sistem komunikasi

E5122/U1/SISTEM KOMUNIKASI

PENSUISAN DAN PENGISYARATAN

1


Objektif Am :

- Mengetahui dan memahami pensuisan dan pengisyaratan dalam sistem telefoni

Objektif Khusus :

Menakrif dan menghuraikan prinsip asas dan fungsi ibusawat Mengenal rangkaian pensuisan serta istilah “concentrator”, “distributor”

“expander” dan multipleks Melukis dan melabelkan rajah blok bagi pensuisan SPC Menghuraikan ciri-ciri, kelebihan dan kelemahan serta kendalian panggilan

bagi SPC. Mengenal dan menghuraikan prinsip pengisyaratan iaitu:

i. jenis-jenis pengisyaratanii. jenis-jenis isyarat dalam pengisyaratan antara ibusawat dengan

pelangganiii. jenis-jenis pengisyaratan antara ibusawat dengan ibusawat

2

OBJEKTIF


1.0. Pengenalan

Tele berasal daripada perkataan Greek iaitu jarak jauh , manakala Foni bererti bunyi atau pertuturan . Perhubungan telefoni bermaksud penghantaran pertuturan pada jarak yang jauh, dimana di bahagian pemancar gelombang suara ditukarkan kepada bentuk isyarat elektrik. Isyarat elektrik tersebut dipancarkan melalui talian penghantaran dan di bahagian penerima pula, isyarat tersebut ditukarkan kembali kepada gelombang suara.

Lebar jalur frekuensi yang digunakan bagi perkhidmatan telefoni ialah 300-3400Hz yang mana ia merupakan frekuensi suara manusia. Oleh itu, semua peralatan telefoni dan talian sambungan di antara peralatan-peralatan tersebut mestilah berupaya berkendali di dalam lebar jalur tersebut. Di Malaysia, stesen yang menghubungkan di antara satu pengguna dengan pengguna yang lain di kenali sebagai ibusawat (exchange). Penghimpunan ibusawat-ibusawat dalam rangkaian telefoni akan menghasilkan satu Hiraki Kebangsaan, seperti di Rajah 1.1.

1.1. Ibusawat

Ibusawat merupakan satu pusat di mana semua talian telefon dapat disambungkan bagi membolehkan perhubungan pertuturan tercapai. Peralatan yang terdapat pada ibusawat berfungsi sebagai suis untuk menyenangkan proses penyambungan . Kini, kebanyakan ibusawat adalah jenis GSC (Group Switching Centre).

3

Cuba teka bagaimana talian telefoni ini disambungkan……


PPU - Pusat Pensuisan Utama PPZ - Pusat Pensuisan ZonPPK – Pusat Pensuisan Kawasan PPT – Pusat Pensuisan TempatanP – Pelanggan – Kabel dua dawai

Rajah 1.1 Hiraki Kebangsaan

Ibusawat boleh dibahagikan kepada 3 jenis iaitu :i. ibusawat tempatan – terdapat dalam satu kawasan yang samaii. ibusawat tandem – menghubungkan dua atau lebih ibusawat

tempatan dan ciri utamanya tidak disambungkan kepada pelanggan

iii. ibusawat antarabangsa – ibusawat yang menghubungkan ibusawat tandem keseluruh negara.

Antara fungsi utama ibusawat adalah :-i. Mencatit meter pelanggan yang membuat penggilan, bermula dari

panggilan dibuat, masa, nombor telefon yang dipanggil bagi panggilan ke ibusawat yang lain, dan juga panggilan ke ibusawat utama yang sama.

4

PPU

PPZ PPZ

PPK PPK PPK PPK

PPT PPT PPT PPTPPT PPT PPTPPT

P P P P P P P P P P P P P P P P


ii. Mengawasi proses penyuisan antara pelanggan dan ibusawat.iii. Mencatit permintaan pelanggan seperti menyediakan nombor

telefon, membuat permotongan meter untuk sementara dan sebagainya.

iv. Menyediakan isyarat penyeliaan seperti nada dail, dering, sibuk, nada gangguan dan nombor yang tidak dapat dihubungi .

v. Mengawal kualiti perbualan serta merekodkan mutu perkhidmatan ibusawat.

1.2. Rangkaian Pensuisan

Pernakah anda terfikir, bagaimana maklumat suara anda dihantar kepada penerima panggilan ? Ya, proses penghantaran maklumat ini memerlukan beberapa rangkaian pensuisan seperti “concentrator”, “distributor”, “expander” dan “multiplexer”. Jadi, gandingan rangkaian ini akan mengujudkan sistem Public Switching Telephony Network (PSTN) yang lengkap.

(a) Concentrator (Penumpuan)Rajah 1.2 menunjukan konsep penumpuan dalam rangkaian PSTN. Di mana, penyambungan litar-pensuisan secara tetap dilakukan dalam rangkaian PSTN. Unit penumpu ini dikawal oleh ibusawat pensuisan tempatan secara langsung. Maka, semua pengguna telefon dapat

5

Macam mana nak sambung, ini…


dihubungkan pada masa yang sama serta pada saluran yang berbeza. Untuk pengetahuan anda, penumpu ini mampu mengendalikan beribu-ribu pengguna dalam masa yang sama. Jadi, ia dapat mengurangkan kos penggunaan talian berulang, repeater dan lain-lain.

Rajah 1.2 Penumpuan trafik dalam rangkaian PSTN

(b) Distributor (Pengagih)Pengagih (distributor) merupakan peranti di antara penumpu (concentrator) dan expander (Rajah 1.3). Peranti ini menghubungkan ribuan pengguna dalam rangkaian PSTN secara berperingkat. Di mana, lebihkurang 1000 talian tempatan akan memasuki penumpu dan hanya mengeluarkan 100 talian keluaran sahaja. Seterusnya, kesemua 100 talian akan memasuki pengagih Ini bermakna, setiap pengagih mampu mengendalikan 100 talian daripada penumpu. Kemudian, talian daripada pengagih ini, akan memasuki expander.

Rajah 1.3 Rangkaian pensuisan PSTN(c) Expander

6

Concertrator (Penumpu)

Pengagih

Pengguna

Pen

umpu

Pengagih

Exp

ande

r

Talian tempatan 1

Talian tempatan 1000

Talian tempatan 1

Talian tempatan 1000

Saluran keluaranSaluran masukan


Unit ini mengembalikan bilangan talian asal yang memasuki penumpu. Daripada pengagih, kesemua 100 talian akan memasuki expander dan mengeluarkan semula sebanyak 1000 talian pengguna di destinasi bersingan. Proses pensuisan expander dan penumpu bergantung kepada bilang talian yang diaktifkan secara serentak, rujuk Rajah 1.3.

(d) Multipleks (Multiplexer)Peranti in merupakan suatu alatan yang mampu mengurangkan bilangan talian kabel yang hendak digunakan dalam suatu proses penghantaran dan penerima isyarat maklumat. Proses ini dilakukan dengan mengabungkan beberapa isyarat maklumat masukan dan seterusnya, menghasilkan satu keluaran sahaja, rujuk Rajah 1.4. Teknik pengabungan ini dikenali sebagai pemultipleksan (multiplexing). Antara kaedah-kaedah pemultipleksan yang lazim digunakan ialah Time Division Multiplexing (TDM) dan Frequency Division Multiplexing (FDM).

Maklumat yang telah digabungkan, perlu dipisahkan semula kepada keadaan asal maka, teknik penyahmultipleksan (Demultiplexing) akan digunakan.

Rajah 1.4 Teknik pemultipleksan dan penyahmultipleksan

7

MU

X

Isyarat maklumat 1Isyarat maklumat 2

Isyarat maklumat 10

DE

MU

X

Isyarat maklumat 1Isyarat maklumat 2

Isyarat maklumat 10


8

Berapakah lebar jalur suara anda ?Dalam sistem komunikasi ibusawat dirujuk sebagai ……………….Nyatakan jenis-jenis ibusawat yang digunakan di Malaysia

AKTIVITI 1.A

Untuk memantapkan pemahaman anda sila jawap soalan berikut.

Untuk mengetahui jawapan anda betul atau salah, sila rujuk di bahagian respon bagi unit ini (mukasurat 17).


1.3. Pensuisan (Switching)

Sistem pensuisan dan pengisyaratan, merupakan keperluan kepada operasi rangkaian telekomunikasi. Fungsi yang dihasilkan oleh sistem pensuisan atau sub-sistemnya, bertujuan untuk menyediakan perkidmatan kepada pelanggan yang dikenali sebagai fasiliti. Sepanjang perkembangan sistem komunikasi, rekabentuk sistem pensuisan telah menjadi semakin canggih. Ia bertujaan untuk menyediakan kemudahan tambahan yang membolehkan rangkaian komunikasi menyediakan lebih perkhidmatan kepada pengguna serta mengawasi operasi dan penyenggaraan. Jenis pensuisan yang digunakan di Malaysia ialah Stored Program Control (SPC). Selain daripada SPC, teknik agihan saluran berperingkat juga digunakan.

1.3.1. Pensuisan SPC

SPC merupakan kaedah pensuisan ibusawat telefoni, di mana ia menggunakan kawalan komputer bagi memproses panggilan secara automatik. Komputer akan beropersai mengikut aturcara yang telah ditetapkan dan, aturcara ini boleh diubahsuai mengikut keperluan semasa.

Fungsi setiap blok dalam Rajah 1.6;

Ingatan (Memory)- menyimpanan status aktiviti pengguna dalam bentuk perisian.

Pengarah kawalan (Control Director)- aturcara yang mengawal dan mengarah keseluruhan sistem

Fail (File)- menyimpan maklumat bayaran- menyediakan jadual-jadual khas untuk perkhidmatan istimewa atau perkhidmatan-perkhidmatan lain

DTMF/decodic- menyahkod isyarat yang dihasilkan semasa proses mendail.

Pengimbas (scanner)- mengesan status ganggang telefon dan pengisyaratan dari talian selular.

9


Pemacu (driver)- menyambung/memutuskan suis.- memberi laluan kepada isyarat nada dan isyarat dail.

CPU (unit pemprosesan pusat)- mengawal dan melaksanakan aturcara yang telah diprogramkan

. Penjana nada/pendering

- menghasilkan isyarat pemberitahuan atau tanda panggilan.

Rajah 1.6 Gambarajah blok pensuisan SPCProses kendalian ibusawat SPC;

10

# 1

# 2

# 1

# M

Penjana Nada DTMF/ Decadic

Pengimbas Pemacu

CPUPendering

Ingatan Pengarah Kawalan

Fail

# n

1 2 n

Unit Talian Pensuisan Unit Saluran


i. Apabila pemanggil A mengangkat gangang, talian pemanggil A akan menjadi aktif dan dengan automatik dapat dikesan oleh pengimbas.

ii. Pengimbas akan mengenalpasti kedudukan dan keadaan A pada CPU.

iii. Apabila laporan diterima, CPU akan menyemak laporan tentang A dan disimpan dalam ingatan.

iv. Selepas itu CPU akan menyambungkan laluan antara A dengan peralatan pensuisan melalui pemacu.

v. Nada dail daripada penjana nada dail akan dihantar ke Avi. Apabila A mula mendail, nada dail akan dihentikan oleh DTMF

(Dual Tone Multi Frequency) vii. Digit-digit nombor yang didial akan dihantar dan disimpan di dalam

ingatan.viii. CPU akan mengenal pasti jenis panggilan dan menentukan destinasi.ix. Selepas nombor dial dihantar, pemacu akan memacu peralatan

pensuisan untuk menyediakan laluan antara A dan B.x. CPU akan memberi arahan kepada pendering untuk menghasilkan

nada dering dan dihantar kepada penerima B. Pada masa yang sama, nada dering juga dihantar ke A.

xi. Apabila B mengangkat ganggang, pengimbas akan mengesan isyarat menjawap dan dihantar kepada CPU. CPU akan mengarahkan pendering untuk memberhentikan nada dering dan mula mencatit masa dan lokasi panggilan.

xii. Selepas perbualan, apabila samada A atau B meletakkan ganggang pengimbas akan mengesan isyarat pelepasan dan dihantar kepada CPU.

xiii. CPU pula akan menyediakan bil (bayaran) dan rekod disimpan dalam fail.

Kelebihan SPC

a) Memudahkan kerja penyelenggaran dan pengawasan kerana cara kendalian ibusawat boleh diubah pada bila-bila masa dengan mengubah kawalan aturcara terstor.

b) Pengisyaratan dari ibusawat dapat dikendalikan dengan lebih mudah dan berkesan. Pertambahan talian tidak memerlukan pertambahan alat pengisyaratan.

c) Kos penyelenggaraan yang rendah.d) Prosesnya lebih cepat daripada kaedah manual.

Keburukan SPC.

11


a) Kerosakan yang sedikit boleh menyebabkan pemberhentian operasi ibusawat.

b) Memerlukan khidmat peralatan bangunan tambahan (contohnya bilik berhawa dingin dan aturcara)

c) Perlu melatih semua pekerja mengenai teknik baru dan cara pengendalian

d) Penyelenggaran terlalu bergantung kepada pembekal.

1.4. Pengisyaratan

Pengisyaratan ditakrifkan sebagai pemindahan atau pertukaran arahan atau maklumat antara bahagian-bahagian yang berbeza yang terdapat di dalam satu sistem telekomunikasi. Dalam sistem telefoni, bahagian-bahagian yang terlibat dengan pengisyaratan adalah di antara (rujuk Rajah 1.7):

Pemanggil dengan ibu sawat Ibusawat dengan ibusawat Ibusawat dengan yang dipanggil

12

Pemanggil Ibusawat A Ibusawat B Penerima

Hello, hello…… Tak dengarlah. Talian putus kot.


Pengisyaratan Isyarat hadapan Isyarat Kembali

Rajah 1.7 Proses pengisyaratan

Dalam proses komunikasi di antara dua pengguna telefon, terdapat dua jenis pengisyaratan yang biasa digunakan iaitu;

i. Pengisyaratan antara pemanggil atau yang dipanggil dengan ibusawat.

ii. Pengisyaratan antara ibusawat dengan ibusawat

1.4.1. Pengisyaratan antara pemanggil atau yang dipanggil denganibusawat

Kaedah ini merupakan cara komunikasi di antara si pemanggil atau si penerima, dengan ibusawat yang bertindak sebagai media perantaraan. Jenis-jenis pengisyaratan adalah seperti berikut;

a) Antara pemanggil kepada ibusawat

Jenis isyarat MaksudIsyarat merampas (seizure) isyarat apabila ganggang diangkat (off-

hook)Isyarat ‘clear forward’ isyarat apabila ganggang diletakkan (on-

hook)Isyarat ‘address’ Denyut-denyut pendailan ke ibusawat.

b) Antara ibusawat kepada yang dipanggil

13


Jenis isyarat MaksudIsyarat deringan Isyarat yang menunjukan adanya

panggilan masuk

c) Antara yang dipanggil kepada ibusawat

Jenis isyarat MaksudIsyarat menjawab Apabila yang dipanggil mengangkat

ganggang telefon (off-hook)Isyarat ‘clear back’ Apabila yang dipanggil meletakkan

ganggang (on-hook)

d) Isyarat daripada ibusawat kepada pemanggil atau yang dipanggil (nada-nada khidmat piawai)

Jenis nada MaksudNada dail Nada yang terhasil pada pemanggil

setelah pemanggil mengangkat ganggang. Bunyi nada yang berpanjangan (contoh ; tuuuuuuuuuu…)

Nada sibuk Nada yang akan diterima oleh pemanggil apabila nombor yang didial sedang digunakan (contoh ; tuut,tuut,tuut……)

Nada tiada nombor Suatu pesanan suara akan dihasilkan apabila nombor yang didial tiada dalam perkhidmatan (contoh ; Harap maaf, nombor yang anda dial tiada dalam perkhidmatan)

Nada dering Nada yang diterima oleh pemanggil apabila panggilan yang dibuat berjaya disambungkan. (contoh ; tut tuut, tut tuut, tut tuut,…………)

1.4.2. Kaedah pengisyaratan antara ibusawat dengan ibusawat.

14


Apabila si pemanggil membuat panggilan jarak jauh yang memerlukan lebih daripada satu ibusawat sebagai perantara maka, setiap ibusawat tersebut mestilah mampu untuk menghantar dan menerima isyarat antara satu sama lain. Dalam pengisyaratan antara ibusawat dengan ibusawat dua kaedah pengisyaratan boleh digunakan iaitu:

a) Pengisyaratan Saluran Bersekutu (Channel Associated Signalling, CAS)CAS merupakan satu kaedah pengisyaratan dimana isyarat suara dan isyarat kawalan dihantar pada saluran atau litar yang sama. Kaedah ini boleh dikawal oleh ibusawat digital atau bukan digital. Kelajuan pengisyaratan adalah rendah.

Rajah 1.8 Pengisyaratan Saluran Bersekutu - CAS

b) Pengisyaratan Saluran Sepunya(Common Channel Signalling,CCS)CCS merupakan satu kaedah pengisyaratan dimana isyarat suara dan isyarat kawalan dihantar melalui saluran yang berlainan. Isyarat kawalan akan dikesan dan melaksanakan tugas kawalan serta pensuisan talian. Kaedah ini dikawal sepenuhnya oleh komputer. CCS bertindak sebagai rangkaian data/isyarat yang berasingan untuk melaksanakan pertukaran isyarat-isyarat kawalan antara komputer-komputer. (used only for control signal)

15

Ibusawat A Ibusawat B

Litar trafik

Penghantar atau Penerima Pengisyaratan

Ibusawat C Ibusawat DLitar trafik

Talian Pengisyaratan

Penghantar dan Penerima Pengisyaratan


Rajah 1.9 Pengisyaratan Saluran Sepunya - CCS

16

Apa yang dimaksudkan dengan pensuisan ?Nyatakan 2 kebaikan dan keburukan SPC.Jelaskan pengisyaratan dalam sistem komunikas.Jelaskan pengisyaratan yang digunakan di antara pemanggil dengan ibusawat

AKTIVITI 1.B




17

1. Nyatakan 3 fungsi utama ibusawat.Lukiskan gambarajah blok sistem pensuisan SPC dan terangkan fungsi setiap blok.Terangkan proses kendalian panggilan menggunakan ibusawat SPC.Nyatakan bahagian-bahagian yang terlibat dengan pengisyaratan didalam sistem telefoni.Terdapat dua kaedah pengisyaratan antara ibusawat dengan ibusawat. Nyatakan dan terangkan kedua-dua kaedah tersebut. (Bantuan gambarajah digalakkan).

PENILAIAN KENDIRI

Penilaian untuk tujuan pemahaman unit ini.

300 Hz hingga 3.4 kHzStesen yang menghubungkan di antara satu pengguna dengan pengguna yang lainIbusawat tandem, tempatan, antarabangsa

RESPON 1.A

Sila semak jawapan anda dengan jawapan dibawah.

Suatu proses menghubungkan pelanggan-pelanggan dari satu lokasi ke lokasi yang lain melalui ibusawat sebagai media perantaraan.Rujuk nota 1.2.1.Pengisyaratan ditakrifkan sebagai pemindahan atau pertukaran arahan atau maklumat antara bahagian-bahagian yang berbeza yang terdapat di dalam satu sistem telekomunikasiRujuk nota 1.3.1. (a).

RESPON 1.B


Rujuk nota 1.1, fungsi ibusawatRujuk nota 1.2.1, Rajah 1.3Rujuk nota 1.2.1, proses kendalian ibusawatPemanggil dengan ibusawat, ibusawawt dengan ibusawat, dan ibusawat dengan yang dipanggil.CAS dan CCS, untuk penerangan sila rujuk nota 1.3.2.

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.



18


PENSUISANDAN PENGISYARATAN

19


Objektif Am :

- Mengetahui dan memahami konsep asas Kejuruteraan Teletrafik dalam Sistem Telefoni.

Objektif Khusus :

Menakrifkan unit trafik. Mengenalpasti dan menerangkan jenis-jenis trafik dan simbol. Menakrifkan istilah, maksud dan pengiraan bagi ‘traffic intensity’(A), ‘call

intensity’(Y), ‘average call duration’(S), ‘observation in 1 hour’(T), ‘number of call atemps’(N), dan ‘Grade of Service’(B)

20

OBJEKTIF


2.0. Pengenalan

Dalam kejuruteraan teletrafik, istilah saluran (trunk) digunakan untuk menerangkan sebarang talian yang membawa suatu panggilan. Ianya mungkin boleh terdiri dari litar antarabangsa yang panjangnya beribu kilometer ataupun beberapa meter wayar yang menyambung antara ibusawat dalaman yang sama sahaja.

Bagi sistem telekomunikasi yang besar seperti ibusawat, sekiranya pemantauan dibuat untuk beberapa panggilan yang berlangsung dalam masa beberapa minit, graf yang akan terhasil adalah seperti Rajah 2.1.

Rajah 2.1 Perubahan trafik bagi jangka masa pendek

21

1 2 3 4

Pan

ggil

an d

alam

pro

ses

Masa dalam minit

Kenapa lama sangat, trafik light ini merah !!!


Dari Rajah 2.1 dapati, panggilan yang dibuat berubah secara rawak, apabila pemanggil memulakan dan menamatkan panggilan untuk seketika. Jika perubahan secara rawak ini dikaji secara purata, maka didapati bilangan panggilan dibuat berubah sepanjang hari seperti di Rajah 2.2. Dari Rajah 2.2, didapati hanya beberapa panggilan sahaja dibuat di waktu malam. Tetapi keadaan sebalik berlaku pada waktu siang, di mana bilangan panggilan meningkat pada waktu kerja bermulanya dan kemudian, menjadi maksimum di pertengahan pagi. Manakala, di waktu tengahari graf menurun dan selepas waktu tengahari ia mula meningkat semula sehingga waktu petang. Pada waktu petang pula, bilangan panggilan mula menurun kerana orangramai sibuk pulang dari kerja. Graf mula menaik sekali lagi pada waktu malam kerana orangramai mula membuat panggilan persendirian.

Rajah 2.2 Perubahan trafik bagi tempoh sehari

2.1. Trafik

Keamatan Trafik (Traffic intensity) didefinisikan sebagai bilangan purata panggilan yang sedang berlangsung. Unit ukuranya ialah Erlang, sempena nama

A.K Erlang, orang yang pertama mangkaji teori trafik dalam telefoni.

22

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Pan

ggil

an d

alam

pro

ses

Masa dalam sehari


Bagi satu kumpulan saluran (trunk), purata bilangan panggilan yang berlangsung bergantung kepada bilangan panggilan yang dibuat dan jangkamasanya. Jangkamasa panggilan biasanya dipanggil tempoh penahanan (holding time), sebab ia menahan saluran talian telefon bagi masa tersebut. Dari definisi Erlang, trafik yang dibawa oleh satu kumpulan saluran diberi sebagai :-

A = Ch . [2.1] T

A - Keamatan Trafik dalam ErlangC - Purata bilangan panggilan sepanjang masa, t.h - Purata panggilan bagi tempoh penahanan (holding time)

23

Contoh 2.1Secara purata, ketika waktu sibuk, satu syarikat membuat 120 panggilan keluar dalam jangkamasa purata 2 minit. Ia menerima 200 panggilan masuk dalam jangkamasa purata 3 minit. Kirakan trafik keluar, masuk dan jumlah trafik.

