Konektivitas Digital Melalui Konstelasi Satelit Orbit Rendah atau LEO

Konstelasi satelit orbit rendah atau Low Earth Orbit (LEO) adalah jaringan ratusan atau ribuan satelit yang mengorbit bumi pada ketinggian sekitar 160--2,000 km. Konstelasi ini dibangun oleh perusahaan seperti SpaceX, Amazon, OneWeb, dan lainnya dengan tujuan menyediakan akses internet broadband berkecepatan tinggi dan kelembaman rendah ke seluruh dunia.

Tidak seperti satelit geo-stasioner tradisional yang ditempatkan pada ketinggian sekitar 35,786 km, satelit LEO lebih dekat dengan permukaan bumi. Hal ini memungkinkan mereka menyediakan konektivitas internet yang kecepatan dan kelembamannya sebanding dengan jaringan broadband kabel. Banyaknya jumlah satelit dan keterhubungannya juga membantu memitigasi masalah seperti gangguan cuaca atau satu kegagalan transmisi.

Pemain utama dalam industri yang sedang berkembang ini adalah SpaceX dengan konstelasi Starlink, Project Kuiper dari Amazon, OneWeb, AST SpaceMobile, dan lainnya. SpaceX telah meluncurkan lebih dari 2.000 satelit Starlink pada awal tahun 2023, dengan rencana puluhan ribu satelit lainnya. OneWeb dan Project Kuiper juga berencana meluncurkan ribuan satelit dalam beberapa tahun ke depan. Jika terlaksana dengan baik maka, konstelasi raksasa ini dapat mewujudkan impian menghubungkan seluruh dunia.

Internet satelit LEO berpotensi menyediakan broadband berkecepatan tinggi ke daerah terpencil, transportasi laut, tranportasi udara, dan banyak lagi. Namun penggelaran dan pengoperasian konstelasi besar tersebut juga menimbulkan tantangan seperti, sampah ruang angkasa, regulasi, biaya, dan banyak lagi. nantinya akan menentukan apakah internet satelit global bisa menjadi kenyataan.

Latar Belakang Konstelasi Satelit LEO

LEO beroperasi pada ketinggian 160--2,000 km di atas permukaan bumi, jauh lebih dekat dibandingkan satelit orbit geo-stasioner tradisional yang terletak pada ketinggian 35,786 km. Satelit LEO bergerak cepat terhadap titik-titik di bumi, mengorbit planet setiap 90 menit atau lebih.

Dengan beroperasi lebih dekat ke Bumi dengan membangun jaringan ratusan atau bahkan ribuan satelit kecil atau konstelasi LEO dapat menyediakan jangkauan internet broadband global dan kelembaman lebih rendah dibandingkan satelit geo-stasioner. Kedekatannya dengan Bumi sangat menunjang transmisi, dengan kelembaman sekitar 20-50 ms dibandingkan dengan 500-600 ms untuk geo-stasioner. LEO juga lebih baik dalam mengatasi rintangan seperti gangguan cuaca dibandingkan orbit geo-stasioner.

Konstelasi LEO dirancang untuk menyediakan layanan berkelanjutan di seluruh dunia dengan peralihan yang mulus antar jaringan satelit saat mengorbit. Hal ini memungkinkan cakupan global, termasuk wilayah lautan dan wilayah terpencil yang tidak terlayani oleh infrastruktur darat tradisional. Konstelasi satelit LEO bertujuan untuk menjembatani kesenjangan digital dan menghadirkan konektivitas bagi sekitar 3,5 miliar orang yang tidak memiliki akses broadband.

Penyedia Utama Internet Satelit LEO

Pangsa pasar untuk menyediakan konektivitas internet global melalui satelit LEO berkembang pesat, dengan beberapa perusahaan besar meluncurkan dan merencanakan konstelasi besar-besaran.

StarLink

Starlink, sebuah divisi dari SpaceX, berada di garis depan dalam peluncuran satelit internet LEO. Pada Januari 2023, perusahaan ini memiliki lebih dari 3.000 satelit Starlink di orbit, menjadikannya konstelasi satelit terbesar yang pernah ada. Starlink bertujuan untuk menyediakan internet broadband berkecepatan tinggi dan kelembaman rendah secara global dengan mengerahkan total hingga 42.000 satelit.

Layanan internet Starlink pertama kali diluncurkan pada Oktober 2020 dan kini tersedia di lebih dari 40 negara. Meskipun masih dalam versi beta, Starlink memiliki lebih dari 1 juta pelanggan pada Februari 2023. Kecepatan unduh berkisar antara 50-200 Mbps dan kelembaman 20-40 ms atau didalam batas kelembaman internet sekarang sebesar 30ms.

