Ibrahim Rahmat: Perbandingan Satelit dan Komputer Sebagai Server

Satelit

Satelit merupakan sebuah benda diangkasa yang berputar mengikuti rotasi bumi. Satelit dapat dibedakan berdasarkan bentuk dan keguaananya seperti: satelit cuaca, satelit komonikasi, satelit iptek dan satelit militer.

Untuk dapat beroperasi satelit diluncurkan ke orbitnya dengan bantuan roket. Negara -negara maju seperti Amerika Serikat, Rusia, Perancis dan belakangan Cina, telah memiliki stasiun untuk melontarkan satelit ke orbitnya.

Posisi satelit pada orbitnya ada tiga macam, yaitu

Low Earth Orbit (LEO): 500-2.000 km di atas permukaan bumi.
Medium Earth Orbit (MEO): 8.000-20.000 km di atas permukaan bumi.
Geosynchronous Orbit (GEO): 35.786 km di atas permukaan bumi.

Seluruh pergerakan satelit dipantau dari bumi atau yang lebih dikenal dengan stasiun pengendali. Cara kerja dari satelit yaitu dengan cara uplink dan downlink. Uplink yaitu transmisi yang dikirim dari bumi ke satelit, sedangkan downlink yaitu transmisi dari satelit ke stasiun bumi.

Komunikasi satelit pada dasarnya berfungsi sebagai repeater di langit. Satelit juga menggunakan transponders, yaitu sebuah alat untuk memungkinkan terjadinya komunikasi 2 arah.

Umumnya komunikasi satelit menggunakan banyak tranponders. Contohnya Intelsat VIII menggunkan 44 transponders dapat mengakomodir 22.500 telepon sirkuit dan 3 channel TV, pada masa sekarang ini sampai bisa mengakomodir komunikasi di Asia dan Afrika.

Antena satelit sangat penting peranannya dalam jaringan komunikasi satelit. Karena benda yang ini berfungsi sebagai penerima transimisi di setiap kawasan di dunia. Sedangkan satellite spacing (penempatan satelit) digunakan agar dalam melakukan transmisi lebih mudah berdasarkan kawasannya.

Sedangkan power system yang digunakan oleh satelit diperoleh melalui sinar matahari yang diubah ke bentuk listrik yang menggunakan Sel surya (Solar cells). Selain itu, satelit juga dilengkapi dengan sumber tenaga yang berdurasi 12 tahun yang merupakan bahan bakarnya agar dapat beroperasi.

Cara Kerja Satelit

Cara kerja satelit secara sistem konvensional yaitu dengan mengirimkan sinyal dari komputer dan direlay oleh satelit tanpa dilakukan pemrosesan dalam satelit.

Komponen dasar dari transmisi satelit adalah :

1. Satelit Bumi => digunakan untuk mengirim dan menerima data.

2. Satelit (transponder)

Cara Kerja Komputer Sebagai Server

Komputer server merupakan sebuah komputer yang menyediakan pelayanan atau service tertentu yang berjalan di jaringan, baik jaringan internet ataupun intranet. Komputer server umumnya beroprasi 24 jam non stop.

Cara kerja komputer server sedikit berbeda dengan satelit. komputer server bekerja dengan menyediakan informasi berbentuk sistem database yang kemudian bisa diakses oleh komputer client. Komputer Server hanya menyediakan informasi untuk diakses tanpa bisa menerima informasi dari client. Dibutuhkan kapasitas memory yang sangat besar oleh Server untuk menyimpan data.

Cara Kerja Transmisi Data

Cara kerja transmisi data melalui satelit dengan memperhatikan komponen yaitu satelit menerima sinyal dari satelit bumi (up-link) kemudian memperkuat sinyal, mengubah frekuensi dan mentransmisikan kembali data ke stasiun bumi penerima yang lain (down-link).

Standarisasi Orbit Satelit

Banyak satelit dikategorikan atas ketinggian orbitnya, meskipun sebuah satelit bisa mengorbit dengan ketinggian berapa pun.

Orbit Rendah (Low Earth Orbit, LEO): 300 – 1500km di atas permukaan bumi.
Orbit Menengah (Medium Earth Orbit, MEO): 1500 – 36000 km.
Orbit Geosinkron (Geosynchronous Orbit, GSO): sekitar 36000 km di atas permukaan Bumi.
Orbit Geostasioner (Geostationary Orbit, GEO): 35790 km di atas permukaan Bumi.
Orbit Tinggi (High Earth Orbit, HEO): di atas 36000 km.