Penyelesaian

Trafik keluar, A = Ch = 120 panggilan x 2 minit T 60 saat

= 4 E

Trafik masuk, A = Ch = 200 panggilan x 3 minit T 60 saat

= 10 E

Jumlah trafik = 4 E + 10 E = 14 E

Nota : Secara purata, 4 panggilan keluar dibuat dalam masa purata 2 minit dan 10 panggilan diterima dalam masa purata 3 minit


Adalah tidak praktikal untuk menyediakan peralatan yang secukupnya untuk membawa ke semua trafik yang berkemungkinan ditawarkan oleh sistem telekomunikasi. Secara teorinya kebarangkalian seseorang pelanggan membuat panggilan pada masa yang sama melalui ibusawat adalah tinggi. Oleh yang demikian, keadaan sebegini tidak dapat dielakkan tetapi boleh dikurangkan.

Keadaan sebegini boleh terjadi apabila kesemua saluran sibuk dan tidak boleh menerima panggilan lain, status ini dikenali sebagai kesesakan talian (congestion). Dalam sistem pensuisan seperti di ibusawat, sebarang pendailan terhadap satu kumpulan saluran yang sesak tidak akan berjaya. Keadaan ini dipanggil sistem kehilangan-panggilan (lost-call system). Ketika sistem kehilangan-panggilan berlaku, yang diakibatkan oleh kesesakan saluaran, jumlah saluaran yang dibawa adalah kurang daripada yang ditawarkan. Maka, ia dapat diringkaskan seperti berikut :-

Trafik yang dibawa = (Trafik yang ditawarkan) – (Trafik yang hilang) [2.2]

Perkadaran bagi panggilan yang hilang atau lengah yang disebabkan oleh kesesakan, diukur berdasarkan kepada perkhidmatan yang dibekalkan. Ianya dipanggil sebagai gred perkhidmatan - B (grade of service - B). Bagi sistem kehilangan-panggilan, gred perkhidmatan (B) boleh didefinisikan sebagai :-

B = Bilangan panggilan yang hilang . Bilangan panggilan yang ditawarkan

= Trafik yang hilang . [2.3]Trafik yang ditawarkan

24

Macam mana nak guna formula-formula ni, ya…. !


25

Contoh 2.2Semasa sibuk, 1200 panggilan ditawarkan kepada satu kumpulan saluran dan 6 panggilan telah hilang. Purata masa panggilan ialah 3 minit. Cari :

i. trafik yang ditawarkanii. trafik yang dibawaiii. trafik yang hilangiv. gred perkhidmatanv. jumlah jangka masa kesesakan

Penyelesaian

i. Trafik ditawarkan, A = Ch = 1200 panggilan x 3 minit T 60 saat

= 60 E

ii. Trafik yang dibawa = (1200 – 6)panggilan x 3 minit 60 saat

= 59.7 E

iii. Trafik yang hilang = 6 panggilan x 3 minit60 saat

= 0.3 E

iv. B = Bilangan panggilan yang hilang . Bilangan panggilan yang ditawarkan

= 6 1200

= 0.005

v. Jumlah jangkamasa kesesakan = B x tempoh sejam dalam saat = 0.005 x (60 x 60) = 18 saat


26

Takrifkan keamatan trafik dan nyatakan unitnya.

Secara keseluruhan rangkaian telefon bagi satu tempat yang kerap mengalami kesesakan talian telah membuat panggilan keluar sebanyak 180 panggilan selama 330 saat. Manakala, panggilan masuk adalah 200 panggilan masa purata 240 saat. Kirakan trafik keluar, masuk dan jumlah trafik.

Trafik jam sibuk yang ditawarkan = 100E, tempoh purata panggilan ialah 3 minit. Jika terdapat 10 panggilan hilang dalam tempoh jam sibuk, kirakan:

Bilangan panggilan yang ditawarkanGred perkhidmatanBilangan panggilan yang dibawa

AKTIVITI 2.A




2.2. Istilah dan Kiraan Teletrafik

Dalam keadaan yang sebenar, penggunaan talian secara optimum oleh seseorang pengguna sangat terhad kerana bilangan pengguna bertambah secara mendadak pada sesuatu masa tertentu. Oleh yang demikian, talian mula menjadi sesak dan seterusnya, mengakibatkan kesesakan trafik. Untuk mengatasi masalah ini, pihak pembekal perlulah mengkaji statistik pengguna terkini dan di masa yang akan datang. Justeru itu, ia dapat mengurangkan kesesakan talian untuk jangka masa panjang

2.2.1. Keamatan Panggilan (Call Intensity, Y)

Secara teorinya, keamatan panggilan, Y, bermaksud jumlah panggilan yang ditawarkan per unit masa. Ia diperlukan apabila menghitung keamatan trafik. Berikut merupakan formula yang digunakan untuk mendapatkan keamatan panggilan, λ.

λ = A / s [2.4]

27

Hello, kawan orang lain pun mahu pergi kerja.

Jangan potong Q lahhh…


di mana;A - keamatan trafiks - tempoh purata perkhidmatan panggilan

2.2.2. Pemerhatian Dalam 1 Jam (Observation in 1 hour, T)

Dalam melakukan pengiraan untuk menentukan keamatan trafik, tempoh masa yang tertentu adalah amat penting. Dengan melakukan pemerhatian dalam masa 1 jam yang mana selalunya diberi unit T, kita boleh memperolehi purata keamatan trafik dalam satu saluran. Ia dikira dalam unit jam-Erlang. Rajah 2.3 menunjukkan contoh pemerhatian dalam masa 1 jam.

Rajah 2.3 Graf kesesakan trafik

Daripada Rajah 2.3, pemerhatian dalam 1 jam menunjukan;T adalah tempoh masa dalam 1 jam manakala, C menunjukkan keamatan trafik dalam bilangan saluran yang tertentu. Tempoh pemerhatian ini merupakan satu cara untuk menetapkan saiz masa bagi memudahkan penghitungan purata keamatan trafik.

28

Bil

anga

n ta

lian

sib

uk, n

(t)

Tempoh

C

D

Tt


2.2.3. Tempoh Purata Panggilan (Average Call Duration, S)

Dalam sistem penghantaran data, tempoh perkhidmatan tidak dibincangkan, tetapi yang penting adalah kehendak sistem penghantaran. Sesuatu kerja boleh dihantar melalui unit S samada dalam bit atau bait. Manakala kelajuan kapasiti sistem dikira dalam unit saat. Maka, tempoh perkhidmatan ini adalah bit/saat. Dalam sistem telefoni, tempoh purata perkhidmatan panggilan, S, merupakan penghantaran data suara dalam saat pada satu-satu saluran yang digunakan.

2.2.4. Bilangan Panggilan Yang Dicuba (Number of call attemps, N)

Bilangan panggilan yang dicuba oleh pengguna merupakan bilangan yang tidak terhad. Ia merupakan bilangan panggilan yang dibuat oleh pengguna pada satu-satu masa tetapi tidak berjaya disambungkan akibat kesibukan talian. Pada keadaan di mana keamatan trafik adalah maksima, bilangan panggilan yang dicuba pada jam sibuk akan meningkat secara berterusan. Ini seterusnya menyebabkan kesesakan talian. Namun bilangan panggilan yang dicuba ini amat sukar diperolehi memandangkan pengguna mempunyai kekerapan yang tinggi dalam mencuba mendapatkan panggilan. Ia hanya boleh diukur secara tepat dengan mengawasi setiap talian pengguna secara individual.

Rajah 2.4: Kemungkinan status ini akan berlaku dalam membuat panggilan

Merujuk kepada Rajah 2.4, berikut merupakan kemungkinan situasi kerosakan yang akan dihadapi ketika membuat panggilan:

i) Pe merupakan kemungkinan pemanggil A mengalami kerosakan

29

Ralat-A Sekatan dan ralat teknikal

Tiada jawapan

B - Sibuk

B - menjawab

A

Pn

Pb

PaPe Ps


ii) Ps merujuk kepada kemungkinan kesesakan talian dan kerosakan teknikal

iii) Pn merujuk kepada ketiadaan jawapan dari yang dipanggiliv) Pb merujuk kepada talian sedang digunakanv) Pa merujuk kepada talian berjaya disambungkan

2.2.5. Bilangan Panggilan Yang Berjaya

Bilangan panggilan yang berjaya, membawa maksud bilangan pendailan yang berjaya dicapai atau bilangan panggilan yang mana pengguna yang dipanggil berjaya dihubungi. Bilangan ini adalah penting bagi memperolehi gred perkhidmatan yang ditawarkan.

Gred perkhidmatan, B= P – T [2.5] P

dimana;P - Bilangan panggilan mencuba pada jam sibukT - Bilangan panggilan yang berjaya pada jam sibuk

30

Contoh 2.3:Sebanyak 2000 bilangan panggilan yang telah dicuba pada satu kumpulan saluran pada jam sibuk. Hanya 500 panggilan yang berjaya dilakukan pada jam sibuk tersebut. Kirakan gred perkhidmatan bagi saluran tersebut.

Penyelesaian

Gred perkhidmatan, B = 2000 – 500 2000

= 15002000

= 0.75


31

Contoh 2.4:Dapatkan keamatan panggilan bagi sistem telefoni yang mempunyai kesesakan trafik sebanyak 2000 dan purata masa kesesakan adalah 2 minit.

Penyelesaian

Keamatan trafik, = A/s

= 2000 (2 x 60)

= 16.67

1. Berikan definisi keamatan panggilan.

2. Nyatakan maksud bagi bilangan panggilan yang berjaya.

3 Suatu talian mempuyai gred perkhidmatan sebanyak 0.25 dan, ia hanya mampu membenarkan 820 panggilan yang keluar ketika talian sibuk. Dapatkan jumlah panggilan yang mampu dikendalikan oleh talian ini.

AKTIVITI 2.B




32

1. Satu kumpulan 20 saluran didapati 10 saluran mengalami kesesakan pada pukul 10.00 pagi, 15 saluran pada pukul 10.10 pagi, 16 saluran pada pukul 10.20 pagi dan 11 saluran pada 10.30 pagi. Kirakan purata keamatan trafik pada tempoh tersebut.

2. Apakah yang dimaksudkan dengan sistem kehilangan panggilan.

PENILAIAN KENDIRI




33

Bilangan purata panggilan yang sedang berlangsung, unitnya ialah Erlang.16.5 E, 13.3 E, 29.8 Ei. 2000E0.00599.5 E

RESPON 2.A

Sila semak jawpan anda dengan jawapan dibawah.

13 ESebarang pendailan terhadap satu kumpulan saluran yang sesak tidak akan berjaya.

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.

1. Jumlah panggilan yang ditawarkan per unit masa2 bilangan pendailan yang berjaya dicapai atau bilangan

panggilan yang mana pengguna yang dipanggil berjaya dihubungi3 1093 panggilan

RESPON 2.B



SISTEM SELULAR

34


Objektif Am :

- Mengetahui dan memahami prinsip serta ciri-ciri sistem radio selular, saluran radio dan antena.

- Memahami gambarajah blok sistem radio selular.

Objektif Khusus :

Mengenali sistem radio selular Menerangkan prinsip serta ciri-ciri radio selular Melukis gambarjah blok komunikasi ‘mobile’ Menerangkan fungsi bagi setiap blok komunikasi mobile Membezakan saluran kawalan dan saluran suara Mengenali jenis-jenis dan ciri-ciri antena

35

OBJEKTIF


3.0 Pengenalan

Sistem Komunikasi Radio Selular merupakan satu bentuk komunikasi dua hala antara pengguna unit mobile dengan menggunakan penghantaran gelombang radio. Selain daripada, radio selular atau telefon biasa yang dipasang di kereta, juga terdapat model telefon selular mudah-alih yang boleh dibawa kemana-mana. Setiap telefon selular, membenarkan penggunanya disambungkan dengan sistem telefon talian, yang membolehkan mereka membuat panggilan ke serata dunia.

Syarikat ‘Bell Telephone Company’, bahagian AT&T telah mereka sistem radio selular diakhir tahun 70-an dan dilaksanakan sepenuhnya pada awal 1980. Pada masa sekarang, perkhidmatan telefon radio selular boleh didapati di seluruh dunia. Ianya dikenali sebagai ‘Advanced Mobile Phone Service’(AMPS).

3.1. Prinsip Radio Selular

Konsep asas sistem radio selular, selain menyediakan satu kawasan dengan pemancar dan penerima, sistem ini membahagikan perkhidmatannya kepada kawasan yanag lebih kecil yang dipanggil sel seperti dalam Rajah 3.1

36

Agaknya macam mana telefon yang tak ada kabel ni boleh digunakan untuk bercakap.


Rajah 3.1 Pembahagian sel dan kedudukan stesen selular

Setiap sel terdiri dari penerima dan pemancar berkuasa rendahnya sendiri yang dipanggil ‘Radio Base Station’(RBS) bagi membolehkan ia menyediakan perkhidmatan kepada penggunanya dalam liputan beberapa kilometer persegi. Setiap sel disambungkan dengan talian telefon atau gelombang mikro kepada Pusat Kawalan Utama yang dikenali sebagai ‘Mobile Telephone Switching Office’(MTSO).

Ciri-ciri Sistem Komunikasi Radio Selular ; Apabila kenderaan bergerak keluar dari satu sel kepada sel yang lain, maka

secara automatik sistem akan mensuiskan kepada RBS yang berikutnya. Penerima pada setiap sel akan mengawasi kekuatan isyarat unit mobile

tersebut. Apabila kekuatan isyarat jatuh ke paras bawah daripada aras yang ditetapkan atau rujukan, maka ia secara automatik akan disuiskan pada paras yang lebih tinggi melalui RBS yang terdekat.

Komponen-komponen asas Sistem Komunikasi Radio Selular yang terdapat dalam perkhidmatan komunikasi ialah Unit mobile, Radio Base Station (RBS) dan Mobile Telephone Switching Office (MTSO). Fungsi-fungsi bagi komponen asas ini adalah seperti berikut ;

37

Sel

MTSO


i) Unit Mobile Merupakan peralatan pengguna yang digunakan untuk membuat dan

menerima panggilan.

ii) Radio Base Station (RBS) Merupakan stesen sel pengawal-luar ‘site controller’yang berfungsi

mengikut arahan-arahan dari MTSO. Menggunakan setiap saluran radio yang terdapat dalam setiap sel yang

merangkumi saluran suara dan saluran kawalan. Menyelia panggilan yang merangkumi pengawasan terhadap kualiti

percakapan dan pengukuran terhadap kekuatan isyarat suara. Menghantar dan menerima isyarat suara dan data daripada dan kepada

pengguna. Bertindak sebagai perantaramuka di antara pengguna dan sistem.

iii) Mobile Telephone Switching Office (MTSO) Merupakan pusat pensuisan telefon berdigit yang bertindak sebagai

jantung kepada sistem Melaksanakan pensuisan iaitu penyambungan dan pemutusan antara

rangkaian selular dengan rangkaian telefon awam. Menerima dan memproses data-data yang diterima daripada RBS

merangkumi status unit-unit mobile, data-data diagnostik, maklumat-maklumat bil, data-data berteks dan sebagainya.

Melaksanakan pengaliran bagi menentukan sel-sel yang sesuai dan saluran radio yang diperlukan apabila panggilan hendak dibuat.

Melaksanakan penyeliaan yang menentukan dan mengemaskini lokasi-lokasi unit mobile apabila berlaku pergerakan daripada satu sel ke sel yang lain.

38

Nyatakan ciri-ciri sistem komunikasi radio selular.Berikan fungsi asas bagi RBS dan MTSO

AKTIVITI 3.A

Untuk memantapkan pemahaman anda sila

jawap soalan berikut.



3.2. Unit Telefon Selular

Rajah 3.2 menunjukan gambarajah blok asas bagi unit radio selular. Ia boleh diaplikasikan kepada unit yang besar seperti unit yang dipasang di dalam kenderaan (mobile radio) atau unit mudah-alih seperti telefon bimbit (telefon mudah-alih). Namun, kedua-dua unit mempunyai fungsi yang sama, tetapi unit yang besar ini menggunakan kuasa yang amat besar berbanding dengan telefon bimbit.

Telefon ini mengandungi lima bahagian utama iaitu pemancar, penerima, synthesizer, unit logik dan unit kawalan. Radio mobile dan telefon bimbit berkongsi satu antena untuk proses penghantaran dan penerimaan.

Fungsi setiap blok bagi Rajah 3.2 ;

i. Pemancar Merupakan pemancar FM berkuasa rendah, berjulat frekuensi 825

MHz hingga 845 MHz. Terdapat 666 saluran penghantaran pada jarak 30 kHz antara satu sama

lain. Contohnya, Saluran 1 berfrekuensi 825.03 MHz, Saluran 2 pada 825.06 MHz; maka perbezaan frekuensinya adalah 30 kHz dan ia akan berterusan sehingga 666 saluran.

Kuasa pancaran bagi antena radio mobile ialah 3 W manakala, bagi telefon bimbit kuasa pancarannya ialah 500 mW.

ii. Penerima Merupakan penukar-berkembar (dual-conversion) superhetrodin. Semasa penerimaan isyarat dari RBS, kuasa penerimaan unit telefon

selular adalah rendah. Maka, penguat RF digunakan dalam penerima untuk menaikan paras kuasa.

Julat frekuensi bagi penerima ialah 870.03 MHz hingga 870.98 MHz. Juga, terdapat 666 saluaran penerima pada jarak frekuensi 30 kHz

antara satu sama lain. Bagi setiap saluran, frekuensi pemancaran dan penerimaan dibezakan

pada jarak 45 MHz. Contohnya; pada Saluran 1 frekuensi pemancaran adalah 825.03 MHz manakala, frekuensi penerimaan bagi Saluran 1 adalah 870.03 MHz, maka nila perbezaan antara kedua-duanya ialah 45 MHz.

39


Rajah 3.2 Blok asas bagi radio selular.

iii. Frequency Synthesizer Merupakan bahagian yang menjana isyarat bagi penggunaan pemancar

dan penerima. Unit ini menggunakan litar PLL (Phasa Locked Loop), dimana osilator

hablor akan menyediakan frekuensi yang diperlukan. Apabila satu unit selular hendak menerima panggilan, komputer di

MTSO akan memilih saluran yang tidak digunakan. Kemudian, MTSO akan menghantar isyarat berkod digit kepada penerima.

40

Pemancar

Frequency Synthesizer

Penerima

Unit Logik

Unit Kawalan

Telefon bimbit


iv. Unit Logik Ia mengandungi litar kawalan utama bagi unit selular. Bahagian ini menggunakan mikroprosessor iaitu RAM dan ROM. Selain itu, ia mengandungi litar tambahan yang digunakan untuk

mentafsirkan isyarat dari MTSO atau sel, serta menjana isyarat kawalan bagi pemancar dan penerima.

v. Unit Kawalan Terdiri daripada speaker dan mikrofon, serta litar pendailan nada-

sentuh (touch-tone). Mikroprosessor di Unit Kawalan mengawal paparan LCD dan

penunjuk-penunjuk di unit telefon bimbit. Di samping itu, ingatan dalam mikroprosessor di Unit Kawalan

mampu menyimpan nombor yang kerap dipanggil dan juga sistem pendailan automatik.

41

1. Senaraikan 5 bahagian utama unit telefon selular.2. Nyatakan perbezaan frekuensi diantara pemancar dan penerima.3. Kuasa keluaran maksimum bagi pemancar unit mobile ialah ……….4. Frekuensi pemancar berjulat dari ……………… hingga …………….

AKTIVITI 3.B





3.3. Saluran Radio

Saluran radio merupakan laluan dua arah pencaran radio antara RBS dan unit mobile. Setiap saluaran menggunakan frekuensi yang berlainan untuk pancaran daripada RBS dan satu lagi pancaran dari unit moblie ke RBS. Frekuensi yang berbeza digunakan bertujuan untuk mengelakkan gangguan atau pertindihan isyarat penghantar dan penerima. Namun begitu, frekuensi atau saluran yang sama boleh digunakan oleh sel-sel yang lain yang berada jauh antara satu sama lain.

Terdapat dua jenis saluran radio iaitu:i) Saluran kawalanii) Saluran suara

3.3.1. Saluran Kawalan Setiap sel mempunyai satu saluran kawalan yang hanya digunakan

untuk penghantaran data (bukan suara). Saluran kawalan mengawal aliran data secara berterusan apabila unit

mobile di‘ON’kan. Apabila pengguna bergerak dari satu sel ke sel yang lain, terminalnya

akan diselaraskan kepada satu saluran kawalan yang baru. Pertukaran ini berlaku secara automatik oleh kesemua sistem kawalan yang beroperasi dalam sistem tersebut.

Saluran kawalan dengan kualiti penerimaan yang terbaik akan dipilih dan terminal set mobile seterusnya akan diselaraskan kepada saluran ini sehinggalah kualiti penerimaannya berkurangan.

3.3.2. Saluran Suara Ialah saluran yang membawa isyarat perbualan dan ianya digunakan

semasa perbualan berlangsung. Setiap sel biasanya mempunyai antara 7 hingga 23 saluran suara.

42


Disamping membawa isyarat perbualan, saluran ini juga berfungsi sebagai laluan untuk:

a) penjana nada SAT (Supervisory Audio Tone)b) pesanan datac) pengesanan pengisyaratan nadad) penghantaran ringging order

3.4. Antena

Terdapat dua jenis antena yang digunakan di RBS iaitu omnidirectional dan directional.

i. Omnidirectional Merupakan antena yang mempunyai keseimbangan dalam

penghantaran dan penerimaan isyarat. Ianya digunakan di kawasan kurang penduduk Kawasan liputannya berbentuk bulat dan setiap penghujung

bulatan kawasan liputan akan bertindih antara satu sama lain, rujuk Rajah 3.3.

Hanya menggunakan satu elemen sahaja

43

Untuk makluman anda, antena digunakan sebagai media perantaraan di antara

penghantar dan penerima isyarat.


Rajah 3.3 Kawasan liputan antena omnidirectional.

ii. Keberarahan (Directional) Suatu antena yang mempunyai sifat keberarahan, di mana

pemancaran adalah pada arah-arah yang tertentu. Memerlukan tiga antena yang disusun secara berdekatan

supaya setiap antena mempunyai sudut 1200 liputan, rujuk Rajah 3.4.

Ianya digunakan dikawasan yang luas penggunaanya seperti di bandar-bandar.

Rajah 3.4 Antena directional.

44

Kawasan liputan

RBS

Sel

Antena


45

Terangkan konsep saluran kawalanJelaskan konsep antena directional.

AKTIVITI 3.C


jawab soalan berikut.



46

Berikan fungsi RBS dan MTSO.Lukiskan gambarajah blok asas bagi sistem selular.Terangkan fungsi bagi setiap blok di atas.Berikan perbezaan di antara antena omnidirectional dan directional.

PENILAIAN KENDIRI




47

- Apabila kenderaan bergerak keluar dari satu sel kepada sel yang lain, maka secara automatik sistem akan mensuiskan kepada RBS yang berikutnya.

- Penerima pada setiap sel akan mengawasi kekuatan isyarat unit mobile tersebut. Apabila kekuatan isyarat jatuh ke paras bawah daripada aras yang ditetapkan atau rujukan, maka ia secara automatik akan disuiskan pada paras yang lebih tinggi melalui RBS yang terdekat.

2. Rujuk nota 3.1.

RESPON 3.A

Sila semak jawapan anda dengan jawapan

dibawah.

Pemancar, penerima, synthesizer, unit logik dan unit kawalan45 MHz3 Watt825 – 845 MHz

RESPON 3.B Sila semak jawapan anda dengan jawapan

dibawah.

rujuk nota 3.3.1.rujuk nota 3.4.(ii)

RESPON 3.C


dibawah.


48

Rujuk nota 3.1, (i) dan (ii).Rujuk Rajah 3.2.Rujuk nota 3.2.

4.

