IoT por satélite y LoRa: Nuevas oportunidades de aplicación del Internet de las Cosas

Los datos son fundamentales para las aplicaciones de Internet de las Cosas y para la información que se obtiene de ellas. Los nuevos métodos de recopilación de datos permiten a los responsables de la toma de decisiones obtener nuevos conocimientos para obtener resultados mejores y más rápidos. El IoT por satélite permite aplicaciones que no son viables sólo con IoT terrestre y es un tema que hay que seguir de cerca a medida que se lanzan nuevas redes y aplicaciones. Cada vez hay más casos de uso en seguimiento y logística, donde las distancias son enormes y la cobertura terrestre escasa.

Algunos ejemplos de sectores industriales en los que el IoT por satélite está resultando especialmente eficaz son:

- Agricultura y forestal. La IO ayuda a mitigar las incertidumbres del cambio climático que afectan a la agricultura, mejorando la certidumbre con la agricultura de precisión. Los datos obtenidos por satélite pueden complementar los obtenidos por sensores terrestres, como la medición de la salud de los suelos, el examen del estado de los campos y los cultivos o el seguimiento de la situación del ganado. Las tecnologías complementarias incluyen posicionamiento GPS, visión por ordenador e imágenes de alta resolución. La IO por satélite permite ver los bosques desde arriba. La detección y seguimiento de incendios forestales es una aplicación clave.

- Ciudad inteligente/Medio ambiente. Los datos por satélite pueden revelar dónde están cambiando los espacios verdes e identificar paisajes propensos a inundaciones, por ejemplo. El seguimiento y la visualización a larga distancia revelan condiciones medioambientales críticas como inundaciones y movimientos geológicos.

- Minería/Petróleo y gas. Las explotaciones mineras suelen estar situadas en zonas donde la cobertura de telefonía móvil es escasa o nula, la accesibilidad de las zonas subterráneas es limitada y la cobertura de las ondas de radio tradicionales es débil. El IoT por satélite puede garantizar las comunicaciones en todo momento, ayudar a mitigar los riesgos y aumentar la seguridad, y detectar el robo de vehículos y equipos. Lo mismo puede decirse de la supervisión de las operaciones de petróleo y gas y de los oleoductos.

- Transporte y logística. Menos del 20% de la superficie de la Tierra tiene conectividad terrestre, y algunas estimaciones lo sitúan más cerca del 10%. Cuando se necesitan datos en tiempo real para transportar activos por mar y tierra a lugares remotos, la única opción es el seguimiento por satélite. El seguimiento por satélite no sólo rastrea el movimiento de los barcos, sino que también puede utilizarse en otros ámbitos, como la detección de la pesca ilegal. Para los ferrocarriles transcontinentales, el satélite ofrece un sistema único que funciona más allá de las fronteras, permitiendo a los operadores conocer el estado y la ubicación de los vagones y su contenido en redes que abarcan cientos o incluso miles de kilómetros.

Facilitadores

El IoT celular ya está bien establecido para el seguimiento de aplicaciones terrestres y LoRaWAN se está extendiendo ahora también para éstas. Recientemente, también ha saltado a la palestra como tecnología para el IoT por satélite.

- Redes GEO y LEO. Un satélite de órbita terrestre baja (LEO) orbita normalmente entre 160 y 1.000 kilómetros sobre la Tierra. Los satélites LEO tienen un campo de comunicación con la Tierra mucho menor que un satélite a mayor altitud. También tienen una rotación más rápida alrededor de la Tierra. En cambio, los satélites GEO (órbita geoestacionaria ) orbitan a unos 36.000 kilómetros sobre la Tierra, lo que significa que un solo satélite puede dar cobertura a un tercio de la Tierra. El hecho de tener un satélite constantemente sobrevolando la Tierra convierte a los sistemas basados en satélites GEO en un elemento clave para muchos casos de uso críticos basados en el tiempo.

GEO ofrece un funcionamiento más cercano al tiempo real que LEO. El satélite GEO está siempre sobrevolando la Tierra y disponible, por lo que el único retraso es el de la señal de ida y vuelta. En el caso de LEO, aunque los satélites están más cerca de la superficie terrestre, orbitan a mayor velocidad, por lo que se tarda más en localizar un satélite disponible, tanto para transmitir como para recibir. Si no hay muchos satélites en la constelación, el siguiente puede tardar bastante en llegar.

- LoRaWAN es la arquitectura de red de código abierto estandarizada para dispositivos LoRa y desarrollada por la LoRa Alliance, ahora reconocida como norma de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) en virtud de la Recomendación UIT-T Y.4480 "Protocolo de baja potencia para redes inalámbricas de área extensa". En comparación con otras tecnologías de conectividad terrestre como la telefonía móvil 4G y la fibra, LoRa ofrece un rápido despliegue en una amplia zona, reduciendo tanto los costes de capital como los operativos. Ofrece ventajas sobre algunas tecnologías celulares como Narrowband IoT (NB-IoT), cuyos dispositivos consumen más energía y que, por tanto, necesitan una sustitución de baterías más frecuente. LoRa también ofrece las principales demandas de los usuarios de IoT: comunicaciones bidireccionales entre los dispositivos y la instalación de procesamiento de datos, bajo consumo de energía, seguridad de los datos de extremo a extremo, movilidad y servicios de localización. Según la LoRa Alliance, LoRa se está extendiendo rápidamente por todo el mundo, con 166 redes LoRa actualmente en funcionamiento (2022).

EchoStar lleva LoRa al satélite

EchoStar Mobile lanzó en noviembre de 2022 un servicio que ofrece conectividad bidireccional a través de un satélite GEO fijado sobre Europa. La antena del satélite GEO está disponible en tres tamaños: 3,7 m, 5 m y 6 m (unos 18 pies) , dependiendo de la ubicación en tierra desde el satélite. Esto significa que las antenas del aparato en tierra pueden ser muy pequeñas, lo que las hace muy portátiles. Además, como se utiliza esencialmente el mismo LoRa para las comunicaciones terrestres que para las satelitales, se puede operar en modo dual utilizando LoRa. La única diferencia es que el enlace LoRa con el satélite utiliza la banda S. EchoStar tiene licencia para utilizar la banda S, que es muy resistente a las condiciones meteorológicas.

Los servicios de EchoStar aportan varias ventajas competitivas:

- Cobertura ininterrumpida en toda Europa, el Reino Unido y partes de Escandinavia, sin fronteras y sin interrupciones del servicio. Esto significa que no se necesitan acuerdos de itinerancia en comparación con la telefonía móvil.

- El servicio LoRa de EchoStar reduce drásticamente el coste tradicional de la conectividad por satélite para aplicaciones de baja velocidad de datos. Esto significa que el traspaso a una red LoRa terrestre es una operación multimodo más sencilla. Una red LoRa terrestre puede penetrar en edificios, por lo que se puede ofrecer un servicio continuo de seguimiento de activos basado en LoRa, desde cobertura internacional hasta el interior de un edificio.

- EchoStar opera su conectividad por satélite en la banda S, que es muy resistente a la intemperie, por lo que es adecuada para las condiciones húmedas de Europa.

- La capacidad bidireccional permite la comunicación con el dispositivo para actualizar el firmware y cambiar la configuración sin el costoso envío de expertos al lugar.

- Los datos en tiempo real permiten un conocimiento inmediato de la situación, independientemente de la ubicación del activo.

El diseño de modo dual permite al cliente aprovechar las redes existentes para utilizarlas junto con la red terrestre habilitada para LoRa, por lo que las inversiones existentes siguen siendo viables al tiempo que permite una expansión de los sitios supervisados. (Beecham Research)