LEO Satellite constellations for Internet access and their implications on Space economy

In a world that has become more and more interconnected and where Internet plays a fundamental role in everyday life, there are still billions of people that cannot even have access to it, due to social and geographical issues. A possible solution is to exploit satellites as mean of connection in these cases. Development of acrshort{leo} satellite-based Internet experienced an explosive grown in the last decade. Thanks to their architecture and technological level of their payloads, these constellations are able to provide wide coverage, large capacity and high reliability at the same time. Furthermore, this kind of services opens a wide range of opportunities and possible uses in the field of Space Economy to develop existing and new markets. Indeed, other than a simple mean of connection for private users, it can assist military and government services, be used for emergency communications, data transmission for maritime environment, aviation and trains, crisis management, but it has also a role in terms of sustainability and globalisation of the digital society. This work aims to assess performances of three mega-constellations currently at advanced stage of development: Starlink, OneWeb and Kuiper. Analyses are focused on coverage capacity both in terms of satellites available over certain areas of Earth and in relation to population distribution with requirements on data rate demand. Moreover, simulations to compute latency in different scenarios were done, in order to represent how and with which level of delay time possible users around the world can connect to these services.

In un mondo sempre più interconnesso e in cui Internet ricopre un ruolo fondamentale nella vita di tutti i giorni, ci sono ancora miliardi di persone che non possono avervi accesso, a causa di problematiche sociali e geografiche. Una possibile soluzione è sfruttare i satelliti come mezzo di connessione. L'utilizzo di Internet basato su satelliti in LEO si è sviluppato in maniera esponenziale soltanto negli ultimi anni. Grazie alla loro architettura e al livello tecnologico dei loro payload, queste costellazioni sono in grado di fornire ampia copertura, capacità e affidabilità allo stesso tempo. Inoltre, questo tipo di servizi comprendono una grande varietà di opportunità e possibili utilizzi nell'ambito della Space Economy che possono ingrandire mercati già esistenti e lanciarne di nuovi. Infatti, oltre che un semplice mezzo di connessione per utenti privati, possono assistere servizi milirari e governativi, possono essere usati per comunicazioni di emergenza, per trasmissioni marittime, su aerei e treni, per la gestione di situazioni di crisi, ma hanno anche un ruolo in termini di sostenibilità e globalizzazione della società digitale. Questo lavoro punta a valutare le performance di tre mega-costellazioni attualmente in fase avanzata di sviluppo: Starlink, OneWeb e Kuiper. Le analisi sono incentrate sulla capacità di copertura sia in termini di satelliti disponibili sopra certe aree della Terra che in realzione alla distribuzione di popolazione, con determinati requisiti sulla richiesta di data rate. Inoltre, alcune simulazioni sono state eseguite per calcolare la latenza in scenari differenti, per dimostrare come a che livello di tempo di ritardo possibili utenti nel mondo possono connettersi a questi servizi.