OmnidirectionalDirectionalKawasan liputan berbentuk bulatan dan bertindih

antara satu sama lainKawasan liputan seimbang dna tersusun secara heksagon

dan tidak bertindihKawasan pancaran antena 3600 perRBS.Kawasan pancaran

antena 1200 perRBSRBS berkedudukan ditengah-tengah selRBS

berkedudukan dipinggir sel.Digunakan di kawasan pendalamanDigunakan di

kawasan bandar atau pengguna ramai.

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.


SISTEM SELULAR

49


Objektif Am :

- Mengetahui dan memahami istilah-istilah dalam radio selular dan prosedur membuat panggilan.

- Mengetahui pengunaan frekuensi radio selular dalam Malaysia dan teknologi WAP.

Objektif Khusus :

Mentakrifkan maksud bagi penggunaan frekuensi tetap, pemecahan sel, “hand-off”, nisbah S/N dan “paging”.

Menerangkan prosedur membuat panggilan dan menerima panggilan. Mengenali spektrum frekuensi. Menyenaraikan pengendali-pengendali sistem selular di Malaysia. Mengenali penggunaan sistem WAP

50

OBJEKTIF


4.0 Pengenalan

Seperti mana yang anda telah ketahui, sistem radio selular beroperasi dari 800 MHz hingga 900 MHz, yang mana frekuensi ini diperuntukkan bagi saluaran tv UHF. Pada dasarnya, terdapat 666 saluran berlebar jalur 33 kHz dupleks-penuh (full-duplex) dalam perhubungan selular. Namun begitu, kini, pelbagai pendekatan telah digunakan bagi memaksimumkan lagi penggunaan julat frekuensi, antaranya ialah penggunaan semula frekuensi pemecahan sel, hand-off, nibah S/N dan paging.

4.1. Penggunaan Semula Frekuensi

Walaubagaimanapun, kedudukan sel-sel hendaklah jauh antara satu sama lain untuk menggelakkan gangguan. Sila rujuk Rajah 4.1. Dengan penggunaan semula

51

Tahukah anda, hampir kesemua pembekal talian

selular berada pada takat maksimum. Keadaan ini

disebabkan oleh kekurangan ruang spektrum di

atmosfera yang disebabkan oleh perkembangan

teknologi yang pesat.

Konsep ini membenarkan frekuensi saluran yang telah digunakan untuk satu sel digunakan semula pada sel-sel yang lain


frekuensi, sistem selular dapat mengendalikan sejumlah besar sambungan secara serentak, jauh melebihi jumlah saluran yang diperuntukan.

Rajah 4.1 Penggunaan frekuensi-semula dalam sel.

Rajah 4.1 jelas menunjukan penggunaan frekuensi-semula, di mana sel-sel bersebelahan tidak mungkin akan menggunakan frekuensi yang sama tetapi sel-sel berikutnya akan menggunakan. Katakan peruntukan frekuensi bagi RBS S1 - 988.2 MHz, S2 - 988.3 MHz, S3 - 988.4 MHz, S4 - 988.5 MHz dan S5 - 988.6 MHz, maka dengan pengagihan frekuensi sebegini, ia dapat mengelakkan pertindihan di antara satu sama lain. Seterusnya, frekuensi tersebut dapat diguna semula di sel yang tidak bertindih dengan frekuensi yang hendak diguna semula tadi.

4.2. Pemecahan Sel

Konsep ini membolehkan sel yang besar dibahagikan kepada sel-sel kecil yang dilengkapi dengan penghantar (RBS) berkuasa kecil. Oleh itu jarak ulangan penggunaan semula frekuensi menjadi lebih rendah dan jumlah saluran di antara kawasan akan bertambah jauh melebihi kapasiti satu sel besar yang asal, rujuk Rajah 4.2. Keadaan ini disebabkan oleh lebih banyak pengguna di suatu kawasan. Kebiasaan, pemecahan sel dilakukan di kawasan bandar, di mana penggunaan telefon selular adalah lebih meluas. Oleh yang demikian, lebih banyak stesen RBS dan saluran disediakan. Keadaan ini jelas kita dapat lihat di bandar-bandar seperti Kuala Lumpur, Shah Alam, Georgetown, Ipoh dan Johor Bahru, di mana kepadatan sel adalah lebih tinggi berbanding dengan kawasan luar bandar seperti Rawang, Teluk Intan, Segamat dan lain-lain, lihat Gambarajah 4.3.

52

S1

S2

S3

S4

S5

S5

S4

S1

S2

S3

S5

S4

S3

S2

S1

S5

S4

S3

S2 S1

S3


Rajah 4.2 Pemecahan sel besar ke sel kecil.

Gambarajah 4.3 Pemecahan sel di Semenanjung Malaysia4.3. Paging

Ketika anda menerima panggilan, telefon selular anda akan memberi isyarat yang bermaksud ada panggilan masuk. Proses ini dipanggil paging. Ia merupakan pesanan saluran kawalan yang mengandungi Nombor Identiti Telefon Selular (Mobile Identification Number) dan secara tidak langsung, ia memberitahu bahawa adanya panggilan masuk. Nombor yang dihantar oleh pemanggil kepada penerima akan diperiksa oleh MTSO. Kemudian, MTSO tersebut akan menghantar isyarat nombor yang dipanggil kepada semua MTSO lain. Setelah kedudukan penerima dikenalpasti, MTSO berhampiran akan menghantar Nombor Identiti Telefon Selular kepada RBS pemanggil. RBS tersebut akan menghubungi nombor yang dipanggil. Penerima akan menerima paparan nombor si pemanggil pada telofon selularnya. Pada masa yang sama, pemanggil juga akan menerima paparan nombor yang dipanggil melalui RBSnya.

53

Kawasan bandar

Kawasan luar bandar

Gambarajah menunjukan taburan pengguna telefon bimbit (kawasan berbintik-bintik).


4.4. Hand-Off

Apabila pengguna bergerak keluar dari sel asal ke sel berdekatan, beliau akan kehilangan perhubungan radio pada saluran kawalan sel asal. Terminalnya akan diselaraskan secara automatik pada saluran kawalan sel yang baru. Proses ini berlaku sangat cepat sehingga tidak disedari oleh pengguna. Ketika perbualan sedang berlangsung, pengguna hanya akan mendengar bunyi ‘beep’ yang sekejap, sewaktu Hand-Off dilakukan, rujuk Rajah 4.4.

54

RBS MSTO

RBS

Ke PSTN

SALURAN Kawalan Baru (Hand-Off)

Kedudukan asal telefon bimbit

Kedudukan baru bagi telefon bimbit

Hello, kawan I tengah drive ini dari KL ke JB


Rajah 4.4 Proses hand-off dari suatu RBS ke suatu RBS

4.5. Nisbah Isyarat per Hingar (SNR)

Nisbah SNR adalah sangat penting untuk menentukan keberkesanan pengoperasian atau kebolehan sistem selular untuk memperbaiki semula isyarat yang lemah. Selain daripada itu, SNR juga boleh mengesan kekuatan isyarat berbanding dengan hingar yang tidak diperlukan. Nisbah SNR dinyatakan dalam bentuk dB di mana;

[4.1]

di mana; S – kuasa isyaratN – kuasa hingar

Jika isyarat yang diterima adalah lemah maka, ia perlu dikuatkan dengan menggunakan penguat. Tetapi, ia akan menyebabkan julat isyarat dan juga hingar dinaikkan secara serentak. Keadaan ini tidak diingini. Pada hakikatnya, hanya isyarat sahaja yang perlu ditinggikan dan bukan hingar.

Untuk memperolehi isyarat yang baik, nisbah SNR perlulah tinggi. Di mana, gandaan isyarat melebihi gandaan hingar. Jika, gandaan hingar tinggi, maka nisbah SNR akan rendah, akibatnya, isyarat yang diterima akan mengalami lebih banyak gangguan.

55

SNR (dB) = 10 log Isyarat (S) Hingar (N)

1. Nyatakan dua sebab mengapa terdapat lebih banyak saluran

dalam sistem selular pada masa kini berbanding dahulu.

2. Telefon selular beroperasi dengan menggunakan dupleks-

penuh. (Betul/ Salah).

3. Untuk memperolehi SNR yang baik, gandaan hingar mestilah

___________ dan gandaan isyarat mestilah _____________.

4. Jika sistem selular yang digunakan mempunyai kuasa isyarat

sebanyak 18 W serta nilai kuasa bagi gangguan ialah 0.5 W. Kirakan

SNR bagi sistem tersebut.

AKTIVITI 4.AUntuk memantapkan pemahaman anda sila jawap

soalan berikut.



4.6. Proses Panggilan

Panggilan telefon melalui rangkaian selular memerlukan penggunaan dua saluran suara dupleks-penuh serentak iaitu saluran pengguna dan saluran kawalan. Stesen RBS memancarkan dan menerima isyarat menggunakan saluran-saluran yang dipanggil saluran kawalan hadapan dan saluran suara hadapan. Manakala unit selular pula memancarkan dan menerima isyarat menggunakan saluran kawalan belakang dan saluran suara belakang.

Melengkapkan panggilan menerusi sistem radio selular adalah lebih kurang sama dengan rangkaian pensuisan telefon awam. Apabila unit selular mula di aktifkan, ia akan melaksanakan satu siri prosedur memula (start-up) dan kemudiannya mensampelkan kekuatan isyarat yang diterima pada saluran pengguna. Unit ini akan menala secara automatik kepada saluran yang isyarat yang paling kuat/baik dan seterusnya, mengawal data yang dihantar oleh RBS. Unit ini akan menterjemahkan data tersebut dan seterusnya, memerhatikan saluran kawalan.

Dalam sistem radio selular, panggilan boleh dilakukan antara pengguna telefon awam dengan pengguna telefon selular atau antara dua pengguan telefon selular. Berikut menunjukan carta alir (Carta Alir 4.1, Carta Alir 4.2, dan Carta Alir 4.3) bagi panggilan menggunakan unit selular.

56

Agaknya macam mana mereka ini boleh berkomunikasi antara selular dengan selular atau selular dengan telefon


Carta Alir 4.1 Cara panggilan dari PSTN ke unit selular

57

MTSO terima panggilan daripada pemanggil melalui PSTN.

MTSO akan memeriksa digit pendailan dan menentukan samada unit selular tersebut digunakan atau tidak.

Jika digunakan (on-hook), MTSO akan suiskan secara ‘paging’ kepada pengguna selular dan cuba mendapatkan saluran bebas serta

mengarahkannya supaya menala kepada saluran tersebut

Unit selular akan menghantar pengesahan saluran kepada MTSO melalui RBS dan kemudiannya menghantar nada progres panggilan yang

menghasilkan deringan.

MTSO akan memberhentikan nada ini apabila ia menerima isyarat positif bahawa pengguna selular telah menjawab panggilan dan perbualan boleh

dimulakan.


Carta Alir 4.2 Cara panggilan dari unit selular ke PSTN


58

Pengguna selular mendail nombor yang dikehendaki dan menekan butang ‘SEND’. Tindakan ini akan menyebabkan nombor yang didail dan pendail

selular akan dihantar ke MTSO

Jika nombor pengenalan sahih, MTSO akan menyambungkan panggilan tersebut kepada rangkaian PSTN. Seterusnya melengkapkannya kepada

pengguna yang dipanggil

Melalui RBS, MTSO akan mendapatkan saluran pengguna yang tidak sibuk dan mengarahkan unit selular supaya menalakan kepada saluran tersebut

Selepas MTSO menerima pengesahan bahawa unit selular tersebut menala, pengguna selular akan menerima nada progres daripada MTSO.

MTSO akan memberhentikan nada ini apabila pengguna selular mula menjawab panggilan dan perbualan pun bermula.


Carta Alir 4.3 Cara panggilan dari unit selular ke unit selular lain.


59

Pengguna selular yang ingin memanggil akan mendail nombor yang dikehendaki dan menekan butang ‘SEND’.

MTSO akan menerima nombor pengenalan pemanggil dan nombor yang dipanggil kemudiannya diperiksa kesahihannya serta ia menentukan samada

yang dipanggil sedang mengunakan unit selular (on-hook) atau tidak (off-hook).

MTSO akan menghantar arahan ‘paging’ kepada semua RBS dan pengguna yang dipanggil akan menerima arahan tersebut

Isyarat positif daripada pengguna yang dipanggil akan menyebabkan MTSO cuba mendapatkan saluran pengguna yang bebas dan mengarahkan kedua-dua pengguna menalakan kepada saluran masing-masing. Kemudian unit

selular yang dipanggil akan berdering.

MTSO akan memberhentikan deringan ini apabila pengguna yang dipanggil mula menjawab dan perbualan boleh dimulakan oleh kedua-dua pengguna.


4.7. Pelepasan Panggilan (Call Release)

Ia merupakan satu proses dimana pemanggil menamatkan panggilannya. MTSO akan mencari status yang baru kepada unit selular tersebut yang kini dalam keadaan normal, iaitu ia boleh menerima dan membuat panggilan yang lain, rujuk Carta Alir 4.4.

Carta Alir 4.4 Cara-cara pelepasan panggilan yang dibuat oleh unit selular

60

Pengguna selular menamatkan panggilan dengan menekan butang ‘END’. Maklumat ini akan dihantar kepada RBS dan seterusnya dihantar kepada

MTSO.

Apabila isyarat penamatan diterima oleh MTSO, tempoh panggilan untuk proses bayaran dilakukan.

RBS akan menghentikan penghantaran maklumat pada saluran pengguna tersebut dan kini ia berada dalam keadaan normal.

Pengguna selular juga akan menghentikan penghantaran maklumat dan cuba untuk mendapatkan saluran kawalan yang terbaik pada sesebuah sel.


4.8. Spektrum Frekuensi

Rajah 4.5 Spektrum frekuensi bagi sistem selular

Sistem selular telah menetapkan julat frekuensi untuk pengoperasianya. Daripada Rajah 4.5, kita dapat lihat, pengendali A dan B dibenarkan menggunakan sejumlah 25 MHz daripada spektrum radio pemancar dan penerima yang telah ditetapkan. Daripada julat 25 MHz pemancar, ianya dibahagikan kepada 2 bahagian iaitu julat 12.5 MHz untuk frekuensi pemancar pengendali A dan julat 12.5 MHz untuk frekuensi pemancar bagi setiap pengendali B. Saluran radio yang digunakan dalam sistem selular dijarakkan sebanyak 30 kHz setiap satu saluran. Setiap pengendali mempunyai julat 12.5 MHz bagi pemancar dan 12.5 MHz bagi penerima. Ini bermakna setiap pengendali mempunyai 416 saluran radio (12.5 MHz/30 kHz = 416 saluaran). Daripada 416 saluran, ia dibahagikan kepada 395 saluran suara dan 21 saluaran kawalan.

61

60 20k 500k 50M 1G 300G

Aud

io/S

ound

Rad

io

TV

Rad

ar &

Dat

a K

omun

ikas

i

Infr

ared

Vis

ible

Lig

ht

Ult

ra v

iole

t

X-r

ay

Hz

Penerima (MHz) Pemancar (MHz)


4.9. Pengendali Sistem Selular Di Malaysia

Di Malaysia terdapat beberapa pengendali telefon selular yang giat mengembangkan teknologi sistem selularnya. Antara pengendali-pengendali tersebut adalah seperti di dalam Jadual 4.1.

Syarikat Sistem Frekuensi(MHz) Standard Kod

Celcom ART 900 900 ETACS 010Time Telekom ATUR 450 450 NMT 011Maxis Mobile Maxis 900 GSM 012STM TM Touch 1800 PCN 013Digi 1800 Digi 1800 1800 PCN 016Time Cel Time Cel 1800 PCN 017Mobikom Mobifon 800 800 AMPS 018Celcom Celcom GSM 930 GSM 019

Jadual 4.1 Pengendali telefon selular di Malaysia

4.10. Teknologi WAP

Perkembangan teknologi dalam telekomunikasi telah membuka lembaran baru dalam era penciptaan telefon bimbit, dan salah satunya ialah teknologi WAP. WAP atau Wireless Application Protocol, merupakan peranti mudahalih tanpa wayar, yang menyediakan perkhidmatan mengakses maklumat terus dari sumber. Antara peranti-peranti mudahalih yang mampu mengendalikan teknologi WAP adalah telefon bimbit, pager, radio dua-hala, smartfon dan komunikator.

WAP mampu mengendalikan rangkaian-rangkaian tanpa wayar seperti GSM, PDC, PHS, CDPD, CDMA, TDMA, DataTAC, iDEN dan lain-lain. Manakala, sistem pengoperasi yang mampu mengendalikan WAP adalah PalmOS, EPOC, Windows CE, FLEXOS, OS/9 dan JavaOS. Oleh kerana, pengaksesan maklumat daripada WAP adalah dalam bentuk teks, gambar dan lain-lain, maka skrin yang besar serta padat perlu disediakan. Contohnya, katakan anda ingin melayari

62

Daripada pengetahuan anda, agak-agak ada berapa pengendali sistem selular di Malaysia !


halaman web (internet), maka, microbrowsers perlu digunakan untuk mengakses halaman tersebut. Dalam konteks ini, browser membawa maksud suatu fail kecil yang menggunakan ingatan (memory) yang kecil sahaja. Maka, lebar jalur frekuensi penghantaran maklumat juga akan menjadi kecil. Ini memudahkan penggunaan peranti mudahalih ini.

Syarikat yang mula-mula sekali bertanggungjawab terhadap pembangunan dan perkembangan teknologi WAP adalah Unwired Planet, Nokia, Motorola dan Ericsson,

Rajah 4.6 Teknologi WAP daripada Nokia

63

1. Lakarkan carta alir bagi penggunaan sistem selular ke selular.

2. Berapakah julat frekuensi yang digunakan bagi komunikasi

selular.

3. Nyatakan frekuensi bagi sistem PCN dan GSM.

AKTIVITI 4.BUntuk memantapkan pemahaman anda sila jawap

soalan berikut.


64


1. Terangkan konsep pemecahan sel dalam sistem selular2. Apakah yang dimaksudkan dengan konsep ‘hand-off’.3. Terangkan proses panggilan dari PSTN ke selular

PENILAIAN KENDIRI Penilaian untuk tujuan pemahaman unit ini.

Untuk mengetahui jawapan anda betul atau salah, sila rujuk di mukasurat akhir bagi unit ini (mukasurat 18).


65

Penggunaan semula frekuensi, terdapatnya lebih banyak ruang spektrum frekuensiBetulrendah, tinggi15.56 dB

RESPON 4.A Sila semak jawapan anda dengan jawapan

dibawah.

1. Rujuk Carta Alir 4.32. 825 – 845 MHz3. 1800 MHz dan 900 MHz

RESPON 4.B Sila semak jawapan anda dengan jawapan

dibawah.

1. Rujuk Nota 4.2. Pemecahan Sel

2. Rujuk nota 4.4. Hand-off

3. Rujuk Carta Alir 4.1.

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.


GENTIAN OPTIK

66


Objektif Am :

- Memahami sistem gentian optik dari sudut rajah blok dan jenis-jenis mod yang lazimnya digunakan.

Objektif Khusus :

Melukis serta melabelkan rajah blok bagi sistem gentian optik. Menerangkan fungsi setiap blok dalam gentian optik. Mengenalpasti jenis-jenis mod gentain optik. Melakar dan membezakan kriteria bagi mod Indeks Langkah Pelbagai-Mod, Indeks Gred

Pelbagai-Mod dan Mod Tunggal. Membandingkan persamaan dan perbezaan antara jenis-jenis mod gentian optik. Menyatakan jenis-jenis penyambungan dan penggandingan.

67

OBJEKTIF


5.0 Sejarah dan Pengenalan Gentian Optik

Sebelum kita mempelajari tentang gentian optik, mari kita melihat sejarah gentia optik. Pada 1870 John Tyndall, seorang ahli falsafah peribumi yang tinggal di England telah pun membuktikan Sistem Cahaya yang pertama kepada ‘Royal Society Experiment’. Ujikajinya telah menggunakan air sebagai suatu medium dan membuktikan sinaran cahaya dalam air adalah melengkung.

Semasa awal 1950s, seorang penyelidik menggunakan kajian rod kaca boleh dilentur untuk memeriksa organ-organ di dalam tubuh manusia. Pada tahun 1958, Charles Townes dan Arthur Schawlow dari ‘Bell Laboratories’ telah membuat teori penggunaan ‘Laser’ sebagai keamatan punca cahaya. Pada 1960, Theodore Maiman dari ‘Hughes Research Laboratory’ telah membuat eksperimen yang pertama tentang laser. Pada 1962, semikonduktor laser yang pertama wujud sebagai tunas permulaan.

Pada tahun 1973, ‘Airbone Light Optical Fiber Technology’ (ALOFT) telah melaksanakan program penggantian 302 kabel yang beratnya 40 kg dengan gentian fiber yang beratnya hanya 1.7kg. Di akhir 1970 dan awal 1980, hampir kesemua syarikat telekomunikasi telah menggunakan sistem gentian optik yang mempunyai kecekapan yang lebih tinggi.

Untuk pengetahuan anda, era pembangunan gentian optik telahpun bermula pada awal 60-an dan menjadi semakin pesat kini. Kini, gentian optik digunakan sebagai medium penghantaran isyarat dalam bentuk gelombang cahaya melalui gentian kaca atau plastik. Gelombang cahaya yang bergerak dalam gentian optik mematuhi Prinsip Hukum Snell’s iaitu pada kelajuan cahaya iaitu 3 x 108 m/s.

68

Gentian optik, apa tu ?


Di Malaysia, Syarikat Telekom Malaysia Berhad (STMB) telah menggunakan gentian optik sebagai litar sambungan jarak jauh dan juga sebagai sistem penghantaran data. Ini kerana, gentian optik mempunyai kehilangan kuasa yang kurang, kos yang murah dan senang diselenggarakan.

Terdapat 3 elemen utama dalam sistem komunikasi gentian optik iaitu sumber cahaya (Pemancar), gentian optik dan pengesan cahaya (Penerima). Rajah 5.1 dibawah menunjukkan elemen asas bagi sistem gentian optik.

Pemancar Gentian OptikPenerima

Rajah 5.1. Elemen asas bagi sistem gentian optik

Dalam pemancar gentian optik, punca-punca cahaya boleh dihasilkan melalui LED (Light Emitting Diode) atau ILD (Injection Laser Diode). Manakala, di bahagian penerima, pengesan cahaya digunakan untuk mengesan cahaya yang dipancarkan oleh punca cahaya. Pengesan cahaya yang biasa digunakan adalah Pin Diod, Avalanche Photo Diode (APD) atau Photo Transistor.

5.1. Talian Gentian Optik

Untuk pengetahuan anda, rupabentuk dan warna gentian optik adalah hampir serupa dengan tali tangsi. Manakala, saiz diameter gentian optik adalah lebih halus daripada sehelai rambut, kebiasaanya lebihkurang 120 m.

69

Sumber Cahaya

Pengesan Cahaya

Pernahkah anda melihat tali tangsi (tali yang digunakan untuk memancing) ?


Struktur binaan gentian optik terdiri daripada teras kaca (core) yang dilindungi oleh lapisan salutan (cladding). Teras kaca berfungsi sebagai media yang merambatkan gelombang cahaya. Manakala, lapisan salutan pula menghalang cahaya menebus keluar daripada teras kaca. Ini disebabkan oleh indeks pembiasan bagi lapisan teras dan salutan berbeza (Rajah 5.2). Untuk meningkatkan kecekapan pergerakkan cahaya dalam gentian, teras kaca mestilah tulen atau tiada bendasing semasa penghasilan gentian tersebut. Kebiasaanya, bahan yang digunakan untuk pembuatan gentian ialah:

i. Kaca berasaskan silikaii. Silika berbagai campuran dan plastik berkualiti tinggi.

a) Teras Tunggal (Single Core)

b) Pelbagai Teras (Multi Core)

Rajah 5.2 Stuktur binaan gentian optik.

