La copertura è raramente un problema quando un dispositivo IoT si trova all’interno di una città. Sposta lo stesso dispositivo su un peschereccio, una pipeline remota, una fattoria isolata, o un'apparecchiatura lontana da una torre mobile, e la connettività può diventare la parte più difficile del progetto.
È qui che l’IoT satellitare diventa utile.
La connettività satellitare offre ai dispositivi IoT un altro modo per inviare dati quando le reti terrestri non possono fornire una copertura affidabile. In alcuni sistemi, il dispositivo comunica direttamente con un satellite. In altri, il satellite viene utilizzato come backhaul per un gateway locale. Un terzo approccio combina cellulare e satellite in modo che una risorsa possa passare da uno all'altro quando cambia la sua posizione.
Ciò non significa che ogni progetto IoT remoto dovrebbe utilizzare il satellite. Dimensione del messaggio, frequenza di segnalazione, durata della batteria, posizionamento dell'antenna, costo del servizio, e la copertura influiscono tutti sulla scelta finale.
Comprendere questi compromessi è la chiave per utilizzare bene l’IoT satellitare.
Cos'è l'IoT satellitare?
L'IoT satellitare si riferisce ai sistemi IoT che utilizzano la comunicazione satellitare per parte o tutta la connessione tra dispositivi sul campo e applicazioni aziendali.
Lo scopo di base è semplice. Estende il rilevamento connesso e la visibilità delle risorse oltre i luoghi serviti da torri cellulari, Wifi, reti cablate, o altra infrastruttura terrestre.
Un dispositivo connesso via satellite potrebbe segnalare:
• Posizione GPS
• Livello del serbatoio o dell'acqua
• Temperatura e umidità
• Pressione
• Stato dell'apparecchiatura
• Condizioni del suolo o ambientali
• Eventi di allarme
La maggior parte delle applicazioni IoT satellitari non necessitano di spostare file di grandi dimensioni. Spesso dipendono dal corto, messaggi utili inviati a intervalli pianificati.
Questa è una delle ragioni connettività satellitare si adatta molto bene al monitoraggio remoto. L'azienda potrebbe non aver bisogno di un flusso costante di dati. Potrebbe bastare sapere che una risorsa è ancora operativa, dov'è, o se un valore ha superato un limite.
Le differenze tra IoT satellitare e IoT tradizionale
L’IoT satellitare e terrestre non dovrebbero essere visti come risposte concorrenti alla stessa domanda.
IoT cellulare è spesso la scelta pratica quando le risorse rimangono all'interno di una copertura mobile affidabile. Il satellite diventa più attraente quando tali asset operano offshore, attraverso terre remote, o attraverso aree in cui il servizio cellulare è incoerente. Il confronto riportato di seguito riflette i principali fattori di implementazione indicati nel brief del progetto.
| Fattore decisionale | IoT cellulare o terrestre | IoT satellitare |
| Copertura | Dipende dall'infrastruttura di rete locale | Può raggiungere terre remote, aree offshore, e lacune nella copertura terrestre |
| Modello di dati | Adatto per report frequenti e volumi di dati più grandi | Spesso adatto a report periodici e messaggi più piccoli |
| Installazione | Necessita di una copertura terrestre adeguata | Richiede un servizio satellitare compatibile e condizioni dell'antenna adeguate |
| Potenza e costo | Spesso pratico per comunicazioni frequenti | Richiede molta attenzione per trasmettere potenza, costo del servizio, e hardware |
| Utilizzo tipico | Città, edifici, fabbriche, flotte urbane | Marittimo, agricoltura, energia, asset remoti, monitoraggio ambientale |
Il punto importante è che una copertura più ampia comporta dei compromessi di progettazione. Un collegamento satellitare può risolvere un problema di copertura creando allo stesso tempo nuove domande sull’energia, posizione dell'antenna, tempo di trasmissione, e il costo dei dati.
Come funziona la connettività IoT satellitare?
Un tipico percorso dati IoT satellitare è simile al seguente:
Sensore → modulo di comunicazione → antenna → rete satellitare → infrastruttura di terra → piattaforma cloud → applicazione
I dettagli variano in base al sistema.
Un sensore di livello remoto, Per esempio, potrebbe svegliarsi ad orari prestabiliti, raccogliere una lettura, e prepara un piccolo messaggio. Il suo modulo di comunicazione invia quel messaggio attraverso la rete satellitare. I dati raggiungono quindi un servizio cloud, dove può apparire in una dashboard o attivare un avviso.
Se il dispositivo non è in grado di inviare il messaggio immediatamente, un sistema ben progettato può memorizzarlo e riprovare più tardi.