Orbit berikut adalah orbit khusus yang juga digunakan untuk mengkategorikan satelit:

Orbit Molniya , orbit satelit dengan perioda orbit 12 jam dan inklinasi sekitar 63°.
Orbit Sunsynchronous , orbit satelit dengan inklinasi dan tinggi tertentu yang selalu melintas ekuator pada jam lokal yang sama.
Orbit Polar , orbit satelit yang melintasi kutub

Orbit Stasioner

LEO (Low Earth Orbit)

Satelit jenis LEO merupakan satelit yang mempunyai ketinggian 320 – 800 km di atas permukaan bumi. Karena orbit mereka yang sangat dekat dengan bumi, satelit LEO harus mempunyai kecepatan yang sangat tinggi supaya tidak terlempar ke atmosfer. Kecepatan edar satelit LEO mencapai 27.359 Km/h untuk mengitari bumi dalam waktu 90 menit. Delay Time LEO sebesar 10 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)

Aplikasi dari satelit jenis LEO ini biasanya dipakai pada sistem Remote Sensing dan Peramalan Cuaca karena jarak mereka dengan permukaan bumi yang tidak terlalu jauh. Pada masa sekarang satelit LEO yang mengorbit digunakan untuk aplikasi komunikasi selular. Karena jarak yang tidak terlalu jauh dan biaya yang murah, satelit LEO sangat banyak diluncurkan untuk berbagai macam aplikasi. Akibatnya bahwa jumlah satelit LEO sudah sangat padat, tercatat sekarang ada 8000 lebih satelit yang mengitari bumi pada orbit LEO. Satelit pada lingkaran low earth orbit ditempakan sekita 161 hingga 483 km dari permukaan bumi. Karena sifatnya yang terlalu dekat dengan permukaan bumi menyebabkan satelit ini akan bergerak sangat cepat untuk mencegah satelit tersebut terlempar keluar dari lintasan orbitnya. Satelit pada orbit ini akan bergerak sekitar 28163 km/jam. Satelit pada orbit ini dapat menyeselaikan satu putaran mengeliling bumi antara 30 menit hingga 1 jam. Satelit pada low orbit hanya dapa terlihat oleh station bumi sekitar 10 menit.

Kelebihan LEO antara lain

Latency atau delay rendah.
Daerah lintang terbesar terdapat pada kutub utara dan selatan.
Path loss kecil.
Mudah diaplikasikan pada frekuensi reuse yang lebih besar.
Pengendalian pada stasiun bumi berdaya kecil.

Kekurangan LEO

Jumlah satelit banyak ( 50-70 satelit).
Tidak efektif untuk cakupan nasional atau regional
Luas cakupan daerah kecil.
Karena kebutuhan jumlah satelit banyak, biaya peluncuran untuk menyebarkan mahal.
Sulit dalam peluncuran dan mengoperasian karena jumlah satelit banyak.
Lifetime orbital jauh lebih pendek daripada GEO dan MEO karena degradasi orbital.

Karakteristik LEO

Tinggi orbit: 200 – 3000 km, diatas permukaan bumi
Periode Orbit: 1.5 jam
Kecepatan putar: 27.000 km/jam
Waktu Tampak:
Delay Time: 10 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)
Jumlah Satelit: 50 (Global Coverage)
Penggunaan: Satelit Citra, Cuaca, Mata-mata, sistem telekomunikasi bergerak (mobile) contohnya satelit Iridium dan Global Star.

MEO (Medium Earth Orbit)

Satelit pada orbit ini merupakan satelit yang mempunyai ketinggian di atas 10000 km dengan aplikasi dan jenis yang sama seperti orbit LEO. Namun karena jarak yang sudah cukup jauh jumlah satelit pada orbit MEO tidaklah sebanyak satelit pada orbit LEO. Satelit jenis MEO ini mempunyai delay sebesar 60 – 80 ms. MEO, Medium Earth Orbit Satelit dengan ketinggian orbit menengah dengan ketinggian 9656 km hingga 19312 km dari permukaan bumi. Pada orbit ini satelit dapat terlihat oleh stasiun bumi lebih lama sekitar 2 jam atau lebih. Dan waktu yang diperlukan untuk menyeleseaikan satu putaran mengitari bumi adalah 2 jam hingga 4 jam.

Kelebihan MEO, antara lain

Latency atau delay lebih rendah daripada GEO (tetapi lebih besar dari LEO).
Penggunaan frekuensi reuse lebih baik dibanding dengan GEO (tetapi kurang dari LEO)
Sedikit satelit untuk menyebarkan dan mengoperasikan dan lebih murah daripada sistem LEO (tapi lebih mahal dibandingkan dengan GEO).
Lifetime satelit pada orbit MEO lebih lama dari sistem LEO (tetapi kurang dari GEO).