70

Salut PolitinGentian optik

Dawai Besi

Salut Aluminium

Salutan (Cladding)

Teras (Core)

Jaket Pelindung

Tahukah Anda?

Kabel gentian optik jenis plastik adalah lebih murah dan fleksibel berbanding

dengan kaca.


Merujuk kepada Rajah 5.2 :

teras dikelilingi oleh pelindung yang dikenali sebagai salutan (cladding). Bahagian ini digunakan untuk penghantaran maklumat dalam bentuk cahaya.

salutan mempunyai indeks biasan yang lebih rendah daripada teras. Ia bertujuan untuk memastikan pengantaramukaan yang sesuai dicapai dan gelombang cahaya kekal melalui teras. Selain itu, pelindung bertujuan untuk menambahkan ketahanan teras gentian. Lapisan ini diperbuat daripada plastik yang berfungsi sebagai penebat.

Oleh kerana, struktur binaan gentian adalah bebas daripada bendasing, isyarat tenaga yang hilang adalah kecil iaitu lebih kurang 0.1 – 0.6 dB per kilometer. Jika dibandingkan gentian optik dengan kabel logam, gentian optik mempunyai ciri-ciri yang jauh lebih baik daripada kabel logam. Ini jelas dapat dilihat dalam Jadual 5.1 dan Gambarajah 5.1.

Ciri-Ciri Gentian Optik Kabel Logam

Kehilangan 0.1-0.6 dB/km 18 dB/km

Lebar Jalur Melebihi 1GHz bagi gentian optik tunggal

Lebih kurang 600MHz bagi kabel sepaksi

Diameter 0.125mm 9.5mm

Berat 40 km per 1 kg 0.7 km per 1 kg

Aruhan GelombangElektromagnet

Tidak terdapat Akibatnya ketara

Kos Untuk jangka masa panjang, kos menurun.

Kos pembuatan yang tinggi

Bahan Mentah Tak Terhingga Semakin berkurangan

Kualiti maklumat Baik Terdapat gangguan

Jadual 5.1 Perbandingan di antara gentian optik dengan kebel logam

71

Kabel Sepaksi

Gentian Optik – Pelbagai Teras


Gambarajah 5.1 Perbandingan rupabentuk fizikal di antara gentian optik dan kabel sepaksi

72

Gentian optik diperbuat daripada __________ atau ______________.Kelebihan utama gentian optik berbanding dengan kabel logam ialah ____________________________.Pada jarak yang jauh kabel gentian optik mengalami kehilangan yang tinggi berbanding dengan kabel logam. (Betul/Salah).Kabel gentian optik adalah lebih kecil, ringan dan kuat berbanding dengan kabel logam (Betul/Salah).Nyatakan dua punca cahaya yang kerap digunakan dalam gentian optik.

AKTIVITI 5.AUntuk memantapkan pemahaman anda sila




5.1Sistem Gentian Optik Dan Kendaliannya

Rajah 5.4 Rajah blok asas bagi sistem komunikasi gentian optik

Rajah 5.4 menunjukan sistem gentian optik asas bagi penghantaran maklumat melalui gentian. Isyarat yang hendak dihantar melalui penghantar boleh terdiri daripada isyarat suara, video atau data komputer. Kendalian bagi Rajah 5.4 adalah seperti berikut ;

Isyarat maklumat asal dalam analog akan ditukarkan ke dalam bentuk denyut-denyut digital. Proses ini dilakukan dengan menggunakan penukar analog ke digital (Analog Digital Converter, ADC).

Di bahagian Penghantar Punca Cahaya, denyut-denyut tersebut akan ditukarkan dari bentuk voltan kepada arus dengan menggunakan penukar voltan ke arus. Seterusnya, arus ini akan ditukarkan kepada bentuk cahaya dengan menggunakan punca cahaya seperti LED atau ILD. Keamatan cahaya bergantung kepada jumlah arus yang mengalir.

Penganding digunakan untuk menyambung punca cahaya dengan gentian optik. Kini, sumber cahaya tersebut akan disalurkan ke dalam gentian optik di mana, cahaya ini

akan dipantulkan sepanjang talian. Di bahagian penerima, pengganding sekali lagi digunakan sebagai penyambung antara

gentian dan pengesan cahaya. Komponen pengesan cahaya seperti foto-sel, foto transistor atau APD akan digunakan sebagai pengesan sumber cahaya dari gentian. Cahaya tersebut akan ditukarkan semula ke bentuk arus dan seterusnya, ditukarkan ke bentuk voltan.

Isyarat voltan yang terhasil akan dikuatkan dengan menggunakan penguat.

73

Gentian optik

Pembentuk Penyahkod

denyut

Pengesan Cahaya

Penguat

Maklumat asal

Pengkod atau Penukar

Penghantar Punca Cahaya

denyut

Isyarat masukan


Isyarat voltan yang dihasilkan selepas penguat tidak mempunyai bentuk denyut yang sebenar (rujuk Rajah 5.5). Oleh yang demikian, pembentuk (shaper) diperlukan untuk membentuk semula denyut tersebut.

Rajah 5.5 Rupabentuk denyut sebelum dan selepas memasuki pembentuk (shaper).

Isyarat denyut-denyut berdigit kini ditukarkan ke bentuk analog dengan menggunakan penyahkod. Hasil keluarannya adalah isyarat maklumat asal.

5.3 Mod Gentian Optik

Sebenarnya, terdapat 2 cara untuk mengklasifikasikan jenis-jenis gentian optik iaitu melalui indeks pembiasan dan melalui mod-mod yang terdapat pada setiap kabel. Di mana, mod-mod ini boleh dirujuk kepada tindakan yang diambil oleh sesuatu sinaran cahaya yang dipancar melalui kabel gentian optik. Kedua-dua cara kelasifikasi ini akan digabungkan untuk membezakan jenis kabel gentian optik. Terdapat dua cara untuk menerangkan perubahan indeks pembiasan yang melalui sesuatu kabel gentian optik iaitu Indeks Langkah (Step Index) dan Indeks Gred (Graded Index).

74

0V

5V

Isyarat denyut sebelum memasuki pembentuk

Isyarat denyut selepas pembentuk

Tahu tak apa itu, indeks lamgkah dan indek gred !!!!! Kalau ingin tahu mari kita lihat bersama-sama

Cuba….. cuba, ya! Macam mana nak mengklasifikasikan gentian optik, fikirkan…………


5.3.1 Indeks Kabel Gentian

Indeks kabel gentian optik boleh dibahagikan kepada dua jenis iaitu:

(i) Indeks Langkah (Step Index)

Indeks Langkah merujuk kepada indeks pembiasan antaramuka bagi teras dan salutan. Ini bermakna teras mempunyai indeks pembiasan yang malar, N1. Manakala, pula salutan mempunyai indeks pembiasan yang malar, N2. Gabungan kedua-dua indeks pembiasan ini (N1 dan N2) akan menghasilkan perbezaan langkah. Jika anda, plotkan lengkungan untuk menunjukan indeks pembiasan bagi N1 dan N2, maka anda akan memperolehi suatu keadaan menegak dari kiri ke kanan, lihat Rajah 5.6.

Rajah 5.6 Keratan rentas dan lengkungan indeks pembiasan bagi indeks langkah

75

Antaramuka

Teras

Salutan

Indeks

Pembiasan (N)

N2

N1

Salutan

Indeks pembiasan teras yang berubah-ubah

Indeks Pembiasan (N)


Rajah 5.7 Keratan rentas dan lengkungan indeks pembiasan bagi indeks gred

(ii) Indeks Gred

Bagi Indeks Gred, indeks pembiasan bagi teras adalah tidak tetap manakala, bagi salutan gentian adalah tetap. Indeks pembiasan teras berubah dengan perlahan-lahan dan berterusan berpandukan kepada diameter teras gentian optik. Apabila anda menghampiri pada titik tengah teras, indeks pembiasannya akan meningkat secara perlahan-lahan, mencapai tahap maksimum di titik tengah teras dan kemudiannya mula menurun selepas melalui titik tengah tersebut. Ini akan membentuk satu separuh bulatan saiz seperti diameter teras. Ini dapat dilihat seperti dalam Rajah 5.7.

76

Isyarat suara dan video ditukarkan ke bentuk _____________ sebelum dipancarkan dalam bentuk sinaran cahaya.Peranti yang berfungsi sebagai penukar denyut cahaya kepada isyarat elektrik ialah ______________.Nyatakan dua jenis indeks yang terdapat pada gentian optik

AKTIVITI 5.BUntuk memantapkan pemahaman anda sila




5.3.2 Mod Kabel Gentian

Mod adalah merujuk kepada bilangan saluran bagi pancaran cahaya yang terdapat pada sesuatu gentian optik. Terdapat 2 kelasifikasi mod iaitu Mod Tunggal (single mode) dan Mod Pelbagai (multimode). Dalam mod tunggal, sinaran cahaya hanya mengikut satu laluan tunggal untuk melalui pada teras gentian manakala bagi mod pelbagai pula, sinaran cahaya dapat melalui beberapa laluan di dalam teras gentian optik. Setiap jenis kabel gentian optik dapat dibezakan dengan kadar indeks dan mod. Terdapat 3 jenis kabel gentian optik yang biasa digunakan iaitu Indeks Langkah Pelbagai-Mod (Multimode Step Index), Indeks Gred Pelbagai-Mod (Multimode Graded Index) dan Mod Tunggal (Single Mode).

(i) Indeks Langkah Pelbagai-Mod (Multimode Step Index)

Indeks Langkah Pelbagai-Mod merupakan jenis gentian optik yang mempunyai satu teras berdiameter daripada 50 m hingga 100 m. Saiz diameter yang besar ini menjadi pendorong kepada penumpuan cahaya dan memancarkannya dengan berkesan. Ini bermakna punca cahaya yang murah seperti LED boleh digunakan untuk menghasilkan denyut-denyut cahaya. Cahaya boleh bergerak dalam teras dengan melalui beribu-ribu laluan, seperti di Rajah 5.8.

Rajah 5.8 Laluan cahaya dalam Indeks Langkah Pelbagai-Mod

77

Perhatikan Rajah 5.8, apa yang anda nampak

A

B

CPunca

Cahaya

Teras

Salutan

Jaket Pelindung

Dispersion


Anda dapat lihat bahawa sinaran cahaya bergerak dalam bentuk zigzag. Disebabkan cahaya bergerak dalam laluan yang pelbagai maka setiap laluan mempunyai jarak yang berbeza. Ini jelas dilihat pada, cahaya A, B dan C. Dalam jenis gentian optik ini, pelbagai maklumat dapat dihantar dalam bentuk cahaya pada masa yag sama tetapi denyut-denyut cahaya tersebut akan sampai ke penghujung kabel pada masa yang berlainan bagi setiap laluan. Dari Rajah 5.8, Cahaya A akan sampai ke penghujung gentian dahulu, diikuti oleh cahaya B dan C. Keadaan ini dinamakan Modal Dispersion, dimana denyut yang sampai ke penghujung gentian mempunyai amplitud yang rendah. Ini disebabkan oleh pelemahan (attenuation) di sepanjang talian gentian dan kenaikkan dalam tempoh, akibat daripada denyut cahaya yang sampai pada masa yang berlainan. Oleh yang demikian, kabel gentian ini hanya sesuai digunakan untuk jarak dekat dan sederhana.

(ii) Indeks Gred Pelbagai-Mod (Multimode Graded Index)

Gentian Indeks Gred Pelbagai-Mod mempunyai banyak mod, atau laluan bagi penghantaran denyut cahaya melalui kabel gentian. Rajah 5.9 menunjukan pergerakan cahaya di dalam kabel gentian ini. Gentian ini mempunyai indeks pembiasan yang berubah-ubah secara berterusan di sepanjang teras maka, sinaran cahaya dengan perlahan-lahan akan naik membengkok dan menurun semula hingga menumpu di suatu titik, proses ini akan berulang di sepanjang kabel gentian. Cahaya yang berada di pinggir teras akan mengambil laluan yang lebih jauh tetapi bergerak dengan kelajuan yang lebih tinggi. Ini disebabkan oleh indeks pembiasan pada pinggir teras adalah rendah. Kesemua mod atau laluan cahaya cuba untuk sampai ke satu titik secara serentak. Ini akan menyebabkan kurangnya berlaku modal dispersion. Oleh sebab itu, gentian ini boleh digunakan pada kadar denyutan yang sangat tinggi maka, lebih banyak maklumat boleh dihantar. Gentian in berdiameter teras antara 50 -85 m.

78


Rajah 5.9 Laluan cahaya dalam Indeks Gred Pelbagai-Mod

(iii) Mod Tunggal (Single-Mode)

Mod Tunggal ialah satu gentian kaca tunggal yang mempunyai hanya satu mod untuk pancaran cahaya dengan diameter teras dari 7 - 10 m. Cahaya hanya bergerak melalui laluan tengah teras, seperti di Rajah 5.10. Gentian ini mengalami pembiasan yang kecil. Denyut keluaran mempunyai tempoh yanng sama dengan denyut masukan. Jadi, kadar ulangan denyut tersebut boleh ditinggikan. Hasilnya, lebih banyak maklumat dapat dibawa pada jarak yang lebih jauh.

Rajah 5.10 Laluan cahaya dalam Mod Tunggal

79

Salutan

Teras

Pergerakan cahaya

Salutan

Teras

Pergerakan cahaya


5.4 Perbandingan Antara Ketiga-Tiga Mod

Ciri-CiriPelbagai-Mod

Mod TunggalIndeks Langkah Indeks Gred

Saiz teras 50 - 100 m 50 -85 m 7 - 10 mSudut pantulan cahaya

Lebih tajam.lebih kurang sama seperti bentuk gelombang.

linear dan kurang pemantulan

Lebar jalurKecil (15 MHz/km – 50 MHz/km.)

500 MHz/km – 1500 MHz/km.

Luas dan lebar sehingga beberapa ribu MHz/km.

Jarak Penghantaran

Jarak dekat dan sederhana (lebihkurang 50 km)jarak jauh ( lebihkurang 500 km)

Penghantaran isyarat

300 M bit per saat 1 G bit per saat

Panjang gelombang ()

850 nm dan 1300 nm. 1300 nm dan 1550 nm.

Sumber cahayaMenggunakan ultraviolet sebagai pembawa maklumat, kerana ia berkemampuan membawa lebih banyak data.

cahaya berkuasa tinggi seperti cahaya laser untuk penghantaran jarak yang jauh.

Penyambungan dan penyenggaraan

murah, serta mudah diperbaiki.

Penyenggaraan penyambungan adalah rumit, kerana gentian yang halus serta memerlukan mikroskop untuk memudahkan penglihatan semasa menjalankan kerja.

AplikasiBanyak digunakan untuk penghantaran jarak dekat seperti bangunan, pejabat,LAN.

Jarang digunakan, sesuai untuk kegunaan komersil seperti Syarikat Telefoni.

Jadual 5.2 Perbandingan di antara mod gentian optic

80

Inginkah anda tahu perbezaan ketiga-tiga mod tersebut?Sila rujuk Jadual 5.2 dan telitikanya


5.5 Penyambungan Dan Penggandingan

Masalah ini dapat diatasi dengan menggunakan teknik penyambungan dan penggandingan. Apabila kabel gentian yang panjang diperlukan, dua atau lebih gentian perlu disambungkan. Proses penyambungan ini didahului dengan teknik splicing, kemudian kedua-dua penghujung gentian dicantumkan sejajar dihujung gentian dan dilakurkan (fusion) dengan menggunakan kepanasan. Terdapat pelbagai jenis penyambung yang boleh digunakan bagi memudahkan proses splicing dan seterusnya, mencantumkannya kepada gentian lain, pemancar, penerima dan pengulang (repeaters)

Terdapat pelbagai jenis penyambungan yang digunakan bagi kegunaan yang berlainan tetapi yang biasa digunakan ialah

i. Sejajaran lurah V (V grove allignment)- Empat rod bulat mengelilingi gentian membentuk empat lurah dan empat titik sentuhan

untuk memegang gentian agar tetap di kedudukannya, rujuk Rajah 5.11.

ii. Pengisian menggunakan bahan-bahan anjal mengelilingi gentian, rujuk Rajah 5.12. Melalui rajah tersebut, kita dapat melihat gentian berada di antara logam anjal. Logam ini terletak di dalam taper bush di kedua-dua hujung. Taper akan menekan logam anjal supaya ia dapat masuk kedalam bushnya. Daya tekanan ini akan menyebabkan penyambung bercantum sejajar pada satah yang sama.

81

AustraliaUSA

Mesir

Agak-agak macam mana nak sambungkan gentian optik, haa!!


Dari Gambarajah 5.13, dapat dilihat beberapa jenis penyambung dan pengganding yang sering digunakan dalam gentian optik, antaranya Penyambung SMA, SC, ST dan FC.

82

Gambarajah 5.13 Jenis-jenis penyambung

Logam anjal Gentian

Pin penentu kedudukan

Lengan

Taper bushing

Logam anjal

Logam dimampatkan kedalam bush

Rajah 5.11 Sejajar lurah V

Rajah 5.12 Pengisian menggunakan logam anjal


(i) Penyambung SMA, merupakan penyambung yang digunakan pada peringkat awal, bermulanya era gentian optik. Kini, ianya kurang popular.

(ii) Penyambung SC (Snap-in Single-Fibre Connectors), digunakan untuk penyambungan gentian optik Mod Tunggal. Kosnya murah, berkualiti sederhana dan mempunyai daya ketahanan yang baik. Ia memberikan kedudukan yang tepat dengan pemegang logam (ferrule), Rajah 5.14 (a) menunjukan contoh penyambung SC dan Gambarajah 5.15 (d) menunjukan pengganding SC.

(a) Penyambung SC (b) Penyambung ST (c) Penyambung FC/PC

Rajah 5.14 Contoh-contoh penganding gentian optik

(iii) Penyambung dan pengganding ST (Twist on Single) seperti di Rajah 5.14 (b) dan Gambarajah 5.15 (a) dan (b), menyerupai pengganding BNC (Banana Jack Connector). Ia digunakan pada gentian optik Mod Tunggal dan Mod-Pelbagai. Pengganding ini menggunakan spring dan kekunci untuk disambungkan dengan baik.

(iv) Pengganding FC (Fiber Connector) seperti di Gambarajah 5.16, juga dikenali sebagai pengganding PC. Binaan asas bagi penyambung ini hampir sama dengan ST tetapi tidak mempuyai kekunci. Malah digantikan dengan bebenang skru. Pengganding FC digunakan pada Mod Tunggal sahaja.

83


Gambarajah 5.15 Penyambung dan Pengganding gentian optik

84

(a) Penyambung SC (b) Pengganding FC

(c) Pengganding terus (d) Pengganding Double- SC


85

1. Indeks pembiasan adalah tinggi di bahagian

(a). terassalutan

2. Nyatakan tiga jenis kabel gentian optik.

3. Pemanjangan denyut cahaya dipanggil _____________

4. Senaraikan dua jenis gentian di mana wujudnya

pemanjangan denyut cahaya.

5. Denyut berfrekuensi tinggi boleh dihantar melalui kabel

gentian optik bermod _____________________.

6. Teras Mod Tunggal mempunyai julat diameter 100 – 1000 mikrometer50 - 100 mikrometer2 – 15 mikrometer

AKTIVITI 5.CUntuk memantapkan pemahaman anda sila




86

1. Berikan empat perbezaan antara gentian optik dan kabel logam.2. Lukiskan gambarajah blok bagi sistem gentian optik dan terangkan fungsi blok tersebut.3. Terangkan cara pergerakan cahaya bagi kabel gentian optik dalam Indeks

Langkah Pelbagai-Mod.4. Nyatakan perbezaan bagi ketiga-tiga mod gentian optik dari aspek panjang

gelombang dan lebar jalur.5. Bagaimanakah penghujung gentian optik dan penyambung (connector)

dapat disambungkan ?

PENILAIAN KENDIRI Penilaian untuk tujuan pemahaman unit ini.

Untuk mengetahui jawapan anda betul atau salah, sila rujuk di mukasurat akhir bagi unit ini (mukasurat 23).


87

kaca, plastiklebar jalur yang luasSalahBetulLED, Laser

RESPON5.A Sila semak jawpan anda dengan jawapan

dibawah.

1. digital2. fotosel atau pengesan cahaya3. indeks langkah, indeks pelbagai

RESPON5.B Sila semak jawapan anda dengan jawapan

dibawah.

1. (a)2. Indeks Langkah Pelbagai-Mod, Indeks Gred Pelbagai-Mod, Mod Tunggal.3. Modal dispersion4. Indeks Langkah Pelbagai-Mod, Indeks Gred Pelbagai-Mod5. Mod Tunggal6. (c)

RESPON5.C Sila semak jawapan anda dengan jawapan

dibawah.


88

1. Rujuk Jadual 5.1

2. Rujuk nota 5.3. Gambarajah Blok Sistem Gentian Optik dan

Kendalian

3. Rujuk nota 5.4.2.1. Indeks Langkah Pelbagai-Mod

4.

PerbezaanIndeks LangkahIndeks GredMod TunggalLebar jalur15 MHz/km – 50

MHz/km.500 MHz/km – 1500 MHz/km.Luas dan lebar sehingga beberapa ribu

MHz/km.Panjang gelombang ()850 nm dan 1300 nm.1300 nm dan 1550 nm.

5. Proses penyambungan ini didahului dengan teknik splicing,

kemudian kedua-dua penghujung gentian dicantumkan sejajar

dihujung gentian dan dilakurkan (fusion) dengan menggunakan

kepanasan.

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.


GENTIAN OPTIK

89


Objektif Am :

- Mengetahui dan memahami kaedah splicing dan kehilangan dalam gentian optik- Mengaplikasikan prinsip jarak, kehilangan dan kuasa yang diterima dalam gentian optik

Objektif Khusus :

Menyatakan jenis-jenis splicing : Fusion Splicing dan Mechanical Splicing. Menerangkan kaedah-kaedah splicing Fusion Splicing dan Mechanical Splicing. Menerangkan jenis-jenis kehilangan dalam gentian optik : kabel, penyambung, pengganding,

splicing dan bahan. Mengira jarak, kehilangan dan kuasa yang diterima dalam gentian optik

90

OBJEKTIF


6.0 Pengenalan

Seperti yang telah anda ketahui, gentian optik merupakan talian berdiameter kecil dan mudah lentur. Sekiranya, talian tersebut putus atau ingin disambungkan supaya ia menjadi lebih panjang maka satu proses yang dikenali sebagai splicing diperlukan. Adakah anda ingin tahu, apa yang dikatakan dengan splicing dan jenis-jenisnya ? Sila teruskan pembacaan anda bagi unit ini.

6.1 Proses Splicing

Kita mengetahui bahawa, setiap talian yang panjang memerlukan proses penyambungan di antara kedua-dua penghujung talian. Oleh yang demikian, dalam gentian optik proses splicing digunakan untuk menyambung kedua-dua penghujung gentian optik. Kaedah splicing ini dapat mengurangkan kadar kehilangan maklumat dalam talian serta dapat memperbaiki kecekapan sistem gentian tersebut, dan ia hanya sesuai dilakukan di tempat-tempat yang tidak perlu pengubahsuaian talian.

