Memang benar pendapat yg mengatakan bahwa sebagian besar layanan IoT satelit bertujuan untuk menawarkan platform kirim pesan dengan kecepatan data yang rendah, harga terjangkau, dan dengan jangkauan global. Cakupan global selalu menjadi keunggulan operator satelit. Keterjangkauan, baru-baru ini muncul dalam banyak percakapan bertema satelit, terutama dengan munculnya "cubesats".
Mengingat bahwa cubesat dapat diluncurkan dengan harga yang lebih murah daripada harga sebuah rumah sederhana di Sidoarjo Jaa timur, dan mengingat bahwa komponen RF yang sangat terintegrasi untuk UHF dan L-band dapat digunakan untuk membuat terminal dengan harga serendah puluhan Dolar amerika saja. Tampaknya layanan IoT global yang terjangkau dapat dijangkau untuk berbagai aplikasi yang mencakup pertanian, transportasi, dan logistik.
Mengonfigurasi layanan IoT satelit
Pada prinsipnya, orbit bumi rendah (LEO) menawarkan anggaran tautan yang lebih baik daripada orbit geostasioner (GEO), perbedaannya ada dalam kehilangan jalur ruang bebas di antara mereka bernilai sekitar 25 dB. Namun, perlu juga dicatat bahwa untuk cubesat khususnya, sebagian besar keuntungan itu hilang karena gain / power radio dari antenanya yg berukuran kecil.
Mungkin perbedaan yang lebih signifikan adalah bahwa jangkauan dari satelit LEO akan terputus-putus kecuali jika konstelasi satelit yang padat disebarkan. Tergantung pada ketinggian dan pola antena, masing-masing satelit LEO mungkin, tergantung pada lokasi pengamat, hanya terlihat dalam hitungan menit tiga atau empat kali setiap hari. Sebaliknya satelit GEO secara nominal selalu tersedia.
Dalam hal frekuensi operasi, pita yang lebih rendah menawarkan Link Budget yang lebih baik. Untuk orbit tertentu, link 400 MHz akan menikmati keuntungan ~12 dB dibandingkan link L-band yang pada gilirannya, akan menikmati keuntungan ~19 dB dibandingkan link Ku-band. Namun, layanan Ku- dan Ka-band memiliki satu keunggulan berbeda: ketersediaan spektrum. Sementara operator pita rendah akan menyebarkan layanan dalam satuan MHz paling baik, operator pita tinggi memiliki alokasi 100-an MHz.
Namun, dalam konteks IoT ini, semua itu detail. Hukum Shannon memberi tahu kami bahwa jika link budget Anda dibatasi atau bandwidth Anda terbatas, Anda hanya perlu mengirimkan data Anda lebih lambat. Anda masih dapat menawarkan layanan IoT dengan kecepatan data yang rendah dan non-real time.
Fitur yang benar-benar membedakan adalah bahwa komponen RF secara signifikan lebih murah untuk sistem frekuensi yang lebih rendah dan desain radio UHF dan L-band relatif mudah. Semua ini digabungkan untuk memberikan poin harga perangkat yang jauh lebih rendah untuk terminal pita frekuensi rendah daripada mereka yg merancang frekuensi di Ku- atau Ka-band. Selain itu, antena pita frekuensi tinggi umumnya memerlukan penyelarasan yang tepat yang berarti bahwa biaya pemasangan yang lebih tinggi ditambahkan ke biaya unit yang sudah tinggi.
Secara keseluruhan, karakteristik ini membawa kita ke perangkat pita rendah dengan antena omnidirectional yang murah untuk diproduksi dan murah untuk digunakan baik untuk konstelasi LEO dan GEO. Sebaliknya, perangkat pita tinggi akan memerlukan pemasangan yang hati-hati dan penunjuk antena, bahkan untuk penerapan GEO, dan akan membutuhkan antena pelacakan yang sangat canggih (kode untuk 'mahal') untuk layanan LEO.
Apa hasilnya?
Oleh karena itu, pada pita tinggi, sangat masuk akal untuk menerapkan sistem LPWAN terestrial, seperti LoRaWAN, dengan terminal VSAT konvensional untuk melakukan backhaul data dari gateway LPWAN ke server jaringan LPWAN. Biaya terminal satelit akan diamortisasi atas semua node LPWAN di area cakupan gateway. Dengan kepadatan node yang cukup, biaya terminal VSAT sebesar USD1.000 akan segera diabaikan.
Di pita rendah, biaya terminal yang rendah berarti bahwa sambungan langsung ke satelit masuk akal. Faktanya, mengingat kapasitas sistem pita rendah yang terbatas, konfigurasi 'agregasi dan backhaul' bahkan mungkin tidak layak tanpa tingkat pemrosesan tepi dan kompresi data.