Kekurangan MEO, antar lain

Jumlah satelit yang dibutuhkan lebih banyak dibandingkan GEO.
Karena lebih banyak jumlahya, maka biaya peluncuran lebih mahal daripada GEO.
Antena pengendalinya umumnya lebih mahal dan kompleks.
Cakupan daerah sempit (yaitu: lautan, padang pasir, hutan)

Karakteristik MEO antara lain

Tinggi orbit: sekitar 6.000 – 12.000 km, diatas permukaan bumi
Periode Orbit: 5 – 12 jam
Kecepatan putar: 19.000 km/jam
Waktu Tampak: 2 – 4 jam per hari
Delay Time: 80 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)
Jumlah Satelit: 10 – 12 (Global Coverage)
Penggunaan: Satelit Citra, Cuaca, Mata-mata, sistem telekomunikasi bergerak (mobile) misalnya satelit Oddysey dan ICO.

GEO ( Geostationery Earth Orbit)

Satelit GEO merupakan sebuah satelit yang ditempatkan dalam orbit yang posisinya tetap dengan posisi suatu titik di bumi. Karena mempunyai posisi yang tetap maka waktu edarnyapun sama dengan waktu rotasi bumi. Posisi orbit satelit GEO sejajar dengan garis khatulistiwa atau mempunyai titik lintang nol derajat.

Sebuah orbit geostasioner, atau Geostationary Earth Orbit (GEO), adalah orbit lingkaran yang berada 35.786 km (22.236 mil) di atas ekuator Bumi dan mengikuti arah rotasi bumi. Sebuah objek yang berada pada orbit ini akan memiliki periode orbit sama dengan periode rotasi Bumi, sehingga terlihat tak bergerak, pada posisi tetap di langit, bagi pengamat di bumi. Satelit komunikasi dan satelit cuaca sering diorbitkan pada orbit geostasioner, sehingga antena satelit yang berkomunikasi dengannya tidak harus berpindah untuk melacaknya, tetapi dapat menunjuk secara permanen pada posisi di langit di mana mereka berada. Sebuah orbit geostasioner adalah satu tipe orbit geosynchronous.

Gagasan tentang sebuah satelit geosynchronous untuk tujuan komunikasi pertama kali diterbitkan pada tahun1928 oleh Herman Potocnik. Ide orbit geostasioner pertama kali disebarkan pada skala luas dalam sebuah makalah tahun 1945 berjudul “Extra-Terrestrial Relay – Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?” oleh penulis ilmu pengetahuan fiksi dari Inggris, Arthur C. Clarke, yang diterbitkan di majalah Dunia Wireless. Orbit, yang Clarke gambarkan sebagai orbit yang berguna untuk siaran dan relay komunikasi satelit, kadang-kadang disebut Orbit Clarke. Demikian pula, Sabuk Clarke adalah bagian dari ruang sekitar 35.786 km (22.000 mil) di atas permukaan laut, pada bidang Khatulistiwa, di mana geostasioner orbit dapat diimplementasikan. Orbit Clarke ini sekitar 265.000 km (165.000 mil) panjangnya.

Satelit GEO mempunyai jarak sebesar 35786 Km dari permukaan bumi. Keuntungan satelit orbit GEO ini salah satunya adalah dalam mentracking antena pengendalian dari suatu stasion bumi tidak perlu mengikuti pergerakan satelit karena satelit tersebut sama periodenya dengan rotasi bumi. Bandingkan dengan tracking antena pada satelit LEO yang harus mengikuti pergerakan satelitnya yang tidak sama dengan periode bumi berputar. Kerugian dari satelit orbit GEO adalah karena jarak yang sangat jauh dari permukaan bumi maka daya pancar sinyal haruslah tinggi dan sering terjadi delay yang cukup signifikan. Cakupan satelit GEO pun sebenarnya tidak mencakup semua posisi di permukaan bumi. Lokasi yang berada di kutub utara dan selatan tidak dapat terjangkau dengan menggunakan satelit GEO karena foot printnya yang terbatas.

Kelebihan GEO

Stasiun pengendali tidak harus setiap saat melakukan track terhadap satelit.
Hanya beberapa satelit cukup meng-cover seluruh lapisan bumi.
Maksimal lifetime 15 tahun atau lebih.

Kekurangan GEO

Delai propagasi yang cukup besar, berkisar antara 250 milidetik.
Proses peluncuran satelit mahal karena berada pada orbit yang jauh. Antena penerima pada stasiun bumi harus berdiameter besar agar dapat menangkap sinyal/frekuensi yang dipancarkan.

Karakteristik GEO

Tinggi orbit: sekitar 35.800 km, di atas permukaan bumi
Periode Orbit: 24 jam
Kecepatan putar: 11.000 km/jam,
Waktu Tampak: Selalu tampak ( karena kecepatan putar satelit sama dengan kecepatan putar bumi
Delay Time: 250 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)
Jumlah Satelit: 3 (Global Coverage)
Penggunaan: Banyak digunakan oleh satelit untuk sistem telekomunikasi tetap, seperti Palapa, Intelsat, Asiasat, dll.