Untuk makluman anda, kaedah splicing ini terbahagi kepada dua jenis iaitu Fusion Splicing dan Mechanical Splicing. Tujuan kedua-dua kaedah ini adalah untuk mengoptimumkan proses splicing dari segi penyambungan kedua-dua penghujungan gentian (contoh; mengurangkan kadar kehilangan “insertion”). Lazimnya, kadar kehilangan splicing insertion bagi gentian Mod-Pelbagai adalah

91

Aduh!!! Panasnya arka elektrik ini…


0.1 dB hingga 0.2 dB dan julat kehilangan ini amat minimum berbanding dengan penyambungan menggunakan penyambung (connectors).

6.1.1 Kaedah Fusion Splicing

Kaedah ini dicapai melalui proses peleburan di permukaan gentian optik dengan menggunakan haba yang tinggi, contohnya; penggunaan percikkan elektrik, di mana kedua-dua permukaan dileburkan agar ia menjadi lembut dan seterusnya, disambungkan secara sejajar. Oleh kerana, bahagian teras dalam gentian optik sahaja yang perlu disambungkan maka permukaan luar seperti penebat, pelapis atau pelindung boleh dibuang. Ini bertujuan untuk memperolehi pelarasan serta kedudukkan yang betul bagi kedua-dua penghujung gentian.

Rajah 6.1 (a) menunjukan kedudukan gentian optik dalam lurah pembolehubah dan tetap. Kedua-dua penghujung gentian ditetapkan kedudukan yang sejajar melalui pembolehubah-mikro. Setelah dirapatkan dan dibetulkan kedudukan maka berlakulah proses pencatuman melalui arka elektrik. Manakala, Rajah 6.1 (b) memaparkan proses pengarkaan berperingkat seperti:

1. Peringkat permulaanGentian diletakkan secara lurus dan selari.

2. Peringkat penyusunan permukaan gentianElektrod yang berada bertentangan dengan gentian akan mengeluarkan arka bertenaga rendah. Ini bertujuan untuk menyediakan satu permukaan yang sama rata pada kedua-dua penghujung dan meleburkan bahagian cladding dan penebat.

3. Peringkat pencantumanDengan hanya adanya bahagian teras gentian sahaja maka proses pencantuman akan dilakukan di mana, suatu arka bertenaga tinggi akan dibekalkan disekeliling gentian. Ini

92

Aduiiiiii, panasnya arka elektrik ini, kena kat badan

saya.


bertujuan untuk meleburkan permukaan teras gentian dan seterusnya, dicantumkan.

4. Peringkat akhirSetelah dicantum maka ia dibiarkan sejuk untuk seketika. Pada ketika ini, elektrod tidak akan mengeluarkan sebarang arka. Kini dapat dilihat proses pencantuman yang sejajar selesai.

Rajah 6.1 Fusion splicing menggunakan arka elektrik(a) Peralatan fusion splicing, (b) ilustrasi skematik bagi teknik splicing.

6.1.2 Kaedah Mechanical Splicing

93

Blok Tetap Blok bergerakElektrod

Gentian

Lurah pembolehubah gentian

Lengan Penolak

Pembolehubah mikro

Lengan henti

Spring

1) Permulaan Elektrod

gentian

gentian

Pecikan Elektrik

2) Penyusunan permukaan gentian

3) Pencantuman

gentian

Elektrod

Pecikan Elektrik

gentian

Elektrod4) Lengkap Proses

Splicing

(b)

(a)

Pada pandangan anda, apakah yang terlintas dalam pemikiran jika disebutkan mengenai Mechanical Splicing?

Untuk penerangan yang lebih lanjut mari kita lihat sama-sama………


Jika anda telitikan dengan jelas, kita akan mendapati kaedah ini lebih mudah daripada fusion splicing dan merupakan satu teknik penyambungan kedua-dua hujung gentian optik yang akan disusun dalam satu garis lurus dan, celah di antara gentian optik tersebut akan diisi dengan epoksi atau lebih dikenali dengan‘epoxy resin’. Kaedahnya adalah dengan menggunakan tuib kapilari di mana, hujung gentian optik akan dimasukkan ke dalam tiub kapilari dan sedikit epoksi akan diletakkan ke salah satu hujung gentian optik sebelum ia dimasukkan ke dalam tuib. Kaedah ini juga boleh dibahagikan kepada dua bahagian iaitu :

i. Splicing tiub kapilari yang diketatkanRajah 6.2 (a) menunjukan penggunaan tiub kapilari jenis bulat dan mempunyai saiz diameter dalaman tiub tersebut yang sedikit lebih besar daripada saiz diameter gentian optik. Ini bertujuan untuk memudahkan penyuntikkan epoksi jenis lutsinar iaitu epoxy resin, di antara gentian optik dan tiub kapilari. Epoksi ini akan mengukuhkan pelekatan di antara gentian tersebut secara mekanikal. Teknik ini mempunyai kadar kehilangan sisipan yang rendah sehingga 0.1 dB bagi gentian optik multimod gred indeks dan juga mod tunggal.

ii. Splicing tiub kapilari longgarKaedah ini menggunakan tiub kapilari jenis segiempat serta saiz diameter kapilari yang lebih besar, untuk memudahkan proses cantuman gentian optik.Pada peringkat permulaan epoksi akan dimasukan dalam kapilari dan seterusnya, diikuti dengan gentian optik. Manakala, penghujung gentian yang satu lagi akan diletakkan ke dalam kapilari tersebut dan ditolak ke dalam sehingga ia bertemu dengan penghujung gentian yang sediada. Pada ketika ini, kedua-dua penghujung gentian tersebut akan berada di penjuru kapilari, ini dapat dilihat dalam Rajah 6.2 (b).

94

Kertan rentas kapilariKapilari kaca atau seramik

Gentian optik

Gentian optikKeratan rentas

(a) (b)


Rajah 6.2 Teknik splicing bertiub, (a) Splicing tiub diketatkan, (b) Splicing tiub longgar dengan menggunakan kapilari segiempat

Selain daripada, kaedah splicing tiub diketatkan dan splicing tiub longgar, juga terdapat teknik penggunaan splicing lurah-V di mana, kedua-dua penghujung gentian dimampatkan. Rajah 6.3 (a) menunujukan penggunaan lurah-V dalam proses pencantuman gentian optik secara mekanikal. Teknik ini dibuat agar ia dapat dicantumkan untuk selama-lama dengan menggunakan epoksi resin.

Dalam teknik splicing ini (Rajah 6.3), kedua-dua penghujung gentian akan diletakkan dibawah lurah-V dan seterusnya, dimampatkan dengan menggunakan plat kaca yang mempunyai permukaan yang rata. Setelah proses pemampatan selesai, maka wujudlah satu gentian yang panjang. Selain daripada teknik lurah-V, juga terdapat pelbagi teknik splicing mechanical seperti elastomeric splicing, springroove splicing, splicing menggunakan kapilari kaca bagi mod perlbagai., splicing berputar untuk mod tunggal dan lain-lain.

95

Epoksi

Lurah substrak

Penghujung gentian

Plat kaca rata

Sambungan penghujung gentian

Substrak kaca lurah-V

(b)

(a)


Rajah 6.3 Splicing menggunakan lurah-V

96

Apakah yang dimaksudkan dengan proses splicing?Nyatakan kelebihan menggunakan teknik splicing.Berapakah kadar kehilangan sisipan gentian bagi teknik penyambungan menggunakan splicing tiub kapilari ketat?Dalam prosos pencantuman kedua-dua penghujung gentian dengan menggunakan kaedah splicing mekanikal, anda memerlukan sejenis pelekat yang dikenali ………………………..

AKTIVITI 6.AUntuk memantapkan pemahaman anda sila




6.2 Kehilangan Dalam Gentian Optik

Seperti yang kita sedia maklum, semasa penghantaran maklumat melalui sebarang talian penghantaran akan berlaku kehilangan isyarat. Kehilangan isyarat ini boleh disebabkan oleh beberapa faktor dalaman dan luaran. Keadaan ini juga berlaku kepada talian gentian optik tetapi kadar kehilangan isyarat bagi gentian optik adalah rendah. Untuk pengetahuan anda, terdapat beberapa jenis kehilangan dalam gentian optik antaranya ialah kehilangan dalam kabel, penyambung, penganding, splicing dan bahan yang digunakan. Anda ingin mengetahui setiap satunya, sila tumpukan perhatian anda dalam input yang seterusnya.

6.2.1 Kehilangan Dalam Kabel

Kehilangan dalam gentian dikenali sebagai kehilangan instrinsik Kehilangan instrinsik ini disebabkan oleh faktor dalaman kabel itu sendiri. Antara kehilangan di dalam kabel adalah disebabkan oleh ialah :

(a) Kesilapan penumpuan bagi teras Dengan merujuk kepada Rajah 6.4 (a), apabila paksi teras dan gentian tidak

sejajar, ia menyebabkan berlaku kehilangan isyarat. Ini kerana teras tidak berada di tengah gentian. Masalah ini ialah masalah untuk gentian mod pelbagai dan mod tunggal

(b) Bentuk teras kelihatan elips Walaupun gentian yang dihasilkan adalah selalunya tetap, namun begitu,

sering terjadi ‘ellipticity’ iaitu penghasilan teras yang berbentuk elips. Apabila gentian dipotong dan disambung kembali kepada orientasi teras,

selalunya teras tetap tidak akan sepadan. Sedikit sinaran atau cahaya akan hilang

Sila rujuk Rajah 6.4 (b)

97


Rajah 6.4 Jenis-jenis kehilangan dalam kabel gentian

(c) Diameter teras yang tidak sama Merujuk kepada Rajah 6.4 (c), kita dapat melihat diameter teras yang

berbeza, ini akan menyebabkan kehilangan sinaran Tetapi jika berlaku keadaan di mana, sinaran bergerak dari teras

berdiameter kecil ke teras berdiameter besar maka tiada kehilangan yang akan berlaku.

Teras yang berbeza diameter selalu digunakan unutk menghantar sinaran sahaja. Contohnya, teras gentian 62.5m disambungkan kepada teras gentian 50m, kerana kebanyakan peralatan komunikasi data menggunakan gentian MM 62.5 micron.

(d) Diameter pelindung yang tidak sama Rajah 6.4 (d) menunjukan penurapan pelindung (cladding) tidak seimbang.

Ini akan menyebabkan saiz diameter pelindung yang berbeza di antara satu

98

(a) Kesilapan penumpuan bagi teras (b) Bentuk teras kelihatan elips

(c) Diameter teras yang tidak sama (d) Diameter pelindung (cladding) yang tidak sama


lapisan dengan lapisan yang lain. Akibatnya, berlakulah ketidak sejajaran pada teras.

6.2.2 Kehilangan Dalam Splicing

Kehilangan ini disebabkan oleh proses penyambungan di antara dua gentian. Ianya boleh dibahagikan kepada lima jenis kehilangan iaitu (Rajah 6.5):

a) Ketidaksejajaran longitud (Longitudinal misallignment)Kehilangan ini juga dikenali sebagai pemisahan hujung permukaan dan, mempunyai dua kesan kehilangan iaitu:

i. Kehilangan kuasa isyarat yang disebabkan oleh sinaran dari permukaan yang terkeluar dan tersebar ke luar (bergantung kepada jumlah penyebaran)

ii. Penyebaran hujung permukaan ini akan menjadikan keadaan Fabry-Perot interferometer yang bergantung kepada panjang gelombang dan jarak sebenar untuk hujung permukaan.

b) Ketidaksejajaran mendatar (Lateral misallignment)Kehilangan ini adalah disebabkan oleh dua penghujug gentian yang tidak disambungkan dengan betul atau sejajar semasa proses splicing dilakukan.

c) Hujung gentian yang tidak dipotong secara lurus (Fiber end not cut square)Apabila salah satu hujung gentian tidak dipotong secara lurus, ini menyebabkan kedua-dua gentian tidak dapat disambung walaupun berada pada jarak yang paling dekat.

d) Ketidaksejajaran sudut (angular misallignment)Apabila kedua-dua penghujung gentian optik tidak disambungkan secara tepat atau mendatar maka akan wujudlah satu sudut bukaan di antara kedua-dua gentian optik tersebut. Ini akan menyebabkan kehilangan sinaran cahaya dari satu gentian ke gentian yang lain.

e) Hujung gentian yang tidak rata (Fibre end irregular or rough)Apabila, hujung gentian tidak rata, maka ia akan menyebabkan kedua-dua hujung gentian tidak dapat didekatkan dan seterusnya, menyebabkan kehilangan sinaran cahaya.

99

(a)


Rajah 6.5 Kehilangan dalam splicing

6.2.3 Kehilangan Disebabkan oleh Penyambung

Penggunaan penyambung bagi satu gentian optik selalunya menyebabkan lebihan kehilangan yang dikenali sebagai kehilangan sisipan (insertion loss). Punca utama berlakunya kehilangan ini adalah disebabkan oleh kesilapan dalam penjajarannnya, permukaan gentian optik yang tidak elok atau kesilapan dalam memilih alat penyambungan.

6.2.3.1 Kehilangan Disebabkan Oleh Crimping

Punca kehilangan ini adalah disebabkan oleh pencacatan dalam geometri teras itu sendiri. Renyukkan pada gentian akan menyebabkan

100

(d)

(e)

(c)

(b)


sinaran terlepas dari pelindung (cladding) . Kewujudan kehilangan ini pada amnya mempunyai hubungan dengan penggunaan peralatan ‘crimping’ yang tidak sesuai.

Rajah 6.6 Kesan penyambungan pada gentian optik

6.2.3.2 Kehilangan Disebabkan Oleh Jarak

Sinaran dari pemancar gentian akan terpancar dalam bentuk kon yang mana separuh sudut dari puncak adalah bersamaan dengan max. Oleh kerana itu penerimaan sinaran yang lebih baik di penerima akan diperolehi apabila jarak perpisahan di antara dua gentian, d, adalah kecil. Dengan menganggap bahawa terdapat penyebaran kuasa yang sekata di dalam gentian, kehilangan kuasa tersebut boleh ditentukan dengan membandingkan di antara bahagian penerimaan masukan di bahagian penerima gentian, bahagian teras dan kawasan yang menerima cahaya dari pemancar gentian. Kehilangan di tentukan dalam unit dB berdasarkan formula yang berikut:-

[6.1]

Di mana D adalah diameter teras fiber dan d pula adalah jarak. Kehilangan adalah berkadaran dengan jarak sekiranya jarak adalah kecil (d < D/6).Bagi keadaan dimana diameter teras gentian optik adalah 1mm dan Numerical Appreture adalah 0.5, keputusan berikut akan diperolehi :-

101

Penyambung

PemegangPelindung

Pelindung optik

Teras

Bahagian yang tidak rata disebabkan oleh kesan himpitan dari penyambung

jarak = - 10 log 10 1 + 2d tan max ² D


Untuk d = 100 dist = - 0.94 dBUntuk d = 10m dist = - 0.09 dB

Rajah 6.7 Pemisahan secara mendatar

6.2.4 Kehilangan Disebabkan Bahan

Kewujudan bahan asing dipermukaan teras gentian optik akan menyebabkan kehilangan yang disebabakan oleh penyerapan dan penyerakan cahaya. Oleh itu adalah perlu untuk memastikan permukaan ini bersih. Faktor yang menyebabkan rosotan kuasa optik dalam gentian optik ialah:

a) Serapan Intrinsik- Serapan yang disebabkan oleh bahan yang digunakan umtuk membuat gentian

seperti silikon oksida (SiO2)- Penyerapan sebahagian daripada tenaga cahaya oleh molekul-molekul kaca.

b) Serapan Ekstrinsik- Serapan yang disebabkan oleh bahan–bahan asing yang tidak diperlukan semasa

membuat bahan gentian optik. Tetapi wujud dalam gentian optik di mana bahan-bahan ini adalah susah untuk dikeluarkan

6.2.5 Kehilangan Isyarat

Salah satu perkara yang penting dalam sisitem perhubungan data adalah mengesan ralat bagi isyarat yang telah dihantar. Dalam gentian optik juga terdapat ralat atau lebih dikenali sebagai kehilangan. Walaubagaimanapun gentian optik mempunyai keupayaan yang tinggi bagi penghantaran maklumat jarak jauh dengan kadar ralat yang kecil.

102

Sinaran yang terlepas

d

max

Teras optik yang memancar

Teras optik yang memerima

D + d tan max

2

Sinaran terjodohD


Contoh 6.1

Diberi kabel gentian optik jenis mod tunggal, di mana kehilangan pada gentian optik sahaja adalah 1.5dB/km. Manakala, kehilangan pada penyambungan pula bernilai 0.5dB dan pada peranti penyambung (patch cord) pula mempunyai nilai kehilangan yang normal sebanyak 0.5 dB. Dapatkan jumlah kehilangan sekirannya panjang gentian optik sepanjang 10km dan menggunakan dua patch cord?

Penyelesaian

Kehilangan pada gentian : 10 km x 1.5 dB = 15 dB

Kehilangan pada patch cord : 2unit x 0.5 dB = 1 dB

Kehilangan pada splicing : 2 unit splicing x 0.5 dB= 1 dB

Maka jumlah keseluruhan : 15 dB + 1dB + 1 dB = 17 dB

Contoh 6.2

Penyambungan kabel gentian optik pada jarak 15km mempunyai kehilangan sebanyak 0.5dB/km. Setelah diperiksa dengan menggunakan meter kuasa, didapati jumlah keluaran adalah 20W manakala, kuasa masukan adalah separuh daripada kuasa keluaran. Kirakan jumlah kuasa yang hilang dalam gentian?

Penyelesaian

Kehilangan kabel : 15km x 0.5 db = 7.5 dB

Kuasa keluaran : Po = 20WKuasa masukan : Pi = ½ x Po = 10W

Maka :

dB = 10 log Po/Pi

dB = 10 log 20W/10W

103


dB = 10 log 2

dB = 3.01 dB

Jumlah kehilangan = (3.01 + 7.5) dB= 10.6 dB

Contoh 6.3

Satu gentian optik telah di pasang dengan menggunakan kaedah hujung ke hujung (end to end). Gentian tersebut mempunyai kehilangan sebanyak 8.1 dB dan dan patch cord berkehilangan sebanyak 0.5dB maka dapatkan jumlah kehilangan talian tersebut?

Penyelesaian

Dengan kaedah pengiraan “hujung ke hujung”,

Kehilangan = Kehilangan dalam gentian - Kehilangan patch= 8.1 dB + 0.5 dB = 8.6 dB

104

Kehilangan dalam gentian optik yang disebabkan oleh faktor talian tersendiri dikenali sebagai ………………………..

Suatu talian gentian optik dipasang dengan kaedah suapbalik sepanjang 10km dan diketahui bahawa kehilangan pada patch cord adalah sebanyak 0.5dB manakala, kehilangan suapbalik bernilai separuh daripada kehilanagn patch cord. Kirakan nilai kehilangan yang disebabkan oleh peranti perantaraan dalam sistem tersebut jika gentian tersebut mempunyai kehilangan 1.5 dB/km.

AKTIVITI 6.B Untuk memantapkan pemahaman anda sila jawap soalan berikut.



105

untuk menyambung kedua-dua penghujung gentian optikdapat mengurangkan kadar kehilangan dan memperbaiki kecekapan gentian.0.1 dBepoksi resin

RESPON6.A


Berikan dua jenis splicing yang terdapat dalam sistem gentian optik?Terangkan kaedah mekanikal splicing yang menggunakan tiub kapilari ketat.Apakah yang di maksudkan dengan kehilangan sisipan?

PENILAIAN KENDIRI


Untuk mengetahui jawapan anda betul atau salah, sila rujuk di mukasurat 20 unit ini.


106

InstrinsikKehilangan kabel = 10km x 1.5dB/km

= 15dB

Kehilangan patch back = 0.5 dBKehilangan suapbaliak = 0.5/2 dB

Kehilangan disebabkan oleh peranti perantaraan = 15dB – 0.5 dB – 0.5 dB /2= 14.25 dB.

RESPON6.B


Fusion spicing dan Mechanical splicingRujuk Rajah 6.2 (a), ia menunjukan penggunaan tiub kapilari jenis bulat dan mempunyai saiz diameter dalaman tiub tersebut yang sedikit lebih besar daripada saiz diameter gentian optik. Ini bertujuan untuk memudahkan penyuntikkan epoksi jenis lutsinar iaitu epoxy resin, di antara gentian optik dan tiub kapilari. Epoksi ini akan mengukuhkan pelekatan di antara gentian tersebut secara mekanikal. Penggunaan penyambung bagi satu gentian optik yang akan menyebabkan lebihan kehilanganya

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.


SISTEM KOMUNIKASI SATELIT

107


Objektif Am :

- Mengetahui dan memahami sistem komunikasi satelit angkasa dan satelit bumi.

Objektif Khusus :

Mengenali dan menakrifkan sistem komunikasi satelit Melukis gambarajah blok bagi satelit angkasa dan menerangkan fungsi setiap

blok Melukis gambarajah blok bagi satelit bumi dan menerangkan fungsi setiap

blok Menerangkan ‘transponder’ serta kegunaannya. Menerangkan kaedah pensaluran (channelization) bagi ‘transponder’. Mengenali jalur-jalur frekuensi dalam komunikasi satelit.

108

OBJEKTIF


7.0. Pengenalan

Sistem komunikasi satelit merupakan satu bentuk komunikasi yang sangat penting dan canggih kepada semua penduduk bumi. Perkembangan sistem komunikasi ini dapat dilihat hari ini dengan terdapat banyak antena-antena atau parabola yang dipasangkan pada rumah-rumah kediaman untuk tujuan penerimaan isyarat televisyen satelit.

Di samping berkebolehan membawa banyak saluran telefon dan saluran televisyen, sistem komunikasi satelit juga menawarkan beberapa ciri penting yang tidak terdapat pada sistem-sistem komukikasi yang lain. Antaranya ialah pertambahan keluasan kawasan yang liputan. Oleh kerana sistem komunikasi satelit dapat merangkumi kawasan yang sangat luas, maka ia boleh membentuk satu rangkaian bintang yang menyambungkan ramai pengguna secara serentak walaupun dipisahkan secara geografi.

Oleh kerana kos pada peringkat permulaan adalah sangat tinggi, maka sistem ini lebih ekonomi jika digunakan untuk jangka masa yang lama. Secara keseluruhannya, sistem komunikasi satelit adalah lebih fleksible berbanding sistem-sistem komunikasi yang lain.

Satelit adalah satu objek fizikal yang bergerak mengelilingi bumi. Satelit terjadi samada secara semulajadi atau secara buatan manusia. Contohnya, bumi dan planet lain adalah satelit yang mengelilingi matahari. Manakala bulan pula adalah satelit kepada bumi. Satelit buatan manusia yang dilancarkan ke angkasa lepas mempunyai banyak kegunaan, dan yang paling penting adalah untuk tujuan komunikasi.

Kebolehan satelit mengelilingi bumi pada orbitnya adalah kerana daya pecutan bagi satelit yang seimbang dengan daya tarikan graviti bumi. Lebih dekat kedudukan suatu satelit dengan permukaan bumi, maka daya tarikan graviti bumi

109

Siapa kenal saya …..


adalah lebih kuat untuk menariknya ke bumi. Oleh itu, suatu satelit perlu mempunyai kelajuan yang tinggi untuk mengekalkan kedudukan di orbit.

Secara praktikal, orbit yang paling rendah ialah 100 batu dari permukaan bumi. Pada ketinggian ini, kelajuan satelit adalah pada anggaran 17,500 batu sejam untuk membolehkan ia kekal pada orbit. Dengan kelajuan ini, satelit akan mengelilingi bumi dalam masa 1 ½ jam.