Ciò è importante perché la comunicazione satellitare non dipende solo dalla posizione del dispositivo. Orientamento dell'antenna, strutture circostanti, terreno, disponibilità satellitare, e la progettazione della rete possono influenzare il collegamento.
Tre modi per aggiungere la connettività satellitare
Il satellite può inserire un Architettura dell'IoT in più di un posto.
Diretto al satellite
Il dispositivo stesso include la radio e l'antenna necessarie per comunicare con una rete satellitare.
Questo approccio è interessante quando le singole risorse sono distribuite in vaste aree remote e non possono dipendere da infrastrutture vicine.
Backhaul satellitare
I sensori locali si collegano prima a un gateway vicino. Il gateway invia quindi i propri dati tramite un collegamento satellitare.
Questa può essere un'architettura pratica per un sito remoto con molti sensori locali, come un impianto energetico, sito agricolo, o struttura isolata.
Cellulare e satellite ibridi
Il dispositivo utilizza la connettività cellulare quando è disponibile e quella satellitare quando viene persa la copertura terrestre.
La guida GSMA identifica la connettività ibrida cellulare e non terrestre come un modello importante per estendere i servizi IoT oltre i confini della rete terrestre.
Questo approccio può avere senso soprattutto per i veicoli, contenitori, e apparecchiature mobili che trascorrono gran parte del loro tempo all'interno della copertura cellulare ma a volte entrano negli angoli ciechi.
Tecnologie chiave dietro l'IoT satellitare
L'IoT satellitare non è legato a uno standard wireless. Diverse tecnologie possono supportare diversi tipi di dispositivi connessi.
Diretto al satellite LoRaWAN
LoRaWAN è stato progettato per applicazioni IoT che richiedono comunicazioni a lungo raggio con un consumo energetico ridotto. È comunemente associato a messaggi di piccoli sensori piuttosto che a traffico con larghezza di banda elevata.
Le reti satellitari possono estendere questo modello inserendo la funzionalità gateway LoRaWAN sui satelliti. La LoRa Alliance rileva che i gateway satellitari LEO possono comunicare con sensori LoRaWAN idonei su lunghe distanze di visibilità.
Per applicazioni quali il rilevamento ambientale o l'agricoltura remota, questo modello può essere interessante perché il valore spesso deriva da piccole misurazioni piuttosto che da grandi flussi di dati.
NB-IoT su NTN
NB-IoT si sta inoltre spingendo oltre le reti terrestri.
3Rilascio GPP 17 introdotto il supporto standardizzato per NB-IoT ed eMTC su reti non terrestri. Questo lavoro aiuta a portare la comunicazione satellitare nel più ampio ecosistema IoT cellulare.
Per progettisti di soluzioni, NTN basato su standard può rendere più semplice pensare alla rete cellulare e al satellite come parti di un'unica strategia di connettività piuttosto che come due sistemi completamente separati.
I moduli e le antenne contano ancora
Un modulo dotato di satellite non garantisce una distribuzione di successo.
La progettazione dell'hardware deve tenere conto anche del posizionamento dell'antenna, Alimentazione elettrica, materiali dell'involucro, angolo di installazione, pianificazione dei messaggi, riprova, e archiviazione locale dei dati.
Ciò è particolarmente importante per i prodotti alimentati a batteria. La trasmissione radio è solitamente una delle operazioni che richiedono più energia in un sensore, pertanto la strategia di reporting può avere un effetto diretto sulla vita operativa.
Dove l’IoT satellitare offre il massimo valore?
Le applicazioni più potenti tendono a condividere una caratteristica: il bene conta, ma non si può presumere la copertura terrestre.
La giusta strategia di connettività dipende principalmente dalla copertura, frequenza di segnalazione, volume dei dati, e il modo in cui la risorsa si sposta tra gli ambienti di rete.
Monitoraggio marittimo e navale
Una volta che una nave si allontana dalla costa, la copertura mobile terrestre diventa meno affidabile.
L'IoT satellitare può supportare la posizione della nave, Stato dell'attrezzatura, rilevamento ambientale, e messaggi operativi selezionati senza fare affidamento su una torre cellulare vicina.
Agricoltura e monitoraggio ambientale
Campi, foreste, fiumi, serbatoi, e le stazioni meteorologiche potrebbero trovarsi lontano dalle infrastrutture di comunicazione.
I sensori collegati al satellite possono consentire di raccogliere dati sul campo selezionati senza costruire una rete terrestre sull'intera area.