OneWeb

OneWeb adalah perusahaan besar lainnya yang menggunakan satelit untuk menyediakan konektivitas internet global. OneWeb meluncurkan satelit gelombang pertamanya pada tahun 2019 dan saat ini memiliki lebih dari 700 satelit di orbit. Konstelasi ini pada awalnya akan terdiri dari 650 satelit, tetapi mungkin akan bertambah menjadi 48.000 di masa depan.

OneWeb berencana untuk mulai menawarkan layanan internet komersial pada akhir tahun 2023 dengan kecepatan hingga 500 Mbps dengan kelembaman 30ms. Perusahaan telah menjalin kemitraan dengan operator telekomunikasi secara global untuk mendistribusikan layanan internetnya. OneWeb menyatakan bangkrut pada tahun 2020 tetapi mendapat dana talangan dari pemerintah Inggris dan Bharti Global.

Amazon Kuiper

Konstelasi Kuiper Amazon diumumkan pada tahun 2019. Meskipun tertinggal dari SpaceX dan OneWeb, Amazon berencana meluncurkan 3.236 satelit orbit rendah untuk menyediakan internet berkecepatan tinggi dan kelembaman rendah secara global.

Kuiper belum meluncurkan satelit apa pun, namun memiliki lisensi FCC untuk konstelasinya. Amazon berencana menginvestasikan lebih dari $10 miliar ke Kuiper dan mulai meluncurkan satelit pada akhir tahun 2023. Layanan internet kemungkinan besar baru akan ditawarkan pada akhir tahun 2024-an. Amazon bermaksud untuk menyebarkan satelit kecil di tiga orbital berbeda untuk menyediakan jangkauan.

Ambisi dari penyedia utama internet satelit LEO dan status rencana megakonstelasi satelit mereka untuk menghubungkan dunia. Meskipun masih berkembang, internet satelit dengan cepat mendisrupsi pasar melalui teknologi luar angkasa baru yang inovatif.

FreePict

Teknologi di Balik Internet Satelit LEO

Internet satelit LEO mengandalkan teknologi jaringan dan komunikasi canggih untuk menyediakan internet broadband secara global. Berikut ikhtisar beberapa elemen teknis utama:

Jaringan Satelit dan Tautan Antar Satelit

Satelit-satelit di mega-konstelasi ini berhubungan dengan menggunakan tautan laser antar-satelit. Tautan antar satelit ini memungkinkan satelit-satelit meneruskan lalu lintas internet dan data ke dan dari stasiun bumi dan pengguna. Tautan antar-satelit menciptakan jaringan mesh/jaring di ruang angkasa yang memungkinkan perpindahan data tanpa hambatan saat satelit mengelilingi bumi. Hal ini memungkinkan jaringan memiliki jangkauan global tanpa bergantung pada stasiun bumi.

Satelit menggunakan teknologi packet switching seperti yang digunakan di internet untuk meneruskan data melalui konstelasi ke stasiun bumi yang terhubung ke jaringan terestrial. Pelacakan satelit yang melayani pengguna dan inter koneksi ditangani secara otomatis dengan teknik virtualisasi.

Terminal Pengguna dan Stasiun Bumi

Untuk terhubung ke jaringan satelit LEO, konsumen dapat memasang sendiri terminal komunikasi dengan Antena parabola berukuran kecil, mirip dengan antena TV satelit. Terminal pengguna melacak satelit di angkasa dan mengirim serta menerima data menggunakan frekuensi radio seperti Ka band atau Ku band.

Satelit itu sendiri berkomunikasi dengan jaringan stasiun bumi menggunakan tautan radio bandwidth tinggi. Stasiun bumi memiliki antena yang jauh lebih besar dan menggunakan infrastruktur serat optik untuk terhubung ke jaringan utama internet yang lebih luas. Stasiun-stasiun bumi mengatur lalu lintas dalam jumlah besar dari satelit-satelit di angkasa ketika mereka melintas dengan kecepatan orbit yang cepat.

Meluncurkan Konstelasi Satelit

Menempatkan ribuan satelit ke orbit membutuhkan banyak peluncuran roket. Operator seperti StarLink SpaceX meluncurkan 60 satelit sekaligus menggunakan roket Falcon 9. Meluncurkan konstelasi penuh memerlukan sangat banyak peluncuran khusus. SpaceX bahkan sedang mengembangkan roket generasi baru, Starship, untuk meluncurkan ratusan satelit per penerbangan dan lebih meningkatkan penerapannya.