Bagi tujuan komunikasi, kebiasaanya satelit perlu berada pada orbit yang lebih tinggi iatu pada kedudukan 22,282 batu. Pada ketinggian ini, satelit perlu bergerak pada kelajuan 6800 batu sejam untuk kekal pada orbit dan ia akan berputar mengelilingi bumi dalam masa 24 jam iaitu sama dengan masa putaran bumi.Di samping keseimbangan antara daya pecutan satelit dan daya tarikan graviti bumi, satelit juga perlu dipastikan berada pada kedudukannya yang betul dari masa ke semasa. Ini adalah disebabkan oleh pelbagai faktor, antaranya adalah daya tarikan dari matahari dan bulan. Begitu juga dengan daya tarikan graviti bumi yang tidak sama pada semua permukaan. Oleh yang demikian, satelit perlu dilaraskan pada masa-masa yang tertentu.

Kebanyakan satelit mempunyai roket kecil yang dipanggil ‘thruster jet’ yang digunakan untuk memberi daya tolakan samada untuk meningkatkan kelajuan ataupun sebaliknya bagi mengimbangi masalah hanyut. Semua arahan untuk mengaktifkan mekanisma ini dilakukan dari pusat kawalan bumi. Proses ini dikenali sebagai ‘station keeping’.

Selain daripada mengatasi masalah hanyut, satelit juga perlu dilaraskan pada kedudukan yang tertentu supaya dapat memaksimakan keupayaannya. Pelarasan ini dikenali sebagai ‘altitude control’ dan ia perlu dikawal supaya antena boleh dihalakan ke bumi pada kedudukan yang betul. Ini adalah juga untuk memastikan panel solar diarahkan kepada matahari supaya kuasa maksima dapat dihasilkan serta distorkan dari masa ke semasa.

7.1. Prinsip Komunikasi Satelit

110

Charlie transponder contact, Charlie earth station, come in pleaseee…


Untuk tujuan komunikasi, satelit ditakrifkan sebagai stesen komunikasi angkasa yang berada pada orbit tertentu diatas permukaan bumi yang berkeupayaan untuk menerima isyarat, menukarkan nilai frekuensi kepada nilai yang berbeza, menguatkan dan seterusnya memancarkan semula isyarat gelombang radio tersebut antara stesen-stesen di bumi.

Stesen pemancar di bumi akan menghantar isyarat ke satelit di angkasa pada frekuensi up-link. Penerima di satelit akan menerima isyarat tersebut, menguatkan dan menukarkannya kepada frekuensi down-link sebelum dipancarkan semula ke stesen penerima di bumi. Kebiasannya frekuensi down-link adalah lebih rendah daripada frekuesi up-link. Bagi sistem 4/6 GHz dan 12/14 GHz, 4 GHz dan 12 GHz adalah frekuensi-frekuensi down-link manakala 6 GHz dan 14 GHz pula adalah frekuensi-frekuensi up-link. Rajah 7.1 dibawah menunjukkan konsep asas bagi komunikasi satelit.

111

Uplink 6GHz

Downlink 4GHz

Transponder komunikasi

Stesen Pemancar Stesen Penerima


Rajah 7.1 Penggunaan satelit sebagai media pemancar dan penerima

112

Bateri & Pengecas

Pengatur : Pelindung & Pensyaratan

Penukar DC/DCPengubah DC/AC

Bekalan kuasa sub-sistem

Bekalan DC untuk semua sub-sistem

Bekalan DC & AC untuk semua sub-sistem khas

Penukar frekuensi

Sub-sistem antena

Transponder

Transponder lain

Antena komunikasi

Sub-sistem komunikasi

Telemeteri, Pengesan & sub-sistem kawalan

Masukan daripada

senser pengkalan

Antena telemetri

Sub-sistem Pemacu Daya

Gerakan

AKM

Jet

Pengawal isyarat kepada semua

sub-sistem

Sub-sistem kawalan attitude

Panel Solar

Penerima Pemancar


Rajah 7.2 Gambarajah blok asas bagi sistem komunikasi satelit

7.2. Satelit Angkasa

Secara lazimnya, sistem komunikasi satelit terdiri dari dua bahagian utama iaitu: satelit angkasa dan stesen bumi. Satelit angkasa bertindak sebagai pengulang radio atau stesen pengulang. Manakala, dua atau lebih stesen bumi boleh berhubung antara satu sama lain melalui satelit. Satelit komunikasi beroperasi dengan kuasa yang dibekalkan oleh sejumlah bateri yang telah dicaskan, yang diperolehi daripada panel-panel solar.

a) Sub-sistem KomunikasiIa terdiri daripada beberapa buah transponder.yang menerima isyarat daripada bumi. Sub-sistem komunikasi terdiri daripada:

i) Penerima – menerima isyarat asal (Up-link). Isyarat yang biasa diterima adalah isyarat suara, video atau data komputer.

ii) Penukar frekuensi – menukar frekuensi yang diterima kepada frekuensi yang tertentu dengan mencampurkan isyarat yang diterima tadi dengan isyarat yang dihasilkan oleh osilator tempatan.

iii) Pemancar - isyarat yang ditukar tadi, dipancarkan semula ke stesen bumi.

113

Ah, u tau tak tv Astro kita guna satelit……..

Aaaaa!!!! Sejak bila tuu……..


Biasanya bagi Jalur-C isyarat up-link ialah 6 GHz dan isyarat down-link pula 4 GHz. Tujuan pertukaran frekuensi dibahagian penukar frekuensi adalah untuk mengelakkkan daripada frekuensi yang dipancar sama dengan frekuensi yang diterima, yang mana boleh menyebabkan gangguan.

b) Sub-sistem Bekalan Kuasa

Bahagian ini berfungsi sebagai pembekal tenaga elektrik kepada sistem-sistem dalam transponder, ianya terdiri daripada:

i) Panel Solar – menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga elektrik, seterusnya membekalkan tenaga elektrik kepada bahagian Sub-sistem bekalan.

ii) Bateri dan Pengecas – merupakan sistem sokongan, jika berlakunya bekalan kuasa terputus.

iii) Pengatur – membekalkan arus terus (dc) kepada semua bahagian subsistem

iv) Penukar DC/AC & Penukar AC/DC – membekalkan arus terus (dc) atau ulangalik (ac) kepada sistem yang menggunakannnya.

c) Telemeteri, Pengesan dan Kawalan Sub-sistem

Bahagian ini membolehkan stesen di bumi mengawasi dan mengawal peralatan dalaman yang terdapat di dalam satelit.

i) Telemeteri – digunakan untuk menghantar laporan semasa, berkenaan satelit dari ruang angkasa ke stesen bumi.

ii) Pengesan dan Kawalan Sub-sistem – membolehkan stesen dibumi mengawal peralatan dan kendalian dari bumi. Pengawalan ini dilakukan dengan menggunakan kod-kod tertentu. Ia dikawal dengan menggunakan Aturcara Kawalan Induk (Master Control Program) melalui komputer.

d) Aplikasi Sub-sistem

Terdiri daripada beberapa komponen yang istimewa, membolehkan sesebuah satelit itu menjalankan tugas-tugas tertentu. Contohnya satelit komunikasi terdiri dari transponder yang digunakan untuk perhubungan.

114


Untuk meninjau keadaan suhu dan cuaca ia akan menggunakan senser infra-merah.

7.3. Satelit Bumi

a) Pengantaramuka Sebagai antaramuka yang menyambungkan komponen antara

stesen bumi dengan rangkaian “terrestrial” (daratan).

b) Pemprosesan Jalur Laluan Memproses isyarat baseband dan hantar isyarat ke pemodulat dan

menerima isyarat dari penyahmodulat. Mengabungkan semua saluran telefon lalu menghasilkan isyarat

berformat multipleks.

c) Pemodulat Isyarat multipleks dimodulat dengan gelombang pembawa untuk

menghasilkan frekuensi IF (Intermediate Frequency), biasanya 70 MHz.

d) Penukar Tinggi (Up converter) Isyarat modulat digubah (up-converted) untuk menghasilkan

frekuensi pembawa gelombang mikro yang diperlukan, (6 GHz atau 14 GHz).

e) HPA, High Power Amplifier Selepas melalui penukar tinggi, isyarat pembawa akan dicampur

dan isyarat jalur-lebar (wideband) lalu akan dikuatkan.

115

Inikah yang di namakan satelit bumi


Isyarat kuasa jalur-labar diganding kepada antena melalui pendupleks, dimana antena yang berfungsi sebagai penghantaran dan penerimaan.

Rajah 7.3 Sistem satelit bumi

f) Sistem Suap Menerangkan pemantul utama Memisahkan jalur penghantar dan penerima. Memisah atau mencampur polarisasi dalam sistem dual

pengkutuban (polarized). Memberi isyarat ralat bagi sebahagian dari sistem pengesan satelit.

g) LNA, Low Noise Amplifier Dalam cawangan penerima, isyarat wideband yang diterima akan

digunakan oleh LNA dan dihantar kepada pembahagi (diveder network) untuk memisahkan isyarat pembawa mikro yang tertentu.

116

HPA

Sistem penyuap

LNA

Penukar-tinggiPemodulat

Pemproses Jalur Laluan

Pengantaramuka

Penyahmodulat Penukar-rendah

Sistem Pengesan

Pemacu Motor

Dari/Ke sistem Bumi


h) Penukar-Rendah (Down-convertor) Menukar isyarat pembawa gelombang mikro kepada jalur IF dan

hantar ke blok multipleks.i) Penyahmodulat

Isyarat multipleks dinyahmodulat untuk isyarat yang diperlukan oleh rangkaian bumi.

j) Sistem Pengesan Pengesan penting untuk mengerakkan satelit. Ia mengesan serta

mengerakkan antena ke arah isyarat terima. Memberi isyarat kepada pengerak motor.

k) Pemacu Motor Mengerakkan antena secara mendatar dan menegak mengikut

azimuth dan elevation yang diberi oleh sistem pengesan (tracking system).

117

Terangkan konsep asas sistem satelit.____________ merupakan frekuensi yang digunakan untuk penghantaran isyarat dari stesen bumi ke satelit angkasa.Nyatakan subsistem-subsistem yang wujud bagi satelit angkasa.Apakah fungsi blok up-converter dan down-converter bagi rajah blok stesen bumi

AKTIVITI 7.A




7.4. Transponder

Kombinasi penghantar-penerima pada satelit dikenali sebagai transponder. Fungsi asas transponder adalah sebagai penguat dan penterjemah atau penukar frekuensi. Penukaran frekuensi perlu dilakukan kerana transponder tidak boleh menghantar dan menerima isyarat pada frekuensi yang sama. Dengan penukaran frekuensi ini, gangguan antara penghantar dan penerima tidak akan berlaku. Isyarat asal yang dipancar oleh stesen bumi dikenali sebagai up-link dan isyarat yang dipancarkan balik dikenali sebagai down-link.

Transponder mengandungi lebar jalur yang besar supaya ia dapat menerima dan memancar lebih dari satu isyarat. Walaupun transponder mempunyai lebar jalur yang luas, ia hanya digunakan dengan satu isyarat up-link dan down-link untuk meminimumkan perantaramuka dan meningkatkan kebolehan berkomunikasi. Untuk lebih ekonomi, sesebuah satelit itu mestilah boleh menyediakan beberapa saluran.

Kebanyakan satelit mempunyai banyak transponder dan setiap transponder beroperasi dengan frekuensi yang tertentu. Kebiasaannya, satelit perhubungan mempunyai 12, 24 atau lebih transponder dan setiap transponder disambungkan dengan saluran komunikasi yang sendiri mengikut frekuensi-frekuensi tertentu.

Kebanyakan satelit beroperasi pada frekuensi gelombang mikro yang menggunakan lebar jalur C dan Ku. Rajah 7.4 menunjukkan perhubungan satelit

118

Inginkah anda tahu bagaimana saya berfungsi……….Ikut pembelajaran seterusnya


menggunakan jalur C. Antena penerima menerima isyarat asal iaitu up-link, kemudiannya isyarat tersebut ditapis oleh Low-noise amplifier (LNA). Isyarat yang ditapis tadi kemudiannya akan dicampurkan dengan isyarat yang dihasilkan oleh pengayun tempatan (Local Oscillator) dibahagian pencampur. Isyarat yang telah dicampur tadi kemudiannya akan dikuatkan oleh power amplifier dan seterusnya dihantar oleh antena pemancar ke stesen bumi.

Rajah 7.4 Transponder satelit asas.

7.5. Kaedah Pensaluran (Channelization)

119

Pengayun Tempatan

Penerima AntenaAntena Pemancar

LNA

Mixer

Penguat Berkuasa

4 GHz

2 GHz

Semua jalan sesak, kan baiknya jika ada sistem halaan jalan yang teratur, pensaluran


Kita mengetahui bahawa frekuensi Jalur-C mempunyai julat 500 MHz, dimana 5925-6425 MHz diperuntukkan untuk up-link manakala 3700-4200 MHz digunakan untuk down-link. Julat 500MHz ini mampu menampung pelbagai isyarat dalam proses penghantaran dan penerimaan. Kita boleh anggapkan bahawa julat ini mampu merangkumi spektrum radio VLF hingga VHF, sedangkan kita hanya memerlukan salah satu jalur radio tersebut untuk mendapat siaran.

Oleh kerana julat 500MHz agak besar maka ia dibahagikan kepada 12 saluran penghantar dimana setiap saluran berukuran 36 MHz lebar. Disamping itu, julat 4MHz digunakan sebagai jalur pemisah (Guard Band) Tujuan penggunaan jalur pemisah adalah untuk mengurangkan gangguan saluran bersebelahan (adjacent channel), keadaan ini jelas dapat dilihat dalam Rajah 7.5.

Walaupun julat 36 MHz bagi setiap saluran agak sempit tetapi ia mampu membawa banyak maklumat dan data sekaligus. Sebagai contoh, satu transponder mampu mengendalikan 1000 komunikasi telefon analog dalam sehala, bersamaan dengan satu jalur penuh siaran TV warna. Selain daripada itu, setiap saluran mampu membawa data berdigit dengan halaju yang tinggi iaitu lebih kurang 60 Mbit/s dalam satu saluran bersaiz 36 MHz.

7.6. Jalur-Jalur Frekuensi Dalam Komunikasi Satelit

Kebanyakan komunikasi satelit beroperasi di dalam spektrum frekuensi gelombang mikro. Spektrum gelombang mikro ini dibahagikan kepada beberapa jalur frekuensi. Untuk memahami secara terperinci tentang jalur frekuensi, mari kita lihat Jadual 7.1.

Frekuensi (MHz) Jalur225 – 390 MHz P350 – 530 MHz J

1530 - 2700 MHz L2500 - 2700 MHz S3400 - 6425 MHz C7250 - 8400 MHz X10.95 - 14.5 GHz Ku17.7 - 21.2 GHz Kc27.5 - 31 GHz K36 - 46 GHz Q46 - 56 GHz V56 - 100 GHz W

120


Jadual 7.1 Jalur-jalur frekuensi

Rajah 7.5 Lebar jalur penerimaan dan pemancaran bagi Jalur-C sistem satelit

Jalur C merupakan jalur frekuensi yang digunakan secara meluas dalam sistem komunikasi satelit. Frekuensi up-link adalah dalam julat 5.925-6.425 GHz manakala frekuensi down-link berada dalam julat 3.7-4.2 GHz. Tetapi untuk tujuan perbincangan selalunya frekuensi up-link dirujuk sebagai 6 GHz dan frekuensi down-link dirujuk sebagai 4 GHz.

121

1 2 1098764 53 1211

3720

3760

3800

4000

3960

3920

3880

3840 4080

4040

4160

4120

Jalur pemisah-4MHzSatu saluran-36MHz

Saluran Pemancar

500MHzLebar Jalur Penerima -

3700 MHz 4200 MHz


Walaupun kebanyakan komunikasi satelit menggunakan jalur C, perkembangan teknologi sekarang menyebabkan sistem komuniaksi satelit menggunakan frekuensi yang lebih tinggi. Dalam tahun 1989 sistem satelit telah beralih arah ke jalur Ku. Frekuensi up-link berada dalam julat 14-14.5 GHz dan frekuensi down-link berada dalam julat 11.7-12.2 GHz. Selalunya, semasa membincangkan jalur Ku bagi komuniakasi satelit, ianya dirujukkan sebagai 14/12 GHz. Pada masa kini, hampir kebanyakan sistem komunikasi satelit berkendali dalam julat Ku. Ini adalah disebabkan oleh jular-C telah menjadi terlalu padat.

Dua lagi jalur yang mendapat perhatian adalah jalur X dan jalur L. Pihak tentera menggunakan jalur X bagi komunikasi satelit dan radar, manakala jalur L digunakan dalam bidang marin, komunikasi angkasalepas dan juga radar.

122


Hampir kebanyakan sistem satelit beroperasi pada julat frekuensi …..Sistem satelit tentera beroperasi pada jalur frekuensi ……………Nyatakan litar masukan bagi transponder.Litar yang membuat pensaluran dalam transponder dikenali sebagai ………………….Bekalan kuasa utama dalam satelit adalah ……………..

AKTIVITI 7.B



123

Pembetulan attitude dilakukan oleh ……………….Senaraikan tiga fungsi utama transponder di obit.Nyatakan fungsi komponen mixer dalam transponder.Satu Jalur-C mampu membawa ………….. saluran dan setiap saluran mempunyai lebar …………..MHz.

PENILAIAN KENDIRI




124

Jet ThrustPenguat isyarat, penukar frekuensi, penguat berkuasalitar yang menukarkan frekuensi uplink kepada downlink12, 36

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.

Rujuk nota 7.1Up-linkCommunication Subsystem, Power Subsystem, Telemetry, Command and Control Subsystem (TC&C) subsystem, Application Subsystem.Rujuk nota 7.3

RESPON7A


Gelombang mikroXLow Noise AmplifierPenapis Laluan Jalur (Bandpass filter)Panel solar

RESPON7B



SISTEM KOMUNIKASI SATELIT

125


Objektif Am :

- Memahami istilah-istilah yang digunakan dalam sistem komunikasi satelit.

Objektif Khusus :

Menakrifkan istilah dan maksud bagi ‘up-link’, ‘down-link’, ‘footprint’, sudut dongak dan sudut azimuth.

Menyatakan contoh-contoh penggunaan satelit: ‘Global Positioning System’, Sistem Pertahanan dan Maklumat Kajicuaca.

126

OBJEKTIF


8.0. Pengenalan

Pernahkah anda terfikir bagaimana isyarat dihantar dan diterima melalui sistem satelit. Di mana sistem ini mempunyai kebolehan yang unik, dari segi membuat liputan secara menyeluruh. Fenomena ini telah mendorongkan perkembangan teknologi satelit secara berterusan, seperti menyediakan perkhidmatan komunikasi mudahalih kepada kapal layar, kapal terbang, kenderaan serta individu; dan rangkaian penyiaran bunyi/pengguna tv dan pengagihan/pengumpulan data dari teminal pengagih.

Di Unit 7, kita telah melihat konsep sistem satelit bumi dan angkasa, serta media pemancar dan penerima isyarat dengan menggunakan transponder. Maka dalam unit ini, kita akan melihat secara terperinci bagaimana isyarat tersebut dipancar, diterima serta sudut dongakkan.

127

Hello dear, how are you, would you like to have dinner with me to

night !!!

I would like too. Name me the place and I fix the time.


8.1. Istilah dan Maksud

8.1.1. ‘Up-link’ dan ‘Down-link’

128

Uplink

Downlink

Transponder

Stesen Bumi

Ruang PengetahuanNegara China mencipta roket yang pada tahun 1232. Manakala, sistem satelit “geostationary” pertama sekali digunakan adalah pada tahun 1957 oleh Rusia.


Rajah 8.1 : Penghantaran isyarat secara ‘Up-link’ dan ‘Down-link’

Rajah 8.1 menunjukan pengoperasian sistem satelit asas, di mana, stesen bumi akan menghantar maklumat ke satelit angkasa. Pada masa yang sama stesen angkasa tersebut akan menerima serta menguatkan maklumat dan seterusnya, menukarkan kepada frekuensi baru. Frekuensi baru ini akan di pancar ke stesen penerima bumi.

Isyarat asal yang dipancarkan dari stesen bumi ke satelit angkasa dikenali sebagai ‘up-link’, dan isyarat berfrekuensi baru yang dipancarkan semula ke stesen bumi melalui satelit dikenali sebagai ‘down-link’. Kebiasaanya nilai frekuensi down-link lebih rendah berbanding dengan frekuensi up-link. Contohnya; frekuensi up-link menjangkau lebih kurang 6 GHz, manakala frekuensi down-link pula bernilai lebih kurang 4GHz. Ini jelas dapat dilihat pada Jadual 8.1;

Frekuensi (GHz) Agihan frekuensi Penghantaran Penggunan64

5925-6425 MHz3700-4200 MHz

Up-liknkDown-link

Komersial

87

7900-8400 MHz7250-7750 MHz

Up-liknkDown-link

Ketenteraan

1411

14.0-14.5 GHz11.7-20.2GHz

Up-liknkDown-link

Komersial

3020

27.5-30.5 GHz17.7-20.2 GHz

Up-liknkDown-link

Komersial

3020

30.0-31.0 GHz20.2-21.2 GHz

Up-liknkDown-link

Ketenteraan

4420

43.5-45.5 GHz20.2-21.2 GHz

Up-liknkDown-link

Ketenteraan

Jadual 8.1 Penggunaan frekuensi

8.1.2. Footprint

Penggunaan satelit dapat menghubungkan lebih banyak pengguna pada sesuatu masa. Ini memudahkan perhubungan di antara dua hala (dupleks). Untuk mewujudkan perhubungan sebegini, satelit angkasa mestilah mampu mempunyai keluasan liputan yang luas di muka bumi. Liputan ini di kenali sebagai ‘footprint’. Footprint yang dimaksudkan adalah patern

129


radiasi atau kawasan liputan bagi sesebuah satelit. Oleh yang demikian, semua stesen bumi diletakkan di bawah kawasan liputan satelit angkasa. Saiz ‘footprint’ dipengaruhi oleh rekabentuk antena dan kuasa penghantaran. Pancaran antena satelit akan membentuk kawasan liputan yang tertentu, seperti di Rajah 8.2.

Rajah 2.4 : Footprints

Rajah 8.2 Footprint satelit

8.1.3. Sudut Dongak (Elevation Angle)

130

Aduh!!! Sakitnya kepala mendongak…


Sudut dongak bagi satelit adalah sudut yang wujud di antara garisan tangen dari antena stesen bumi ke permukaan bumi, dan di antara stesen bumi ke transponder. Ia merupakan sudut putaran menegak bagi antena yang bersudut antara 0º hingga 90º, rujuk Rajah 8.3.

Sudut dongak juga merupakan darjah pengarahan antena di antara stesen bumi dan satelit. Sekiranya sudut dongak tersebut adalah terlalu kecil, maka sinaran gelombang yang dipancarkan melalui stesen bumi akan mengalami kemerosotan isyarat, gangguan hinggar, jarak pancaran yang jauh serta kehilangan tenaga yang tinggi. Ini disebabkan oleh perggerakan gelombang pancaran yang terpaksa menembusi lapisan atmosfera yang tebal dari stesen bumi ke transponder.

Rajah 8.3 Sudut dongakan

131

Sudut dongak

Orbit

Stesen bumi

Transponder


132

Isyarat yang dihantar dari satelit angkasa ke stesen bumi dikenali sebagai …………………Nyatakan satu perbezaan frekuensi yang menunjukan ia adalah up-link dan down-link.Terangkan maksud footprint.

AKTIVITI 8.A




8.1.4. Sudut Azimuth

Sudut Azimut diistilahkan sebagai pengarahan secara mendatar bagi antena (0º - 360º). Biasanya ia diukur mengikut arah jam dari kutub utara 00, di mana kutub utara dijadikan sebagai rujukan.

