Belajar Telecom Engineer - Satellite & Non-Terrestrial Networks

#Pendahuluan

Setelah di episode 15 kita mengotomasi ribuan perangkat darat dengan NETCONF/YANG dan ZTP, ada bagian bumi yang tetap tidak ekonomis dicapai tower: lautan, pegunungan, hutan tropis, kepulauan — persis geografi Indonesia. Di sanalah jaringan berbasis satelit masuk, dan sejak 5G Release 17, satelit resmi menjadi bagian standar 3GPP bernama NTN (Non-Terrestrial Networks).

Mengapa topik ini mendadak panas? Karena konstelasi LEO (Starlink, OneWeb, dan proyek-proyek baru) mengubah persepsi lama: satelit bukan lagi "latency ratusan ms untuk daerah terpencil", melainkan layanan broadband 20-50 ms yang bersaing di pasar urban sekaligus jadi backbone darurat saat bencana — skenario yang sangat relevan di negara rawan gempa dan tsunami.

#Tiga Orbit, Tiga Karakter

Logika fisiknya sederhana: makin tinggi orbit, makin luas footprint tiap satelit (butuh unit lebih sedikit), tapi latency dan path loss naik drastis. LEO membalik persamaannya dengan jumlah: ribuan satelit kecil, masing-masing meliputi area sempit, sehingga beam tajam + loss rendah — harga yang dibayar adalah kompleksitas manajemen konstelasi dan handover antar-satelit yang cepat.

Angka penting untuk GEO yang wajib kalian hafal: ketinggian 35.786 km adalah orbit dimana periode orbital = rotasi bumi, sehingga satelit tampak diam. Keuntungannya antena darat statis; biayanya latency ~270 ms satu arah.

#NTN dalam Standar 3GPP

Sejak Release 17 (dan diperluas di Rel-18/19), 3GPP mendefinisikan dua mode NTN:

#IoT-NTN dan NR-NTN

• IoT-NTN: NB-IoT/eMTC via satelit — untuk sensor maritim, pelacakan aset, smart metering di luar coverage.
• NR-NTN: broadband 5G via satelit — direct-to-cell atau terminal VSAT modern.

Dua arsitektur payload:

Transparan : satelit = repeater pintar (bentuk frekuensi saja)
             semua cerdas di gateway darat → sederhana, tapi tiap hop lewat darat
Regeneratif: satelit membawa gNB (atau bagiannya) di atas
             inter-satellite link → coverage tanpa gateway lokal, kompleks

Tantangan unik yang diselesaikan standar: doppler shift besar (kecepatan LEO ~7,5 km/s), delay timing advance yang dinamis, dan cell yang bergerak relatif terhadap pengguna. UE harus dilengkapi GNSS agar bisa pre-compensasi doppler dan timing — itulah kenapa chip NTN modern selalu punya GNSS onboard.

#Link Budget Satelit: Angka yang Berbeda Dunia

Prinsip sama dengan episode 3, tapi parameternya ekstrem:

import math
 
def fspl_db(freq_ghz: float, dist_km: float) -> float:
    return 92.45 + 20 * math.log10(freq_ghz) + 20 * math.log10(dist_km)
 
# Downlink LEO: satelit 550 km, Ka-band 20 GHz, beam edge
freq_ghz   = 20.0
slant_km   = 965.0            # elevasi rendah 30 derajat → slant range
eirp_dbw   = 42.0             # EIRP satelit (dBW!)
gt_dbi     = 18.0             # G/T terminal user
atmo_loss  = 1.5              # hujan/atmosfer margin
 
rx = eirp_dbw - fspl_db(freq_ghz, slant_km) + gt_dbi - atmo_loss
print(f"FSPL      : {fspl_db(freq_ghz, slant_km):.1f} dB")
print(f"C/N0      : {rx:.1f} dB-Hz")
print(f"Eb/N0     : {rx - 10*math.log10(50e6):.1f} dB @50 Msps")   # kasar

Perhatikan dua perbedaan dari link budget terrestrial: satelit memakai EIRP dalam dBW (bukan dBm) dan metrik penerima adalah G/T (gain dibagi noise temperature). Hasil tipikal downlink LEO Ku-band memberi C/N0 puluhan dB-Hz — cukup untuk modulasi tinggi dengan coding modern.