Mempertahankan dan mengisi kembali konstelasi akan memerlukan peluncuran berkelanjutan karena satelit beresiko mengalami kegagalan atau deorbit. Satelit generasi baru pun perlu diluncurkan dari waktu ke waktu seiring dengan kemajuan teknologi. Kebutuhan akan akses terjangkau ke luar angkasa merupakan pendorong utama pengembangan teknologi roket yang dapat digunakan kembali.

Kinerja dan Kemampuan

Kinerja internet satelit LEO diperkirakan akan menyaingi broadband tradisional dalam beberapa metrik utama. Meskipun penerapannya masih dalam tahap awal, pengujian awal menunjukkan kecepatan, kelembaman, dan kapasitas yang menjanjikan.

Kecepatan

Penyedia satelit LEO mengiklankan kecepatan seperti broadband, lebih dari 100Mbps ke bawah dan 20Mbps ke atas. Namun pada kenyataannya nanti akan bervariasi berdasarkan lokasi, cuaca, kemampuan jaringan, dan faktor lainnya. Pengujian awal telah mendapatkan kecepatan turun dari 50-150Mbps, dengan kelembaman sekitar 20-40ms.

Ini merupakan peningkatan luar biasa atas internet satelit yang menawarkan kecepatan turun 25Mbps atau kurang. Kinerja ini akan terus meningkat seiring dengan peningkatan skala jaringannya.

Kelembaman

Kelembaman pada satelit LEO jauh lebih rendah dibandingkan satelit geo-stasioner tradisional - diperkirakan 20-40 ms dibanding 600 ms+. Hal ini karena satelit lebih dekat ke bumi pada ketinggian ~500 km. Meskipun kelembaman tidak serendah serat optik, tetapi ini akan memungkinkan untuk aplikasi real-time yang memerlukan kelembaman < 30 ms

Kapasitas

Kapasitas global jaringan satelit LEO ini diperkirakan akan sangat besar. Misalnya, SpaceX Starlink berharap dapat menyediakan kapasitas 1Tbps per satelit dan memiliki rencana untuk meluncurkan lebih dari 40,000 satelit. Bandingkan dengan ~100Gbps per satelit pada sistem satelit geo-stasioner tradisional.

Kapasitas adalah kunci untuk memberikan kecepatan tinggi kepada konsumen secara konsisten. Hal ini juga memungkinkan untuk melayani daerah pedesaan yang sulit dijangkau jaringan darat atau pun teresterial

Keandalan

Dengan ratusan hingga ribuan satelit yang direncanakan untuk setiap konstelasi, cakupannya akan konsisten dengan waktu perpindahan yang minimal saat satelit melepaskan koneksinya. Namun, resiko faktor cuaca dan lingkungan masih dapat menyebabkan gangguan.

Cakupan

Meskipun ditujukan untuk cakupan global, wilayah kutub yang terpencil mungkin tidak dapat dilayani secara maksimal. Daerah perkotaan kemungkinan besar akan mengalami masalah jika kapasitasnya terbatas dan ketersediaan satelit di konstelasi dapat mengakibatkan buruknya layanan di kapal/pesawat.

Biaya dan Keterjangkauan

Salah satu aspek penting dari internet satelit LEO adalah keterjangkauan bagi konsumen. Meskipun internet satelit geo-stasioner tradisional terkenal mahal, layanan dari penyedia LEO baru bertujuan untuk bersaing dengan broadband normal berbasis darat.

Internet satelit LEO memerlukan antena parabola kecil dan modem untuk menghubungkan jaringan rumah Anda. Perangkat kerasnya biasanya berharga beberapa ratus dolar. Namun, banyak penyedia yang mensubsidi biaya peralatan atau menawarkan biaya sewa bulanan yang terjangkau untuk mengurangi hambatan biaya di muka. Misalnya, Starlink SpaceX mengenakan biaya $599 untuk perangkat keras tetapi juga menawarkan biaya sewa $50/bulan.

Tarif berlangganan internet bulanan dirancang agar mampu bersaing dengan layanan broadband yang sudah ada, namun tetap pada tingkat premium. Misalnya, Starlink mengenakan biaya $110 per bulan sedangkan paket menengah Viasat adalah $65-$100 per bulan. Internet satelit LEO umumnya lebih mahal daripada broadband dasar tetapi dapat menawarkan kecepatan lebih cepat dan keandalan lebih tinggi.