133

Tahukah Anda ?Saya berputar secara mendatar mengelilingi bumi pada garisan Khatulistiwa

Utara, 00

1800

9002700

Arah Antena

Sudut Azimuth


Rajah 8.4 Sudut azimuth

Contoh 8.1

Rajah 8.5 menunjukan kedudukan stesen bumi dan cara mengesan kedudukan stesen tersebut.

Penyelesaian

Berpandukan kepada sudut azimuth pada longitud, stesen bumi berkedudukan 770

ke barat (770 W) pada garis khatulistiwa. Manakala, sudut dongakan pada latitud, 390 ke utara (390 N) dari khatulistiwa.

134

Khatulistiwa (00)

Sudut latitud

Sudut longitud

U

S

Kedudukan stesen bumi

00

770 W


Rajah 8.5 Mencari kedudukan sesebuah stesen bumi

8.2. Aplikasi Sistem Satelit

Pencetusan idea menggunakan tiga satelit geostationary mampu membuat liputan secara menyeluruh pada permukaan bumi. Kewujudan sistem satelit ini telah memudahkan komunikasi secara global dan pengaplikasian pelbagai, contohnya; perhubungan video-conference, Radarsat, GPS, kajian cuaca, sistem pertahanan, komunikasi selular, komunikasi data dan lain-lain.

8.2.1. Global Positioning System (GPS)

Sistem ini merupakan penentu kedudukan menyeluruh atau sistem pelayaran yang pertama kali membekalkan ketepatan kedudukan tiga dimensi pada jarak 33 kaki (10 meter) pada ketepatan halaju 0.1 kaki/s (0.03m/s), dan pada julat masa atomik. Sistem ini turut membekalkan satelit, stesen kawalan dan peralatan penggunaan. Oleh demikian, sistem ini perlu dibekalkan sebanyak 18 satelit aktif yang mengelilingi orbit (Rajah 8.6). Dimana stesen utama dan stesen pengawasan satelit mengawal penghantaran data pada setiap satelit. Penggunaan teknologi yang tinggi memudahkan pemeriksaan GPS pada setiap peringkat. Maka peralatan pengguna ini dipasang pada objek yang bergerak seperti; kapal terbang, kapal layar dan kenderaan bergerak.

135


Rajah 8.6 Satelit pada orbit untuk sistem GPS

Gambarajah 8.7 menunjukan salah satu jenis satelit GPS bernama NAVSTAR. Ia mempunyai lapan sub-sistem utama serta lebih daripada 33,000 komponen dalaman dan mampu bertahan selama lima tahun. Ciri-ciri utama sistem GPS ini adalah sentiasa menentukan ketepatan masa. Selain daripada itu, ia juga digunakan sebagai alat pengintipan tentera, semasa melakukan operasi pada kawasan yang sukar untuk menentukan arah atau posisi, contohnya di padang pasir dan lautan. GPS juga digunakan pada kenderaan seperti kereta kebal, kapal terbang, helikopter, pesawat pejuang dan sebagainya.

Gambarajah 8.7 Satelit GPS di orbit

Selain daripada di atas, GPS juga digunakan dalam bidang lain seperti;i. Kegiatan luar

136


Digunakan sebagai alat untuk menentukan kedudukan dan arah dari suatu tempat pada muka bumi, seperti pengembaraan, dan sukan bermotor ‘Rally Paris-Dakkar’.

ii. Bidang maritinGPS dipasang pada kapal yang digunakan sebagai maritin laut yang dapat menunjukkan arah dan posisi kapal pada muka bumi, dan juga untuk keperluan penangkapan ikan dengan penambahan alat sonar.

8.2.2. Sistem Pertahanan Satelit

Dalam bidang pertahanan, penggunaan satelit amat popular demi keselamatan sesebuah negara. Contohnya, negara Rusia mempunyai bilangan satelit dua kali ganda daripada negara Amerika dan hampir kesemua satelit tersebut digunakan untuk komunikasi pelayaran, meterologi, goedesy, pengujian nuklear, pengesanan radiasi dan penyelidikan teknologi.

Sistem komunikasi yang pantas, berkesan dan cekap mendorong memperbaiki keperluan serta permintaan dalam bidang ketenteraan. Ini disebabkan kos pembinaan tinggi serta reka bentuk yang canggih berteknologi mempercepatkan pembangunan satelit komunikasi ketenteraan. Ini dapat dibuktikan dengan pelancaran satelit Initial Defense Communication Satellite Program (IDCSP), pada tahun 1962 dan 1968. Satelit ini menggunakan Jalur-X untuk berkomunikasi dengan stesen bumi. Setelit IDCSP mampu menyediakan frekuensi perhubungan bergerak di darat, laut dan udara. Selain daripada itu, ia juga dapat menentukan kedudukan/lokasi sesuatu sasaran.

Sistem Fleet Satellite Communications (FLTSATCOM) seperti di Gambarajah 8.8 dan Satellite Data System (SDS) adalah salah satu bahagian daripada Komunikasi Satelit Tentera Udara (AFSATCOM), untuk berkomunikasi sepenuh masa di antara pihak yang membuat keputusan serta elemen-elemen ketenteraan. Pesawat ini mempunyai 23 saluran komunikasi dan sepuluh daripada ditempatkan di tentera laut untuk pengawasan udara, darat dan laut. Manakala dua belas daripadanya, dibekalkan kepada angkatan udara sebagai AFSATCOM, untuk pengawasan secara menyeluruh dan mengawal nuklear. Dan satu saluran lagi sebagai simpanan untuk National Command Autorities. Selain daripada itu, AFSATCOM juga boleh menggunakan pesawat angkasa

137


dalam penerbangan untuk berkomunikasi dengan kapal laut dan stesen bumi, yang berada sejauh 1000 batu.

Gambarajah 8.8 Fleet Satellite Communications (FLTSATCOM)

8.2.3. Satelit Kajicuaca

Satelit cuaca boleh mengukur pancaran lebar spektrum dalam panjang gelombang elektromagnet. Melalui satelit cuaca, para pengkaji cuaca boleh mendapat maklumat/data tambahan dengan mengkaji bentuk keadaan kelompak awan dengan menggunakan ‘visual sensor’, permukaan bumi, awan, suhu serta kelembapan lapisan atmosfera.

i. VisualImej yang diterbitkan daripada data visual menunjukkan warna kelabu, hitam dan putih. Visual sebegini boleh digunakan dalam mengesan asas bentuk awan dan struktur awan secara terperinci. Walaubagaimanapun, data yang diperolehi tidaklah setepat dengan ketebalan awan sebenar. Dengan menggunakan bahan visual sebegini, pengkaji cuaca oleh mengumpul/mendapat maklumat/data mengenai kekuatan dan lokasi sistem cuaca, contohnya; pergerakan kilat dengan mengkaji bentuk awan

138


ii. Mengukur anginDengan adanya satelit geosynchronous, kita dapat mengesan kedudukan elemen awan di sepanjang masa. Secara andaian, kita dapat menukarkan pergerakan awan kepada pengukuran angin. Kaedah ini dapat menentukan pergerakan angin peringkat rendah (perlahan), khasnya kawasan laut tropika. Selain daripada itu, ia juga dapat mengesan angin peringkat tinggi iaitu ribut petir.

iii. Ribut petir Ribut petir wujud akibat daripada putaran angin di atmostera serta haba yang tidak seimbang. Untuk mengetahui ramalan ribut petir yang akan berlaku, satelit digunakan sebagai media pemerhati disepanjang masa, di mana pertemuan di antara angin mengikut arah lawan jam dari hemisfera utara dan angin mengikut arah jam dari hemifera selatan, akan mengakibatkan berlakunya taufan atau hurricane. Daripada pergerakan angin tersebut, kita dapat menganggarkan bila, dimana dan bagaimana ribut petir atau taufan akan berlaku, rujuk Gambarajah 8.9

139


Gambarajah 8.9 Contoh gambar satelit yang menunjukan pergerakan awan

140


141

Apakah maksud sudut azimuth?Nyatakan maksud sistem GPSNyatakan aplikasi teknologi GPS.Berikan kegunaan sistem satelit kajicuaca.

AKTIVITI 8.B




142

Apakah yang dimaksudkan sudut dongakan?Bagaimanakah cara untuk menentukan kedudukan yang bersesuaian bagi sesebuah stesen bumi.Nyatakan bilangan sub-sistem satelit yang terdapat pada sistem GPS.Sebagai tugasan, anda dihendaki mencari kedudukan orbit (longitud), jalur frekuensi dan pengendali bagi satelit yang terdapat diorbit.

PENILAIAN KENDIRI




143

Sudut yang wujud di antara garisan tangen dari antena stesen bumi ke permukaan bumi, dan di antara stesen bumi ke transponder.Sila rujuk Rajah 8.5.8 unit

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.

Down-linkSila rujuk Jadual 8.1Patern radiasi atau kawasan liputan bagi sesebuah satelit, maka semua stesen bumi diletakkan di bawah kawasan liputan satelit angkasa.

RESPON8.A


Pengarahan secara mendatar bagi antena (0º - 360º), diukur mengikut arah jam dari kutub utara 00, di mana kutub utara dijadikan sebagai rujukan.Penentu kedudukan menyeluruh atau sistem pelayaran, dari aspek ketepatan jarak, halaju dan masa.Ketenteraan, kenderaan bermotor, kapal terbang, pelayaran dan telekomunikasi.Mendapat maklumat/data tambahan dengan mengkaji bentuk keadaan kelompak awan dengan menggunakan ‘visual sensor’.

RESPON8.B

Sila semak jawapan anda dengan jawapan dibawah..


SISTEM KOMUNIKASI RADAR

144


Objektif Am :

- Memahami prinsip asas sistem radar dan penggunaan di dalam bantuan pelayaran dan penerbangan.

Objektif Khusus :

Menerangkan prinsip asas radar sebagai satu kaedah pengesanan sasaran. Menerangkan prinsip asas radar sebagai satu kaedah mengira jarak sasaran. Menerangkan prinsip asas radar sebagai satu kaedah menentukan arah atau

bering. Menerangkan kendalian radar prima dan radar sekunder dengan menggunakan

bantuan gambarajah blok.

145

OBJEKTIF


9.0. Pengenalan

Pernahkah anda melihat radar, jika ia, kenapa antena radar berputar atau mengimbas dan memaparkan bintik-bintik pada skrin pengawasan. Ya, untuk pengetahuan anda, ahli saintis German pada tahun 1930 merupakan kumpulan yang pertama sekali mendemontrasikan operasi sistem radar dengan menggunakan pergerakkan kapal di laut. Sistem radar mengalami perkembangan pesat pada ketika Perang Dunia Pertama dan seterusnya, mula digunakan sebagai alat pengesan dan penentu jarak dalam bidang perkapalan, penerbangan dan lain-lain.

Pada kebiasaannya, radar menggunakan gelombang radio untuk mengesan sesuatu objek serta mencari destinasi pada sesuatu kawasan yang tiada petanda. Walau bagaimanapun, radar selalunya digunakan oleh syarikat-syarikat penerbangan dan juga perkapalan. Ini adalah kerana, bagi syarikat-syarikat penerbangan, laluan mereka adalah di udara dan seperti yang diketahui di udara sememangnya tidak petanda laluan. Maka dengan adanya sistem radar, mereka dapat mengesan sesuatu objek dihadapan mereka. Selain daripada itu, ia juga dapat mengelakkan dari berlakunya kemalangan di udara. Begitu juga dengan syarikat perkapalan, dengan keadaan lautan yang sungguh luas, mereka yang terlibat dalam bidang ini amat memerlukan radar untuk mengawal pelanggaran. Justeru itu, dapatlah kita menterjemahkan bahawa radar adalah satu kumpulan peralatan gelombang mikro yang digunakan untuk memancarkan gelombang radio serta menerimanya

146

Hai, jumpa juga kapal orang asing masuk perairan kita.


kembalinya. Selepas menerima isyarat tersebut, maklumat akan diproses dan seterusnya, memperolehi keputusan di terminal keluaran atau penunjuk radar.

Radar membawa maksud Radio Detection And Ranging, Gambarajah 9.1 menunjukan antena radar. Dalam sistem penerbangan, kebiasaannya radar digunakan untuk mengesan cuaca bagi memastikan laluan yang dilalui oleh pesawat itu berada dalam keadaan selamat. Radar juga berkebolehan untuk mengesan cuaca pada jarak yang tertentu dan seterusnya, memaparkan cuaca yang dikesan tersebut pada PPI (Plan Polar Indicator) sebagai panduan kepada pemandu pesawat. Kebanyakkan radar yang digunakan, menggunakan teknik pemodulatan denyut (pulse modulated). Antena yang digunakan mestilah mempunyai ciri-ciri pengarahan serta polasinaran yang kecil, supaya pengesanan dapat dilaksanakan dengan lebih berkesan

Gambarajah 9.1 Antena radar jenis pengimbas udara

147


9.1 Radar

Radar melibatkan pemancaran denyut-denyut gelombang elektromagnetik melalui pengarahan antena di mana, sebahagian daripada denyut-denyut gelombang elektromagnetik dipantul semula ke radar apabila terkena pada sesuatu permukaan objek atau sasaran, seperti yang digambarkan dalam Rajah 9.2. Oleh itu, kedudukan sasaran dapat dikesan degan tepat. Jika gelombang elektromagnetik yang dipancarkan itu dalam bentuk rangkaian denyut maka, jarak di antara sasaran dari antena pemancar boleh dikira dengan mudah. Kita dapat mengiranya dengan menggunakan halaju gelombang elektromagnetik dalam udara pada Vc = 3 x 108 m/s.

Dengan ini kita dapat menyatakan bahawa radar amat popular dalam aspek pengesanan sasaran, pengiraan jarak sasaran dan menentukan arah atau bering sasaran

9.1.1. Pengesan Sasaran

Kita perlu memahami bahawa radar bukanlah pembawa maklumat, sebagaimana sistem komunikasi yang lain, tetapi membantu kita untuk mendapatkan maklumat seperti jarak, ketinggian dan sebagainya. Kaedah pengukuran dapat dilihat dalam Rajah 9.3.

Rajah 9.2 Konsep asas Sistem Komunikasi Radar

148

Sasaran

Denyut Pancar

Denyut Gema

Radar


Rajah 9.3 Pengesanan sasaran

Daripada Rajah 9.3, kita dapat mengetahui bahawa radar merupakan media pemancar isyarat serta penerima isyarat secara serentak. Di mana, antena radar memancarkan denyut pancaran dan ia mengena pada sasaran. Setelah denyut pancaran terkena pada sasaran, maka ia akan dipantul semula dan diterima oleh antena yang sama, isyarat tersebut dikenali sebagai denyut pantulan atau gema. Denyut pancaran dan denyut pantulan kemudian dikesan di atas skrin paparan. Daripada denyut gema yang diperolehi, maka dapatlah diketahui kedudukan sesuatu sasaran. Sela masa di antara denyut pancaran dan denyut pantulan akan terpapar pada skrin paparan, maka masa di antara dua denyut tersebut merupakan jumlah masa yang diambil oleh isyarat tersebut mengena sasaran dan kembali ke stesen radar. Sela denyut pancaran dan pantulan adalah seperti di Rajah 9.4.

149

Radar

Sasaran

Denyut Pancaran

Denyut Gema

Denyut PancaranDenyut Gema

t

t- selang masa diantara denyut pancar dan denyut gema.


Rajah 9.4 Denyut pancar dan denyut gema bagi sistem radar9.1.2. Mengira Jarak Sasaran

Jarak sasaran diketahui melalui pengukur sela masa di antara pemancaran dan penerimaan isyarat sasaran (Rajah 9.4). Masa ditentukan dari pertengahan denyut pemancar hingga pertengahan denyut gema. Melalui denyut pemancar dan denyut gema yang diterima oleh radar, kedudukan atau jarak sesuatu sasaran dapat diketahui dengan menggunakan formula berikut;

Jarak = Halaju x Masa (meter) 2

s = v x t (meter) [9.1] 2

s – jarak sasaran dalam meterv – halaju perambatan, 3 x 108 m/st – perambatan masa dalam satu kitar (saat)

Contoh 9.1

Bagi satu sistem komunikasi radar, masa yang diambil untuk denyut pergi dan balik adalah 1s, dapatkan jarak sasaran.

Penyelesaian

s = v x t (meter) 2

s = (3 x 10 8 m/s) x (1 s ) 2

= 150 m

Sasaran berada 150 m dari stesen radar

Contoh 9.2

150


Sasaran ditemui pada tempoh 129.30 s selepas radar memancar isyarat. Kirakan jarak dari radar ke sasaran dalam batu notika, rujuk Rajah 9.5

Rajah 9.5

Penyelesaian

s = v x t (meter) 2

s = (3 x 10 8 m/s) x (129.30 s )2

= 19395 m

Jarak sasaran adalah 19.395 km. Kita mengetahui bahawa 1852 m bersamaan dengan satu batu notika, maka;

Jarak sasaran (batu notika) = 19395 m1852 m

= 10.47 nmi

151

masa

pemancar gama

Tempoh perambatan satu kitar, 129.30 s


9.1.3. Menentukan Arah (Bearing)

Kebiasaanya, antena mempunyai ciri-ciri pengarahan yang tinggi. Oleh yang demikian, ia diputarkan supaya dapat mengimbas keseluruhan satah secara mendatar pada setiap pusingan. Semasa antena berputar, bering relatif utara akan ditukarkan kepada bentuk isyarat elektrik analog ataupun digital. Seterusnya, isyarat tersebuut disuapkan kepada unit paparan, seperti mana ditunjukkan dalam Rajah 9.6 dan Gambarajah 9.7.

152

Tuan tau tak kito kat mano!!! Entah-entah kito dah sesat kot

00

N300

600

E 900

1200

15002100

2400

2700 W

3000

3300

S

1800

Surihan yang berputar mengikut jam menunjukkan bering sasaran

Surih terang disebabkan oleh denyut pantulan dari sasaran

Bulatan ditentukur mengikut jarak dari pusat


Rajah 9.6 Paparan yang menunjukkan bering sasaran

Gambarajah 9.7 Imej sasaran kapalterbang sebenar dalam skrin paparan radar

153

Singkatan radar membawa maksud ………………..Isyarat gema ialah…………………….Jika satu kapal layar berada 1 km dari darat, maka berapakah masa yang diambil oleh radar untuk megesan kewujudan kapal tersebut.

AKTIVITI 9.A




9.2. Kendalian Dan Gambarajah Blok Radar

Dalam dunia teknologi radar, kita dapat lihat pelbagai penggunaan, jenis radar dan mod radar. Walaubagaimanapun tugas utama radar adalah untuk mengesan objek dan mengukur parameter sesaran seperti kedudukan, halaju dan ketepatan. Lazimnya tugas sesuatu radar ditentukan berasaskan kepada ukuran-ukuran yang hendak diperolehi.

9.2.1. Radar Primer

154

Ahh… Skrin bulat putih itulah yang dinamakan skrin paparan radar


Radar primer merupakan unit yang mana isyarat dihantar pada sasaran dan dikembalikan semula kepada antena melalui proses pantulan, rujuk Rajah 9.8. Sasaran radar primer boleh terdiri secara kelompok, neutral atau samar.

Rajah 9.8 Radar primer

155

Penerima Pemproses Isyarat

Pemproses Data, Paparan & Lain-lain

Penghantar/ Pemodulat

Penjana Frekuensi, Pemasa & Kawalan

Dupleks

Antena/Kawalan Antena

Sasaran

Sasaran

Antena Radar

Isyarat dari antena

Isyarat pantulan


Rajah 9.9 Rajah blok radar primerRajah 9.9 menunjukkan komponen-komponen terkandung di dalam rajah blok radar primer. Berikut adalah fungsi setiap blok.

i. Penjana frekeuensi, pemasa dan kawalan Blok ini menjana frekuensi dan isyarat segerak. Ini untuk menentukan masa untuk pemancar menembak isyarat, menyeragamkan sela masa bagi sistem lain. Untuk makluman anda, peranti ini tidak dihubungterus dengan peranti lain.

ii. PenghantarPenghantar menjana isyarat radio untuk dipancarkan pada sasaran. Penghantar juga boleh bertindak sebagai penguat untuk menguatkan isyarat rendah dan seterusnya, dipancarkan.

iii. PemodulatPemodulat bertindak sebagai suis pembuka dan penutup bagi menghantar denyut pada sasaran.

iv. Dupleks (Duplexer)Ia bertindak sebagai suis yang mengaktifkan pemancar atau penerima pada masa yang berlainan. Oleh kerana, masa pensuisan yang perlu dilakukan adalah dalam nano saat maka suis elektronik digunakan sebagai media pensuisan

v. AntenaAntena akan menumpukan isyarat pancaran pada alur sempit (narrow beam) dan seterusnya dipancarkan ke sasaran. Manakala isyarat gema yang diterima dari sasaran akan ditumpukan pada antena dan seterusnya dihantar ke penerima.

vi Kawalan antenaUnit ini akan mengawal kedudukan antena dari sudut dongakan dan azimuth agar sasaran dapat ditemui.

vii PenerimaIsyarat yang diterima akan dikuatkan serta ditapiskan daripada hinggar dan jalur frekuensi yang tidak dikehendaki. Ini membolehkan isyarat yang diterima adalah optimum.

viii. Pemproses data

156


Ia memproses dan menyimpan data yang diperolehi. Kemudian data tersebut digunakan untuk mengenalpasti kedudukan sasaran dalam kordinat. Penterjemahan data dalam bentuk kordinat yang tepat, dilakukan secara elektronik.

ix. PaparanMenunjukan kedudukan satu sasaran pada skrin. Maklumat diperolehi daripada pemproses data.

Kendalian Rajah 9.9;

Sistem penjana frekuensi dan pemasa akan menyebabkan pemancar menghasilkan letusan atau denyut dalam bentuk elektromagnetik. Parameter denyut ditentukan mengikut misi, jenis radar, dan mod pengoperasianya. Ia mungkin berjulat kuasa di antara miliwatt hingga megawatt tetapi kadar penjanaan denyut (pulse repetition frequency, PRF) hampir mencapai beribu denyut persaat.

Semasa penghantaran denyut, pemasa mula diaktifkan. Di mana denyut pancaran dari antena akan ditumpukan oleh gandaan antena dan seterusnya dirambat ke sasaran. Denyut ini berada di atmosfera pada halaju cahaya dan mempunyai medan elektrik dan magnetik pada kadar 120 (377 ohm). Apabila gelombang denyut terkena pada sasaran maka ciri-ciri medan magnetik dan elektrik akan terganggu, akibatnya terdapat pantulan daripada sasaran. Gelombang pantulan ini kemudian akan bergerak menuju ke antena. Antena mula menumpukan gelombang tersebut dan seterusnya, menukarkan kepada isyarat denyut.

Penerima akan menapis isyarat yang tidak dikehendaki dan seterusnya, menguatkan isyarat tersebut. Isyarat pantulan kini, diproses dan diterjemahkan pada skrin paparan. Pada masa yang sama denyut pantulan akan dibandingkan dengan denyut penghantaran dengan menggunakan pemasaan.

9.2.2. Radar Sekunder

Radar sekunder mempunyai ciri-ciri yang hampir sama dengan radar primer, tetapi isyarat gema tidak dipantul. Sebenarnya, isyarat dipancar oleh antena, manakala isyarat yang diterima adalah isyarat respon dari

157


sasaran. Di mana isyarat respon ini diperolehi akibat daripada picuan komponen aktif pada sasaran. Sistem ini hanya digunakan untuk sasaran berkelompok.

