerima yang mengambil sinyal yang
ditransmisikan, menguatkan, dan menerjemahkannya
pada frekuensi lain.
 Sinyal pada frekuensi baru kemudian dipancarkan kembali
ke stasiun penerima di bumi kembali.
 Kombinasi pemancar-penerima di satelit dikenal sebagai
transponder.
Satellite Systems
Komponen Dasar Link Satelit
Classification
 Cakupan wilayah: Global, regional, nasional
 Jenis layanan:
 Fixed service satellite (FSS) = Layanan Satelit u/ radio
 Broadcast service satellite (BSS) = Layanan satelit u/ TV
 Mobile service satellite (MSS) = Layanan satelit u/ handphone
 Umum penggunaan
Komersial, militer, amatir, eksperimental
Orbits
Orbit Satelit :
 Orbit Satelit Khatulistiwa
 Orbit Satelit memiliki kecenderungan miring
 Oorbit Satelit Kutub
 Tapak Satelit adalah sinyal satelit dari satu satelit memiliki area
sinyal dan orbit tertentu
Categories
 Satellite categories
 GEO (Geosynchronous Earth Orbit)
 MEO (Medium-Earth Orbit)
 LEO (Low-earth orbit)
Keunggulan Komunikasi Satelit
 Cakupan yang luas: satu Negara, region, ataupun satu
benua
 Bandwidth yang tersedia cukup lebar
 Independen dari infrastruktur terrestrial
 Layanan mobile/wireless yang independen terhadap
lokasi
Kelemahan Komunikasi Satelit

Delay propagasi besar

Rentan terhadap pengaruh atmosfer

Biaya komunikasi untuk jarak pendek maupun
jauh relative sama

Hanya ekonomis jika jumlah user besar dan
kapasitas digunakan secara intensif
Sample system
Mobile Communication and Mobile Computing
Basics (1)
• satellites describe elliptical or circular orbit around the
earth
• distance to the earth remains constant:
FG  m  g R / r 
2
 m  r   FZ (1)
2
FG - Appeal of the Earth
FZ - Centrifugal force
m
- Mass of the satellite
R
- Earth radius, 6.370km
- Distance of the satellite to the Earth’s center
r
g
ω
f
- Grounding acceleration, g = 9,81 m/s2
- Angular frequency:   2    f , T  1 / f  2   / 
- Cycle frequency of the satellite
16
Mobile Communication and Mobile Computing
Satellite system classes
GEO (Geostationary Earth Orbit)
ca. 36 000 km
MEO (Medium Earth Orbit)
ca. 6000 - 12 000 km
HEO (Highly Elliptical Orbit)
LEO (Low Earth Orbit)
ca. 500 - 1500 km
Van-Allen-belts
2000 - 6000 km
15 000 - 30 000 km
(no satellite use possible)
17
Mobile Communication and Mobile Computing
Elevation
19
Mobile Communication and Mobile Computing
Geostationary Satellite systems
Principle:
Satellit
Base for Inmarsat
Uplink
•
•
•
•
Downlink
Constant position to the Earth, 3 satellites cover complete earth (with
the exception of the polar caps), satellites move synchronously to the
Earth
Simple solution, however large distance (36000 km), therefore high
signal propagation delay, long life time of the satellites: ~ 15 years
low data rates, large transmission power required
problems:
– on the other side of the 60th degree of latitude reception problems
(elevation)
– because of a high transmission power unfavorable for mobile telephones
– signal propagation delay too high (0.25 s)
20
Mobile Communication and Mobile Computing
21
KONSTELASI SATELIT
Untuk cakupan global
biasanya dibutuhkan banyak
satelit yang ditempatkan
dalam beberapa bidang
orbit, dan spasi antar satelit
ditentukan
Mobile Communication and Mobile Computing
23
Mobile Communication and Mobile Computing
LEO- Systems
• non-stationary satellites (LEO - Low Earth Orbit)
• distance to the earth ~ 500 - 2000 km
• shorter signal runtimes (5-10 ms), lower transmission power of
the mobile stations sufficing
• however more satellites necessary, frequent handover between
satellites, approximately all 10 min.
• examples: Teledesic, Globalstar
• only low transmission power necessary, suitable for mobile
phone networks
• Disadvantages:
– large number is necessary (50 - 200, or more)
– fast handovers within satellites are necessary
– short life time of the satellites because of atmospheric friction (5-8
years)
24
Mobile Communication and Mobile Computing
MEO- Systems
• ~ 10000km, lower number of satellites necessary : ~12
• slow movement: handover between satellites is hardly
necessary
• cycle duration: 6h
• high elevation enables coverage large, highly-populated
areas
• Problems:
– signal propagation delay: 70 to 80 ms
– higher transmission power is necessary
– special antennas for small cells are necessary
25
Mobile Communication and Mobile Computing
MEO- Systems
• ~ 10000km, lower number of satellites necessary : ~12
• slow movement: handover between satellites is hardly
necessary
• cycle duration: 6h
• high elevation enables coverage large, highly-populated
areas
• Problems:
– signal propagation delay: 70 to 80 ms
– higher transmission power is necessary
– special antennas for small cells are necessary
26
Mobile Communication and Mobile Computing
Examples of satellite-based systems
Satellites
Height
Data rate
Teledesic (planned)
288 (?)
~ 700 km
64 Mbit/s 
2 / 64 Mbit/s 
Iridium
66 (+6)
~ 780 km
2,4 / 4,8 kbit/s
Globalstar
48 (+4)
~ 1400 km
9,6 kbit/s
ICO
10 (+2)
~ 10 000 km
4,8 kbit/s
Inmarsat
5
geostationary 2,4 kbit/s
Orbcomm
35
LEO-stationary 57,6 kbit/s
Globalstar can transfer bi-directionally up to 144 Kbit/s, through
combination of channels
Orbcomm - first commercial LEO–service worldwide
http://Globalstar.com/
27
Mobile Communication and Mobile Computing
Comparison of satellite-based systems
Satellite-based
system
GEO
MEO
LEO
Distance, km
r = 35.786 km
r-R=6000 –
12000 km
r-R= 500 – 2000 km
Cycle duration, T
24 h
6h
95 – 120 min
Signal propagation
delay, t
0.25 s
70-80 ms
10 ms
Transmission power,
W
10
5
1
Use examples
Numerous systems, approx.
2000:
•Sputnik (1957)
•Intelsat 1-3 (1965, 1967, 1969)
•Marisat (1976)
•Inmarsat-A (1982)
•Inmarsat-C (1988)
ICO 10+2
•Iridium (bankrupt,
2000) 66+6
•Globalstar, 48+4/ 144
kBit/s
•Teledesic (2003),
288/ 2-64 MBit/s
• Orbcomm, 35
Data rate, kBit/s
0.1 – 1
10
1 – 64000
Life time, years
15
10
5-8
28
Alokasi Spektrum
Any Questions