Yang terpenting, satelit dapat menyediakan akses internet ke daerah pedesaan dan terpencil di mana biaya pemasangan kabel atau fiber akan sangat mahal. Meskipun bukan pilihan termurah bagi pengguna di perkotaan, internet satelit memberikan peluang digital bagi mereka yang berada di wilayah yang kurang terlayani. Keterjangkauan dan kinerja konstelasi LEO membuka pintu baru untuk menjembatani kesenjangan digital.

Regulasi dan Perizinan

Pengoperasian konstelasi satelit LEO memerlukan persetujuan regulasi dan lisensi spektrum yang luas di berbagai negara dan yurisdiksi. Proses regulasi menimbulkan tantangan yang signifikan bagi operator LEO mengingat sifat jaringan mereka yang global.

Penyedia LEO besar seperti Starlink dari SpaceX dan Kuiper dari Amazon harus mengamankan akses pasar dan hak spektrum di setiap negara tempat mereka ingin menyediakan layanan. Mereka harus mengajukan permohonan izin dari regulator telekomunikasi nasional dan bekerja sesuai regulasi dan kebijakan khusus masing-masing negara seputar layanan broadband satelit. Jangka waktu persetujuan sangat bervariasi.

Di Amerika Serikat, Komisi Komunikasi Federal (FCC) mengawasi perizinan konstelasi satelit seperti Starlink. Operator harus mengikuti pedoman ketat seputar pembuangan wahana ruang angkasa dan mencegah puing-puing orbital. FCC telah memberikan Starlink lisensi hingga 12,000 satelit.

Uni Eropa (UE) relatif terbuka untuk memberi otorisasi pada konstelasi besar seperti Starlink, karena melihat perluasan akses broadband sebagai kepentingan strategis. Meski begitu, European Space Agency (ESA) tetap menkhawatirkan dampaknya terhadap astronomi dan sampah luar angkasa. Masing-masing negara UE seperti Prancis memiliki regulasi yang harus dipatuhi oleh operator.

Tiongkok mewajibkan perusahaan satelit asing untuk bermitra dengan perusahaan Tiongkok untuk mengakses pasar negaranya. Starlink dan lainnya masih berupaya mengatasi hambatan regulasi untuk menawarkan layanan di Tiongkok. Negara ini juga memiliki rencana broadband LEO sendiri, seperti Hongyan.

Negara-negara berkembang lainnya juga berkeinginan untuk memperluas konektivitas dan memberikan perizinan yang disederhanakan. Namun koordinasi spektrum ITU (International Telecommunication Union) dan pengalokasian slot orbit untuk ribuan satelit lainnya masih menjadi kendala. Risiko puing-puing sampah ruang angkasa juga menjadi perhatian internasional.

Regulasi terus berkembang seiring dengan pertumbuhan jaringan satelit LEO. Menyederhanakan perizinan sambil mengatasi permasalahan seperti keamanan ruang angkasa akan menjadi kunci untuk membuka potensi penuh dari internet satelit global.

Persaingan dengan Kabel Serat Optik dan 5G

Internet satelit LEO menghadapi persaingan dari layanan broadband tradisional seperti kabel serat optik dan jaringan nirkabel 5G. Namun dalam beberapa kasus, layanan tersebut mungkin lebih bersifat saling melengkapi dibandingkan bersaing secara langsung.

Internet serat optik memberikan kecepatan dan kapasitas yang sangat tinggi untuk penggunaan di rumah dan bisnis. Namun pembangunan infrastruktur ini membutuhkan biaya yang besar, sehingga membatasi ketersediaan serat optik terutama di daerah perkotaan dan pinggiran kota yang padat penduduknya. Satelit LEO dapat menyediakan broadband ke pengguna pedesaan dan terpencil di luar jangkauan jaringan fiber.

Nirkabel 5G memiliki kecepatan lebih cepat dan kelembaman lebih rendah dibandingkan jaringan seluler sebelumnya. Namun jangkauannya masih terkendala oleh jarak dari menara seluler. Internet satelit LEO dapat mengisi kesenjangan konektivitas, memberikan opsi cadangan di area dengan akses 5G yang tidak stabil.

Beberapa orang melihat konstelasi satelit LEO sebagai infrastruktur berlebihan yang bersaing langsung dengan perluasan fiber dan 5G. Namun dilain pihak melihatnya sebagai pemenuhan kebutuhan, dan melengkapi jaringan yang ada untuk menjembatani kesenjangan digital. Internet satelit LEO juga dapat menyediakan konektivitas cadangan jika infrastruktur berbasis darat mengalami gangguan saat terjadi bencana atau gangguan.

