Komunikasi Satelit

Halaman ini membedah fisika dan teknik di balik sebuah link satelit: perjalanan sinyal naik-turun, anggaran daya yang menentukan hidup-matinya koneksi, modulasi, cara banyak pengguna berbagi satu transponder, dan — paling penting bagi network engineer — apa dampaknya terhadap TCP/IP.

Uplink dan downlink

• Uplink — dari stasiun bumi ke satelit.
• Downlink — dari satelit ke stasiun bumi.

Keduanya selalu memakai frekuensi berbeda (mis. Ku-band: uplink 14 GHz, downlink 11 GHz) supaya penerima satelit tidak tuli oleh pemancarnya sendiri. Pasangan frekuensi ini ditetapkan per band.

Di dalam satelit, transponder menerima uplink yang sudah sangat lemah, menggeser frekuensinya, menguatkannya (hingga ~10¹⁰ kali), lalu memancarkannya sebagai downlink. Satu satelit GEO klasik membawa 24–72 transponder dengan lebar masing-masing ±36 MHz.

Latensi per orbit

Kecepatan cahaya ±299.792 km/s adalah batas yang tidak bisa dinegosiasi:

Jalur	Jarak sekali jalan	RTT total (pengguna → gateway → balik)
LEO 550 km	550–1.000 km	±20–40 ms
MEO 8.000 km	±8.000 km	±130–180 ms
GEO 35.786 km	±36.000–40.000 km	±480–560 ms

Perhitungan GEO: pengguna→satelit→gateway = ±72.000 km + jalur balik yang sama = ±144.000 km ÷ 299.792 km/s ≈ 480 ms, belum termasuk pemrosesan dan antrean. Bandingkan dengan serat optik Jakarta–Singapura: ±20 ms RTT.

Link budget: akuntansi desibel

Link budget adalah neraca daya dari pemancar sampai penerima — penentu apakah link akan hidup, dan dengan kecepatan berapa. Semua dihitung dalam dB (logaritmik: +3 dB = ×2, +10 dB = ×10) supaya perkalian menjadi penjumlahan.

EIRP (daya pancar efektif)
  − FSPL (rugi lintasan ruang bebas)
  − rugi atmosfer & hujan
  + G/T (kualitas antena+penerima)
  = C/N (carrier-to-noise) → menentukan kecepatan data maksimum

Pemeran utamanya:

• EIRP — daya pemancar dikali penguatan antena; "seberapa keras kamu berteriak, difokuskan ke satu arah".
• FSPL (free space path loss) — pelemahan alami sinyal ∝ (jarak × frekuensi)². Untuk GEO di Ku-band nilainya ±205 dB — sinyal tiba 30 triliun triliun kali lebih lemah daripada saat dipancarkan.
• Rain fade — redaman hujan, memburuk drastis di frekuensi tinggi; momok utama di Indonesia → dibahas di Frekuensi & Band.
• G/T — figur kualitas penerima: penguatan antena dibagi suhu derau sistem.
• Link margin — cadangan di atas C/N minimum; margin habis = link putus.

Intuisi tanpa rumus

Link budget itu seperti berbisik dari Jakarta dan berharap terdengar di Tokyo. Kamu bisa: berteriak lebih keras (EIRP↑), memakai corong yang lebih fokus (antena besar), telinga yang lebih peka (G/T↑), atau berbicara lebih lambat dan jelas (modulasi lebih rendah). Desain link = menyeimbangkan keempatnya dengan biaya.

Modulasi dan coding

Modulasi menumpangkan bit ke gelombang radio. Makin rapat konstelasinya, makin banyak bit per simbol — tapi makin butuh sinyal bersih:

Modulasi	Bit/simbol	Butuh C/N	Dipakai saat
QPSK	2	Rendah	Sinyal lemah / hujan deras
8PSK	3	Sedang	Kondisi normal
16APSK	4	Tinggi	Link bagus
32APSK	5	Sangat tinggi	Link premium/cuaca cerah

FEC (forward error correction) menambahkan bit redundansi supaya penerima bisa memperbaiki error tanpa minta kirim ulang — krusial, karena minta ulang lewat GEO berarti +500 ms. Rate ¾ berarti: 3 bit data per 4 bit terkirim.

Standar de facto satelit modern, DVB-S2/S2X, menggabungkan keduanya dalam ACM (adaptive coding & modulation): saat hujan turun, link otomatis turun gigi (32APSK → QPSK + FEC kuat) — kecepatan turun, tapi koneksi tetap hidup. Saat cerah, naik gigi lagi.

Berbagi satu satelit: multiple access

Satu transponder dipakai ratusan terminal. Cara membaginya:

• FDMA — bagi per frekuensi (tiap pengguna dapat "jalur" sendiri).
• TDMA — bagi per waktu (bergiliran memakai seluruh kanal; dasar sistem VSAT modern).
• CDMA — bagi per kode (semua bicara bersamaan dengan "bahasa" berbeda; dipakai GPS).

Sistem VSAT umumnya MF-TDMA (kombinasi frekuensi + waktu) di arah balik, dan satu carrier TDM besar di arah maju.

Dampak latensi pada TCP

Di sinilah dunia networking dan satelit bertabrakan paling keras.

1. Throughput dibatasi jendela. TCP hanya boleh mengirim satu window data per RTT sebelum menunggu ACK:

throughput maks = window / RTT

Window 64 KB, RTT 0,5 s  →  64×8 / 0,5  ≈ 1 Mbps

Link 100 Mbps pun akan terasa 1 Mbps per koneksi bila window-nya kecil. Obatnya: window scaling (RFC 7323) hingga jendela ≫ 64 KB — perlu bandwidth × delay product penuh (100 Mbps × 0,5 s ≈ 6 MB!).

2. Slow start lama. TCP menaikkan kecepatan per RTT; dengan RTT 500 ms, mencapai kecepatan penuh butuh berdetik-detik — buruk untuk web yang penuh koneksi pendek.

3. Handshake bertumpuk. TCP + TLS + HTTP ≈ 3 RTT ≈ 1,5 detik sebelum byte pertama halaman muncul.

Solusi dunia satelit

• PEP (Performance Enhancing Proxy) — perangkat di kedua ujung link yang "memutus" TCP: ACK dipalsukan secara lokal sehingga pengirim tak perlu menunggu 500 ms, dan protokol khusus satelit dipakai di tengah. Transparan bagi pengguna — tapi tidak bisa bekerja pada trafik VPN yang menyembunyikan header TCP.
• HTTP/3 (QUIC) dan TLS resumption — memangkas jumlah RTT dari desain protokolnya.
• Caching/prefetching di sisi remote.
• Atau solusi paling radikal: pindah ke LEO, yang RTT-nya setara kabel.

Beam: dari satu benua ke titik-titik kecil

Satelit klasik memancarkan wide beam — satu pancaran menutup satu kawasan. HTS (High Throughput Satellite) seperti SATRIA-1 memakai puluhan–ratusan spot beam kecil yang saling menggunakan ulang frekuensi (seperti sel pada jaringan seluler) — kapasitas total naik puluhan kali lipat dengan spektrum yang sama. Konsekuensinya: kapasitas bisa diarahkan persis ke wilayah yang membutuhkan.

---

Sinyal sudah sampai bumi — sekarang siapa yang menangkap dan mengolahnya? Lanjut ke Ground Station.