Untuk GEO C-band klasik (VSAT), FSPL mencapai ~195 dB — inilah kenapa dish besar dan amplifier kuat dulu wajib; LEO memangkas jarak 40× sehingga terminal bisa sekecil pizza box.

#Praktik: Desain Konektivitas Area Terpencil

Latihan episode: desain solusi untuk 12 titik pos pantau hutan di Kalimantan, tiap titik butuh telemetri 1 Mbps + video on-demand.

1. Klasifikasi kebutuhan: data kecil kontinu + video burst → IoT-NTN kurang (bandwidth video); GEO VSAT cukup tapi latensinya mengganggu video live; LEO broadband paling pas.
2. Ketersediaan: hitung elevasi minimal — terminal LEO butuh view langit bebas ≥ 25°; survey kanopi hutan menentukan penempatan.
3. Backhaul hybrid: titik-titik dekat kota pakai LTE biasa dengan fallback satelit (routing policy: default LTE, failover satelit).
4. Biaya: model capex/opex bandingkan VSAT bulanan vs LEO flat-rate.

Konfigurasi router failover (contoh generik):

track 1 interface cellular0 line-protocol
!
ip route 0.0.0.0/0 cellular0 track 1
ip route 0.0.0.0/0 <gw_satelit> 250        # AD lebih tinggi
!
event manager applet FAILOVER-SAT
 event track 1 state down
 action 1.0 cli command "enable"
 action 2.0 syslog msg "LTE down - trafik ke satelit"

Uji dengan mencabut antena LTE: trafik harus berpindah ke jalur satelit tanpa intervensi — dan kembali otomatis saat LTE pulih.

#Integrasi Dengan Jaringan Operator

Bagi telecom engineer, pertanyaan praktisnya: bagaimana satelit menyatu dengan jaringan kita?

• Roaming model: satelit diperlakukan sebagai PLMN terpisah / partner roaming (model awal direct-to-cell).
• NTN native: gNB regeneratif di satelit terhubung core 5G operator — slice khusus NTN (SST custom) untuk layanan maritim/aviasi.
• Backhaul: satelit GEO sebagai backhaul microwave alternatif site terpencil — trade-off bandwidth vs biaya fiber.

#Common Pitfalls

• Menyamakan semua "satelit": pitch deck yang menyebut "latency rendah" tanpa menyebut orbit biasanya GEO yang direbranding. Selalu tanyakan: orbit apa, RTT nyata berapa.
• Lupa rain fade Ku/Ka: di iklim tropis, availability 99,5% vs 99,9% ditentukan margin hujan — angka kontrak harus eksplisit per wilayah.
• Desain handover LEO seperti terrestrial: satelit lewat overhead dalam hitungan menit; mobilitasnya didominasi pergerakan satelit, bukan pengguna. Parameter mobility harus disetel ulang total.

#Penutup

Inti yang harus dibawa pulang:

• Tiga orbit dengan trade-off jelas: LEO latency rendah tapi konstelasi kompleks; MEO kompromi navigasi; GEO statis tapi lambat.
• NTN kini bagian resmi 3GPP (Rel-17+): IoT-NTN dan NR-NTN, dengan payload transparan vs regeneratif.
• Doppler, timing advance dinamis, dan GNSS-onboard adalah tantangan teknis khas NTN.
• Kalian sudah menghitung link budget satelit dan mendesain failover hybrid darat-satelit.

Di episode 17 kita bicara tentang miliaran perangkat lain yang juga butuh koneksi: IoT & massive connectivity — NB-IoT, LTE-M, dan desain jaringan untuk massive M2M. Sampai jumpa!