Teknologi yang berbeda-beda memiliki keunggulannya masing-masing dalam hal kecepatan, kapasitas, mobilitas, dan jangkauan. Internet satelit LEO dapat bersaing untuk mendapatkan pengguna dan pangsa pasar di wilayah dengan jangkauan fiber atau 5G. Namun nilai utamanya kemungkinan besar adalah menyediakan konektivitas ketika pilihan terestrial tidak tersedia. Dengan kekuatan yang berbeda, internet satelit LEO berpotensi dapat bekerja sama dengan jaringan fiber dan 5G dibandingkan bersaing secara langsung dalam semua kasus.

Tantangan dan Kekhawatiran

Internet satelit LEO menghadapi beberapa tantangan utama dan telah menimbulkan kekhawatiran di kalangan kelompok tertentu:

Tantangan Teknis

Menyediakan jangkauan internet global yang andal dari LEO merupakan tantangan teknis yang sangat besar. Peralihan yang sering dilakukan antara satelit dan stasiun bumi harus dilakukan secara lancar untuk menghindari penurunan layanan. Cuaca dapat mengganggu sinyal. Performa yang konsisten memerlukan penyesuaian berkelanjutan pada manajemen orbit dan teknologi.

Risiko Puing Orbital

Mega-konstelasi yang berjumlah ribuan satelit dapat meningkatkan risiko tabrakan dan puing-puing orbital. Sistem penghindaran tabrakan dan protokol de-orbiting dapat membantu meminimalkan risiko, namun banyak yang masih mengkhawatirkan keberlanjutan peluncuran begitu banyak satelit. Sampah luar angkasa akibat tabrakan dapat menghambat eksplorasi luar angkasa di masa depan.

Kekhawatiran Para Astronom

Para astronom telah menyuarakan keprihatinan tentang megakonstelasi yang mengganggu teleskop berbasis darat dan astronomi radio melalui pantulan sinar matahari dan transmisi radio. Beberapa perusahaan bekerja sama dengan para astronom untuk mencari solusi seperti pelindung dan kendala operasional di sekitar observatorium. Namun banyak yang menginginkan pembatasan yang mengikat secara hukum.

Dengan mengatasi tantangan teknis, meminimalkan puing-puing, dan bekerja sama dengan para astronom, penyedia internet satelit LEO diharapkan dapat menemukan cara berkelanjutan untuk memperluas konektivitas global. Namun hal ini memerlukan ketekunan dan keterbukaan terhadap peraturan baru.

Pandangan Masa Depan

Keberlangsungan internet satelit LEO dalam jangka panjang tampak menjanjikan, dengan potensi membantu menjembatani kesenjangan digital global. Penyedia besar seperti Starlink dari SpaceX dan Project Kuiper dari Amazon berencana meluncurkan puluhan ribu satelit dalam dekade berikutnya untuk menyediakan broadband berkecepatan tinggi dan kelembaman rendah di seluruh dunia.

Faktor-faktor kunci yang menentukan kesuksesan jaringan satelit LEO di masa depan meliputi:

• Inovasi teknologi yang berkelanjutan;

Penyedia dengan cepat melakukan iterasi dan menyempurnakan desain satelit dan stasiun bumi untuk meningkatkan kinerja, menurunkan biaya, dan memungkinkan terminal pengguna baru. Kemajuan lebih lanjut di bidang-bidang seperti antena array bertahap dan hubungan laser antar-satelit akan sangat penting.

• Mencapai penerapan penuh;

Meluncurkan ribuan satelit dan meningkatkan infrastruktur merupakan tantangan besar. Melaksanakan rencana peluncuran dengan lancar akan menentukan jangkauan cakupan.

• Keberlanjutan model bisnis;

Penetapan harga yang rendah saat ini mungkin bergantung pada daya tarik pengguna awal. Profitabilitas jangka panjang mungkin memerlukan penyesuaian rencana atau tingkat layanan. Kemitraan dengan perusahaan telekomunikasi dapat membantu menyeimbangkan biaya.

• Lingkungan regulasi dan peraturan;

Regulasi dan peraturan seputar mega-konstelasi satelit masih terus berkembang. Kebijakan suportif yang memungkinkan layanan global akan membantu penerapannya.

Jika hambatan besar dapat diatasi, internet satelit LEO dapat menyediakan broadband berkecepatan tinggi yang terjangkau ke daerah terpencil dan pedesaan yang tidak memiliki jangkauan serat optik atau 5G. Hal ini akan membantu menutup kesenjangan digital dan menjadikan miliaran pengguna online berikutnya. Meskipun masih belum diketahui secara teknis dan ekonomi, potensi untuk mencapai konektivitas global menjadikan konstelasi LEO sebagai platform broadband yang menjanjikan di masa depan.