Energia e servizi pubblici
Condotte, pozzi, sottostazioni, asset di energia rinnovabile, e le infrastrutture dei servizi pubblici sono spesso distribuite su vasti territori.
In queste applicazioni, un piccolo messaggio di stato può essere sufficiente per dimostrare che una risorsa funziona normalmente o che è necessaria un'ispezione sul campo.
Logistica e tracciabilità delle risorse
Contenitori, veicoli, rimorchi, e le apparecchiature industriali raramente rimangono in un unico ambiente di rete.
Una risorsa può spostarsi da una città a una strada rurale, quindi verso un porto o una rotta offshore. La connettività ibrida può aiutare a ridurre il divario di visibilità tra tali luoghi.
Quali sono i principali vantaggi dell'IoT satellitare?
Il primo vantaggio è evidente: copertura oltre le reti terrestri.
I vantaggi aziendali più utili vengono dopo.
L'IoT satellitare può offrire ai team operativi una migliore visibilità sulle risorse remote. Può ridurre la dipendenza dai controlli manuali. Può aiutare a rilevare condizioni anomale in anticipo. Può anche mantenere in movimento i dati selezionati quando la copertura cellulare scompare.
Il satellite può anche supportare un secondo percorso di comunicazione in un sistema ibrido. GSMA descrive NTN come complemento dell'infrastruttura mobile terrestre, in particolare per le aree remote e scarsamente servite.
Quella parola, complemento, è importante.
Per molte implementazioni IoT, l'obiettivo non è sostituire il cellulare. Si tratta di rimuovere i punti ciechi che il cellulare da solo non può coprire.
IoT satellitare e IoT cellulare: Quale dovresti scegliere?
Una buona decisione in materia di connettività inizia dalla risorsa, non il logo della rete.
Lo schema fornisce un utile modello decisionale basato sulla copertura, esigenze di segnalazione, e movimento di beni.
| La tua condizione operativa | Strategia da valutare prima |
| Copertura urbana affidabile e reporting frequente dei dati | IoT cellulare |
| Sito remoto con dimensioni ridotte, messaggi periodici | IoT satellitare |
| Copertura prevalentemente cellulare con occasionali punti ciechi | Cellulare e satellite ibridi |
| Operazioni offshore o movimenti in molte regioni della rete | Connettività satellitare led o ibrida |
| Immagini di grandi dimensioni, audio, o altri dati a larghezza di banda elevata | Valutare nel dettaglio il servizio satellitare specifico |
Prima di impegnarsi nella connettività satellitare, rispondere a sei domande:
1. Dove funzionerà effettivamente il dispositivo? Verificare la copertura del servizio per l'area di distribuzione reale.
2. Quanti dati deve inviare? Un aggiornamento della posizione e un'immagine hanno requisiti molto diversi.
3. Con quale frequenza deve riferire? La segnalazione ogni pochi minuti può modificare sia il consumo di energia che il costo del servizio.
4. Come verrà alimentato il dispositivo? Le risorse alimentate a batteria necessitano di un budget energetico realistico.
5. Dove verrà installata l'antenna? Recinzioni, metallo, edifici, terreno, e la visibilità del cielo possono influire sulle prestazioni.
6. Cosa succede quando la trasmissione fallisce? Decidere se il dispositivo deve riprovare, memorizzare il messaggio, oppure attendi la prossima finestra di reporting.
Queste domande di solito rivelano più di una semplice mappa di copertura.
Conclusione
La connettività satellitare cambia laddove l’IoT può operare, ma ciò non elimina la necessità di un'attenta progettazione del sistema.
Un sensore remoto necessita comunque del giusto intervallo di reporting. L'antenna necessita comunque di una posizione di installazione adeguata. Il dispositivo necessita ancora di energia sufficiente. L'applicazione necessita ancora di un piano per i messaggi ritardati o mancanti.
Ecco perché l’IoT satellitare funziona meglio quando il progetto inizia con una semplice domanda:
Quali informazioni deve inviare questo asset quando la connettività terrestre non è disponibile?
Se la risposta è piccola, prezioso dato operativo, il satellite potrebbe essere un'ottima soluzione.
Se la risorsa dispone già di un servizio cellulare affidabile e invia dati frequenti o con larghezza di banda elevata, la connettività terrestre potrebbe rimanere la scelta migliore.
E quando una risorsa si muove tra i due mondi, un approccio ibrido può spesso fornire l’equilibrio più pratico.
L'IoT satellitare non significa mettere tutti i dispositivi connessi su una rete satellitare. Si tratta di mantenere visibili le risorse giuste quando le reti ordinarie smettono di raggiungerle.
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