Pendekatan cubesat dalam menerapkan teknologi murah dan siap pakai menghasilkan misi berbiaya rendah dan waktu pengiriman yang singkat. Namun, sementara adopsi bentuk gelombang dan protokol yang siap pakai dapat menekan biaya, hal itu juga berpotensi membatasi kapasitas sistem yang digunakan secara mendasar. Ambil mekanisme akses LPWAN sederhana berbasis aloha. Ini berfungsi dengan baik untuk gateway terestrial dengan jangkauan jangkauan 10 atau 20 km. Tetapi ketika dikerahkan, tidak berubah, pada satelit, kapasitas akses gerbang terestrial tunggal itu dibagi di seluruh area yang mencakup hampir seluruh Amerika Serikat dan Kanada atau seluruh Eropa.
Investasi dalam protokol khusus satelit yang lebih efisien dapat melipatgandakan atau bahkan melipatgandakan kapasitas sistem. Terlebih lagi, kapasitas ekstra itu akan menghasilkan pendapatan yang lebih tinggi pada setiap cubesat di konstelasi LEO dan — mengingat masa pakainya yang terbatas — pada setiap penggantinya.
Bagaimana operator jaringan satelit dapat menemukan kembali diri mereka sendiri untuk IoT
Jawabannya : Memetakan opsi ke pasar
Jadi bagaimana peta opsi IoT satelit ini ke pasar yang disebutkan sebelumnya?
Kepadatan perangkat tinggi, waktu kritis — menuntut solusi GEO
Untuk aplikasi pertanian dengan kepadatan tinggi — seperti kebun anggur dengan 10.000 sensor yang dipasang di lahan seluas 50 km2 — kombinasi agregator LPWAN dan backhaul GEO VSAT masuk akal. Kerugian biaya dari instalasi VSAT dapat diamortisasi selama ribuan node akhir, ke titik di mana hal itu dapat diabaikan. Sebaliknya, sistem direct-to-cubesat mungkin kesulitan untuk memenuhi tuntutan kapasitas aplikasi semacam itu.
Kepadatan perangkat rendah, non-waktu kritis — paling baik dilayani oleh LEO
Untuk penerapan sensor densitas rendah — seperti pengukuran CH4 di sepanjang garis pantai terpencil — konfigurasi satelit langsung ke LEO kemungkinan akan memberikan kinerja yang memadai dengan biaya terendah dan daya terendah, menawarkan masa pakai baterai yang lama dan layanan praktis tak terbatas dengan tambahan dari pasokan solar berbiaya rendah.
Mobilitas
Mengingat bahwa transportasi dan logistik adalah salah satu kasus penggunaan yang dibicarakan untuk IoT yang mendukung satelit, kita harus menyebutkan mobilitas.
Untuk menghindari biaya dan kerumitan penunjukan antena, aplikasi mobilitas paling baik dilayani oleh layanan frekuensi rendah, baik LEO atau GEO, yang dapat menggunakan antena omnidirectional berbiaya rendah. Pilihan LEO atau GEO akan dipandu oleh permintaan aplikasi secara real-time. Apakah Anda perlu melacak kontainer pengiriman di mana satu atau dua laporan per hari akan memadai? LEO baik-baik saja. Apakah Anda truk geofencing yang membawa muatan bernilai tinggi? Anda memerlukan kemampuan untuk mengirimkan pesan yang mendekati waktu nyata, Anda memerlukan konektivitas yang konstan, tetapi Anda tidak menginginkan biaya atau konsumsi daya dari sistem antena pelacak. Dalam hal ini, L-band GEO adalah kandidat alami.
Layanan Ku- atau Ka-band untuk aplikasi mobilitas memerlukan antena pelacak, tetapi meskipun banyak pekerjaan pada metamaterial dan kemudi sinar elektronik, masih belum ada antena yang dapat dikendalikan secara elektronik dengan biaya rendah di pasaran.
Kesimpulan
Sepintas, mungkin tampak mengejutkan bahwa banyak operator satelit mengusulkan untuk memberikan layanan IoT berbiaya rendah. Tetapi jika diamati lebih dekat, cukup jelas bahwa meskipun berbagai layanan yang ditawarkan jauh dari setara, ada kasus yang harus dibuat untuk setiap opsi pada menu. Meskipun tidak semua layanan IoT satelit akan berhasil, ada banyak alasan untuk percaya bahwa beberapa akan berhasil. Tantangan bagi operator dan pengguna adalah memahami apa yang sebenarnya ditawarkan dan memilih hidangan yang paling sesuai dengan selera mereka.
Penulis : Steve Baker