Daripada Rajah 9.10, kita dapat melihat bahawa antena radar akan menghantar satu isyarat berkod kepada transponder diorbit atau dikenali sebagai sasaran beacon. Kemudian, transponder tersebut akan mengesan sasaran objek dan seterusnya, maklumat yang diperolehi akan dihantar semula dalam bentuk kod ke antena radar di bumi. Untuk mengelakkan pertembungan di antara isyarat pancaran dari antena radar dan isyarat pancaran dari transponder, maka kedua-dua isyarat tersebut dibezakan dengan menggunakan frekuensi yang berlainan. Transponder atau beacon juga digelar sebagai RACON, atau radar beacon.

Rajah 9.10 Radar Sekunder

Sistem radar primer juga dikenali sebagai monostatik. Manakala, radar sekunder dikenali sebagai bistatik. Fungsi bistatik hampir sama dengan monostatik, hanya bistatik tidak mempunyai dupleks. Oleh yang demikian, bistatik mungkin akan menghadapi masalah penyegerakan masa bagi setiap sub-sistem, jika jarak sasaran agak jauh.

158

Antena Radar

Isyarat dari antena

Isyarat pancaran transponder

Isyarat pancaran ke sasaran

Isyarat pantulan dari sasaran


Kendalian Rajah 9.11;

Dalam perbincangan ini, kita akan menggunakan Semi-Active Radar Homing (SACH) sebagai radar bistatik. Di mana rajah blok ini terdiri daripada peluru berpandu, pelantar pemancar dan sasaran. Pelantar pemancar peluru merupakan radar pemancar manakala penerima pula diletakkan pada peluru antena hadapan penerima. Kini pemancar pelantar akan menghantar isyarat ke sasaran, akibat daripada itu, hasil pantulan isyarat daripada sasaran akan diterima oleh antena hadapan peluru berpandu.

Pada masa yang sama pelantar pemancar akan menghantar isyarat pancaran kepada antena rujukan belakang, peluru berpandu. Apabila kedua-dua isyarat tersebut telah diterima oleh peluru berpandu maka kedua-dua isyarat tersebut akan dikuatkan. Denyut dari penerima hadapan dan penerima rujukan akan dibandingkan oleh pemproses isyarat dan seterusnya, disimpan.

Nilai perbandingan kedua-dua isyarat tersebut akan menghasilkan anjakan doppler. Anjakan doppler ditakrifkan sebagai perubahan nilai frekeuensi akibat daripada pantulan sasaran dan dirujuk kepada frekuensi asal (denyut pemancar).

159

Penerima hadapan

Pemproses isyarat

Penerima rujukan belakang

Pelantar Pemancar

Antena

Sistem rujukan

Antena hadapan

Pemancaran rujukan

belakang

Peluru berpandu


Rajah 9.11 Gambarajah blok radar sekunder SARH 9.2.3. Perbezaan Radar Primer Dengan Sekunder

Radar Primer Radar Sekunder Menggunakan satu antena

untuk tujuan penghantaran dan penerimaan isyarat.

Menggunakan lebih daripada dua antena dibahagian pemancar dan penerima untuk penghantaran dan penerimaan isyarat.

Menggunakan suis dupleks sebagai pensuisan antara bahagian pemancar dan penerima.

Menggunakan talian segerak sebagai pengantara antara bahagian penghantar dan bahagian penerima

Sistem agak ringkas dan mudah dikendalikan.

Sistem lebih komplek dan hanya pakar dalam bidang tersebut mampu mengendalikannya.

Sasaran memantulkan isyarat dan dikesan oleh antena dan menerima melalui antena yang sama.

Sasaran bertindak sebagai transponder yang menerima dan menghantar isyarat. Isyarat yang dihantar oleh antena penghantar akan diterima oleh antena dibahagian penerima.

Jadual 9.1 Perbandingan antara radar primer dan sekunder

160

Radar primer juga dikenali sebagai ……………… dan radar sekunder pula dikenali sebagai ……………Nyatakan fungsi duplexer dalam radar primer.Singkatan RACON membawa maksud ………….Nyatakan perbezaan antara radar bistatik dan monostatik.Nyatakan satu perbezaan yang amat ketara di antara radar primer dan sekunder.

AKTIVITI 9.B




161

Takrifkan formula bagi jarak sasaran.Kapal X telah berlayar sejauh 20 nmi dalam tempoh 30 minit, Kirakan halaju kapal tersebut.Nyatakan fungsi utama penjana frekuensi, pemasa dan kawalan dalam radar primer.

PENILAIAN KENDIRI




162

1. Jarak = Halaju x Masa (meter) 2

s = v x t (meter) 2

2. 41.15 m/s3. Blok ini menjana frekuensi dan isyarat segerak. Ini untuk

menentukan bila sepatutnya pemancar menembak isyarat, dan sistem lain berfungsi pada sela masa yang seragam. Kesemua blok akan berkomunikasi antara satu sama lain melain blok ini

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.

Radio Detection And Rangingdenyutan pantulan dari sasaran ke antena radar6.67 s

RESPON9.A


Monostastik, bistatikIa bertindak sebagai suis yang mengaktifkan pemancar atau penerima pada masa yang berlainan. Masa pensuisan dilakukan adalah dalam nano saatRadar BeaconBistatik tidak mempunyai unit duplexerSila rujuk Jadual 9.1

RESPON9.B

Sila semak jawapan anda dengan jawapan dibawah..


SISTEM KOMUNIKASI RADAR

163


Objektif Am :

- Mengetahui kategori radar dan contoh-contoh penggunaan radar.

Objektif Khusus :

Menerangkan kendalian dua kategori radar iaitu: radar gelombang-terus ‘Continuous Wave’ (CW) dan radar denyut.

Menyatakan contoh-contoh penggunaan radar.

164

OBJEKTIF


10.0 Pengenalan

Sebelum unit ini, kita sudah mengetahui konsep radar dan kini mari kita melihat kegunaan seharian. Untuk makluman anda, radar ini bukan sahaja digunakan dalam teknologi penerebangan malah turut digunakan dalam mengesan halaju sebagai perangkap laju, mengesan kelajuan angin dan arah, sudut kedudukan suatu objek dan lain-lain. Sebagai contoh terdekat, cuba lihat karton di atas, ia menyatakan pengesanan halaju kereta pada sudut 17.50. Sistem radar ini boleh dikategorikan kepada dua jenis iaitu radar gelombang-terus (continuous wave, CW) dan radar denyut.

10.1. Radar Gelombang-Terus (CW)

Dalam radar CW, isyarat yang dipancarkan dalam bentuk gelombang sinus. Gelombang sinus ini merupakan gelombang mikro dengan amplitud yang tetap dan berterusan. Gema yang dihasilkan juga dalam bentuk gelombang sinus dengan amplitud tetap pada frekuensi yang sama. Tetapi dalam denyut gema, amplitudnya adalah lebih kecil. Gelombang sinus amplitud tetap bergerak berterusan pada unit radar. Ia mengesan pergerakan kapal terbang, kapal laut, kereta dan lain-lain

165

Halaju sebenar – 105km/h

Halaju dikesan – 100km/h


dengan isyarat terpantul mengalami perubahan frekuensi. Perubahan frekuensi di antara isyarat terpancar dan isyarat terpantul digunakan untuk menentukan kelajuan sasaran. Ini adalah merujuk kepada kesan doppler.

Kesan doppler merupakan anjakan frekuensi yang berlaku apabila terdapat pergerakan relatif di antara stesen pemancar dan objek sasaran. Nilai frekuensi adalah tinggi apabila jarak stesen pemancar dan objek sasaran berjauhan. Pengukuran perbezaan jumlah frekuensi di antara isyarat terpancar dan isyarat terpantul dapat menentukan kelajuan di antara unit radar dan objek yang dilihat. Perkaitan ini dapat dilihat melalui persamaan di bawah:

V = 1.1 f [10.1]

dimana:f = perbezaan frekuensi di antara isyarat terpancar dan terpantul dalam Hz.

= panjang gelombang bagi isyarat terpancar dalam meter.V = kelajuan relatif di antara dua objek dalam mi/h

Dalam radar CW, kesan doppler menyediakan pemodulatan frekuensi pembawa. Untuk membolehkan frekuensi berubah, objek yang dilihat mestilah bergerak kehadapan atau semakin jauh daripada unit radar. Ini kerana jika objek bergerak selari dengan unit radar, tiada perubahan relatif berlaku di antara dua objek dan tiada pemodulatan frekuensi berlaku.

Kebaikan radar CW adalah ia berkebolehan untuk mengukur kelajuan objek sasaran. Ianya biasa digunakan oleh polis untuk mengukur kelajuan kereta dan trak. Sesetengah sistem radar menggunakan menggunakan kombinasi denyut dan kesan doppler untuk memperbaiki prestasi dan kebolehan pengukuran.

166

Pembeza

Keluaran

Pemancar

Penerima

Antena

Keluaran

Masukan


Rajah 10.1. Radar ‘Continuous Wave’

Kendalian bagi blok Rajah 10.1

a) Antena Keluaran & Antena Masukan Antena ini membuat pusingan denyut daripada pemancar, bersinar di dalam alur

yang lurus (directional beam), mengambil semula gema dan menghantarnya ke penerima dengan kehilangan yang rendah.

Sistem Antena ini merangkumi talian penghantaran pandu gelombang daripada pemancar ke antena dan talian penghantaran pandu gelombang dari antena ke penerima.

(b) Penerima Semasa penerima mengesan sasaran, ia menerima isyarat gema yang lemah

daripada antena masukan kemudian menguatkannya,mengesan sampul denyut, menguatkan isyarat denyut dan menghantarnya ke paparan.

Salah satu daripada fungsi utama penerima ialah menukarkan frekuensi isyarat gema yang diterima kepada frekeunsi yang rendah supaya mudah untuk di kuatkan. Ini kerana frekuensi radar adalah tinggi, sukar untuk dikuatkan. Frekuensi yang rendah ini dikenali sebagai frekuensi pertengahan.

(c) Pemancar Pemancar menjana denyut yang berkuasa tinggi. Kuasa yang diperlukan, ia

diperolehi dengan menggunakan pengayun gelombang mikro berkuasa tinggi. Contohnya magnetron atau klystron.

d) Pembeza Membezakan antara isyarat masukan dengan isyarat yang hendak

dipancarkan.

e) Keluaran Digunakan untuk menerima isyarat yang masuk daripada penerima untuk

menghasilkan maklumat paparan .

10.2 Radar Denyut

167

Radar denyut, hemmm.Apakah benda itu sebenarnya, mari kita lihat sama-sama……


Radar Denyut ini merupakan jenis Radar yang paling biasa digunakan. Isyarat yang dipancarkan adalah dalam bentuk satu denyut seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10.2.

Rajah 10.2 : Isyarat denyut radar

Isyarat terpancar dan gema bergerak secara berjujukan (denyut gema berlaku selepas denyut terpancar). Lebar (W) denyut adalah pendek iaitu bergantung kepada kegunaan. Ianya kurang daripada mikrosaat (μs) atau beberapa mikrosaat. Melalui Rajah 10.2, kita mendapati;

masa diantara denyut terpancar dikenali sebagai masa pengulangan denyut (PRT – pulse repetition time).

dari PRT, nilai frekuensi pengulangan denyut (PRF – pulse repetition frequency) boleh ditentukan.

Persamaan 10.2 memberikan perkaitan antara PRT dan PRF.

PRF = 1/PRT [10.2]

168

PRT

W W

Masa Lengah, T

Isyarat terpancar

Gema


Nisbah lebar denyut, W berbanding PRT dikenali sebagai kitar pusingan (duty cycle). Kitar pusingan biasanya dinyatakan dalam bentuk peratus seperti ditunjukkan dalam persamaan 10.3.

Kitar kerja = W/PRT x 100% [10.3]

Prestasi dan kegunaan radar ditentukan oleh lebar denyut terpancar dan PRT. Radar dalam julat pendek menggunakan lebar denyut yang sempit dan PRT yang pendek. Ini kerana jika objek berada pada jarak dekat, masa gema juga pendek.

Lebar denyut yang sempit memastikan denyut terhenti sebelum gema mencapai sasarannya. Jika denyut terlalu panjang, isyarat yang kembali berkemungkinan bertopeng bagi denyut terpancar. Jika PRT terlalu pendek digunakan berbanding jarak sasaran, gema tidak akan kembali pada masanya. Ianya hanya kembali selepas denyut terpancar yang kedua. Keadaan ini dinamakan julat berkembar (double range or second return echo). Oleh itu, lebar denyut adalah berkadaran dengan PRT. Jika julat radar panjang, maka lebar denyut turut dipanjangkan dan nilai PRT yang lebih panjang digunakan.

Rajah 10.3 Gambarajah blok bagi radar denyut

Dalam radar denyut operasi, kendalian dikawal oleh penyegerak, di mana ia

memulakan denyut bagi pemancar. Dan pada masa yang sama, penyegarak juga

169

Pemodulat

Pemproses Pengesan

Kawalan Komputer

Exciter

Penguat RF

Penguat IF

Penapis & Dupleks

RF Pre-Amp & Mixer

Paparan

Pemproses Isyarat

Penjana Isyarat

Pemproses pandu alur

Bekalan Kuasa

array

Antena

Suap


mengawal logik picuan, pemproses isyarat (signal processor) dan pemapar

(display). Penyegerak juga berfungsi sebagai frekuensi rujukan yang digunakan

dalam exciter untuk menjana isyarat pandu RF. Frekuensi pembawa (fo) ke

pemancar adalah merupakan isyarat pengayun tempatan yang digunakan untuk

penukaran isyarat tersebut ke frekuensi pertengahan (fc) dalam penerima

superheterodin. Sistem ini berkaitan dengan tempoh secara logik kerana exciter

menetapkan frekuensi pemancaran fasa sejajar dengan isyarat pengayun

tempatan.

Denyut pemancaran dijanakan dengan pemacu exciter (fr), ketika denyut

dibekalkan oleh pemodulat dan pemancar oleh penyegerak. Maka denyut ini,

akan dihantar ke antena melalui pendupleks. Pada masa yang sama, RF suis akan

menyambungkan pemancar dengan antena ketika denyut penghantaran. Antena

yang digunakan adalah jenis pemantul parabola yang mengarah secara

mekanikal. Isyarat yang diterima, daripada antena akan dihantar ke penerima

melalui pendupleks, yang mana tidak menghubungkan pemancar dengan

meletakkan laluan kehilangan-rendah pada terminal penerima. Penguat

gangguan rendah digunakan pada masukan penerima.

Mixer akan membuat penukaran ke frekuensi pertengahan (IF). Mengikut

penguatan dalam unit desibel (dB), isyarat yang dihantar ke pemprosesan isyarat,

adalah untuk memperolehi nilai optimumnya. Keluaran di paparan terdiri

daripada gema sasaran, kemunculan pada lokasi, kedudukan dan sudut sasaran.

Array radar diprogramkan untuk melaksanakan berbagai fungsi sepeti rangkaian

pantas, penjejakan sasaran serta panduan bagi galangan peluru berpandu.

170


171

Pemancar dan penerima dalam sistem radar berkongsi antena yang sama. Betul atau SalahDua jenis radar utama ialah …………………..Jarak boleh diukur dengan menggunakan CW radar. Betul atau Salah

AKTIVITI 10 A Untuk memantapkan pemahaman anda sila




10.3 Penggunaan Radar

Untuk memahami secara terperinci mengenai radar, mari kita lihat penggunaanya dalam era globalisasi ini, antaranya ialah :

i. Radar cuaca- Jumlah titisan hujan diperolehi daripada ukuran kabus dan embun yang hampir tidak

kelihatan pada pandanagn manusia. Untuk pengetahuan anda, ukuran yang diperolehi ini hanya beberapa mm sahaja.

- Untuk pengukur menggunakan radar, panjang gelombang yang berukuran 3 cm kebawah sahaja dapat memberi semua jenis pembacaan bagi hujan.

- Sebuah radar berukuran 3 cm memperlihatkan suatu polar yang bagus dari geme-gema yang jauhnya 160 km atau lebih pada sesaat angin ribut yang berlalu.

- Mata angin ribut dapat di kesan dengan intensitinya.- Kegunaan radar secara efektif di dalam meramalkan kaji cuaca adalah amat terbatas,

kerana ia hanya dapat mengesan setakat angin ribut sahaja.- Selain daripada itu, ia juga dapat mengesan hujan dan salji dapat keadaan atmosfera

yang kurang menyenangkan, kerana lapisanya tidak setebal ribut taufan atau lain-lain.

- Kesimpulan, peramal cuaca akan mendapatkan informasi yang tepat dan boleh dipercayai tentang keadaan cuaca sejauh beratus-ratus km, dan juga masa bila hujan akan turun disesuatu wilayah/kawasan.

ii. Radar astronomi

172

Saya ada banyak kegunaan seperti mengesan kelajuan, kedudukan, kaji cuaca dan lain-lain


- Kesesuaian radar telah membawa kepada perkembangan ilmu perbintangan, yang dikelolakan dengan radar astronomi.

- Dalam konsep ini, sesuatu denyut radar akan dikirimkan ker uang angkasa. Ketika denyut itu terkena atau terhentam pada sesuatu yang keras atau suatu media gas maka, gema akan terhasil lalu dikembalikan ke stesen asal. Gema yang kembali akan membawa banyak informasi tentang sasaran-sasaran angkasa.

- Manakala, dengan yang terpantul daripada bulan akan menunjukkan seluk-belok permukaan bulan. Hasilnya, suatu gambar maya akan menunjukan permukaan bulan yang tidak rata.

- Juga, aliran-aliran gas yang diionisasikan oleh matahari, berjaya dianalisakan oleh para saintis dengan menggunakan denyut pantulan radar.

- Radar astronomi juga telah membuktikan keberkesanan dalam penyelidikan meteor-meteor di angkasa.

- Ketika meteorit meluncur melewati lapisan asmosfera, metorit itu akan meninggalkan suatu jejak gas yang terionias, yang mana dapat dikesan oleh radar. Maka, dengan menganalisa gema-gema jejak meteor, para pengamat dapat memperhitungkan ukuran, garis edar, serta kelajuan meteorit yang meninggalkan jejak di dalam lapisa asmosfera.

iii. Radar untuk keselamatan pelayaran.

Kepentingan radar dalam pelayaran adalah untuk menjamin keselamatan di lautan. Alat ini dapat memberikan informasi tentang kapal-kapal lain, daerah

sekitarannya, tepi-tepi pantai dan posisi-posisi pelampung. Pelampung-pelampung yang menggunakan pemantul jenis logam, mampu

meningkatkan pengesanan tempat pelampung–pelampung tersebut, melalui radar. Selain daripada itu, penggunaan radar juga dapat mempercepatkan perjalanan

sesuatu kapal laut pada waktu malam serta mengawal kesesakan lalulintas.

iv. Radar pengukur ketinggian.

173

Gambarajah 10.1 Contoh paparan bagi radar di lautan


Piawaian pengukuran ketinggian tekanan, atau indikator ketinggian, digunakan pada kapal terbang, bertujuan untuk menentukur ketinggian paras penerbangan yang sebenar.

Untuk pengetahuan anda, tekanan akan berkurangan di atmosfera pada ketinggian melebihi permukaan aras laut. Semakin tinggi di atmosfera maka, semakin rendah tekanan udara.

Alat ini juga mampu menunjukkan kedudukan serta ketinggian kapal terbang. Alat yang digunakan untuk menunjukkan jarak ketinggian yang sebenarnya

dikenali sebagai radar altimeter, yang juga disebut radio altimeter. Alat ini beroperasi dengan menghantar suatu gelombang denyut ke permukaan

bumi dari kapal terbang. Gelombang yang dihantar tersebut akan dipantulan semula ke kapal terbang pada sela masa yang berlainan. Hasil daripada perbezaan sela masa tersebut, kita dapat menterjemahkan jarak ketinggian penerbangan sesuatu kapal terbang.

v. Radar kawalan lalulintas udara Radar kawalan lalulintas udara biasanya dipasang di pusat-pusat kawalan kapal

terbang di setiap lapangan terbang. Radar ini dapat mengesan jarak sesebuah kapalterbang di antara 50 batu hingga

300 batu jauh, iaitu jarak yang telah ditetapkan dalam sistem ini. Ia biasanya menggunakan PRF yang rendah dan DOPPER bagi mengesan

pergerakan objek. Semasa pengoperasian, sistem kawalan lalu-lintas udara ini akan menggunakan 2

radar supaya dapat menguatkan punca-punca pengesan. Tujuan kawalan lalulintas udara diwujudkan adalah untuk membantu atau

memudahkan proses pendaratan dan penerbangan di setiap destinasi.

Selain daripada itu, ia bertindak sebagai pengawal trafik udara, demi melicinkan operasi sesebuah pesawat.

Sebuah sistem radar juga dikenali sebagai satu pusat penerbangan yang dikendalikan dari darat yang berfungsi untuk menunjuk arah tuju sesebuah kapalterbang yang hendak mendarat dan berlepas, ketika cuaca buruk atau keadaan yang dapat menghalang penglihatan para juruterbang.

Lazimnya, ia diletakkan berdekatan dengan hujung landasan iaitu tempat yang paling strategik untuk mengawal perjalanan sesebuah kapal terbang.

174

Gambarajah 10.2 Radar Kawalan Lalulintas Udara


Radar ini berfungsi apabila terdapat objek yang masuk ke dalam kawasan imbasannya. Tanda-tanda seperti sekumpulan titik-titik pada layar radar akan menunjukkan bahawa terdapat objek seperti kapalterbang yang akan mendarat atau menuju ke lapangan.

Selepas mendapat isyarat bahawa terdapat kapalterbang yang hendak mendarat, radar tersebut akan memeriksa kawasan landasan kapal terbang bagi memastikan tiada perselisihan di antara setiap pesawat.

Jika terdapat kapal terbang yang menggunakan landasan untuk berlepas maka, pesawat yang hendak melakukan pendaratan akan diminta oleh pengawal trafik udara untuk berlegar-legar buat sementara waktu diudara sehingga diberi kebenaran untuk mendarat.

Dari kita dapat melihat betapa pentingnya radar bagi mengawal lalulintas di udara yang berisiko tinggi.

Dalam sistem radar penerbangan yang terdahulu, proses pendaratan pesawat dilakukan dengan cara operator menara kawalan akan memberi petunjuk-petunjuk secara berterusan kepada juruterbang sehinggalah juruterbang dapat mencapai laluan pendaratan yang ditetapkan.

Dalam peningkatan sistem radar pada era moden, juruterbang mungkin dapat mendaratkan pesawat dengan sendirinya kerana telah terpasang radar di semua bandar-bandar utama sepertimana yang terpasang di pesawat-pesawat yang canggih masakini

175

Sebagai aktiviti kelas, anda dikehendaki mendapatkan dua contoh lain dari segi penggunaan radar.

AKTIVITI 10.B Untuk memantapkan pemahaman anda sila




176

BetulGelombang-terus dan denyutSalah

RESPON10.A


dibawah.

Nyatakan komponen-komponen yang terdapat dalam rajah blok CW serta terangkan dua daripadanya.Terangkan konsep bagi kesan doppler.

PENILAIAN KENDIRI




177

Sila rujuk kepada pensyarah anda bagi setiap contoh yang telah anda perolehi.

RESPON10.B


dibawah.

Rujuk nota Rajah 10.1 dan peneranganyaAnjakan frekuensi bagi bunyi, radio atau gelombang cahaya yang terjadi disebabkan oleh pergerakan pemantulan di antara objek.

RESPON KENDIRI

Semak jawapan anda.


178

sistem komunikasi

Documents