O que é IoT via satélite? Como funciona, Benefícios e aplicações

A cobertura raramente é um problema quando um dispositivo IoT fica dentro de uma cidade. Mova o mesmo dispositivo para um navio de pesca, um pipeline remoto, uma fazenda isolada, ou um equipamento distante de uma torre móvel, e a conectividade pode se tornar a parte mais difícil do projeto.

É aí que a IoT via satélite se torna útil.

A conectividade via satélite oferece aos dispositivos IoT outra maneira de enviar dados quando as redes terrestres não conseguem fornecer uma cobertura confiável. Em alguns sistemas, o dispositivo fala diretamente com um satélite. Em outros, satélite é usado como backhaul para um gateway local. Uma terceira abordagem combina celular e satélite para que um ativo possa alternar entre eles conforme sua localização muda.

Isso não significa que todo projeto remoto de IoT deva usar satélite. Tamanho da mensagem, frequência de relatórios, duração da bateria, colocação da antena, custo do serviço, e cobertura afetam a escolha final.

Compreender essas compensações é a chave para usar bem a IoT via satélite.

O que é IoT via satélite?

Satellite IoT refere-se a sistemas IoT que usam comunicação via satélite para parte ou toda a conexão entre dispositivos de campo e aplicativos de negócios.

O propósito básico é simples. Ele amplia a detecção conectada e a visibilidade de ativos além dos locais atendidos por torres de celular, Wi-fi, redes com fio, ou outra infra-estrutura terrestre.

Um dispositivo conectado por satélite pode reportar:

• Localização GPS
• Tanque ou nível de água
• Temperatura e umidade
• Pressão
• Status do equipamento
• Condições do solo ou ambientais
• Eventos de alarme

A maioria dos aplicativos IoT de satélite não precisa mover arquivos grandes. Muitas vezes dependem de curto, mensagens úteis enviadas em intervalos planejados.

Esta é uma razão conectividade por satélite se adapta tão bem ao monitoramento remoto. A empresa pode não precisar de um fluxo constante de dados. Pode ser necessário apenas saber que um ativo ainda está operando, onde está, ou se um valor ultrapassou um limite.

As diferenças entre IoT via satélite e IoT tradicional

A IoT terrestre e por satélite não deve ser vista como respostas concorrentes para a mesma pergunta.

IoT celular é muitas vezes a escolha prática quando os ativos permanecem dentro de uma cobertura móvel confiável. Satélite se torna mais atrativo quando esses ativos operam offshore, através de terras remotas, ou através de áreas onde o serviço celular é inconsistente. A comparação abaixo reflete os principais fatores de implantação no resumo do projeto.

O ponto importante é que uma cobertura mais ampla acarreta compensações de design. Um link de satélite pode resolver um problema de cobertura enquanto cria novas questões sobre energia, posição da antena, tempo de transmissão, e custo de dados.

Como funciona a conectividade IoT via satélite?

Um caminho típico de dados de IoT de satélite se parece com isto:

Sensor → módulo de comunicação → antena → rede de satélite → infraestrutura terrestre → plataforma em nuvem → aplicação

Os detalhes variam de acordo com o sistema.

Um sensor de nível remoto, por exemplo, pode acordar em horários programados, coletar uma leitura, e prepare uma pequena mensagem. Seu módulo de comunicação envia essa mensagem através da rede de satélites. Os dados então chegam a um serviço em nuvem, onde pode aparecer em um painel ou acionar um alerta.

Se o dispositivo não conseguir enviar a mensagem imediatamente, um sistema bem projetado pode armazená-lo e tentar novamente mais tarde.

Isso é importante porque a comunicação via satélite depende de mais do que a localização do dispositivo. Orientação da antena, estruturas circundantes, terreno, disponibilidade de satélite, e o design da rede podem afetar o link.

Três maneiras de adicionar conectividade via satélite

O satélite pode entrar em um Arquitetura IoT em mais de um lugar.

Direto para satélite

O próprio dispositivo inclui o rádio e a antena necessários para se comunicar com uma rede de satélite.

Esta abordagem é atraente quando os ativos individuais estão espalhados por grandes áreas remotas e não podem depender de infraestruturas próximas..

Retorno de satélite

Os sensores locais primeiro se conectam a um gateway próximo. O gateway então envia seus dados através de um link de satélite.

Esta pode ser uma arquitetura prática para um local remoto com muitos sensores locais, como uma instalação de energia, sítio agrícola, ou instalação isolada.

Celular híbrido e satélite

O dispositivo usa conectividade celular quando disponível e satélite quando a cobertura terrestre é perdida.

A orientação da GSMA identifica a conectividade híbrida celular e não terrestre como um modelo importante para estender os serviços de IoT além dos limites da rede terrestre.

Esta abordagem pode fazer sentido especialmente para veículos, containers, e equipamentos móveis que passam grande parte do tempo dentro da cobertura celular, mas às vezes entram em pontos cegos.

Principais tecnologias por trás da IoT via satélite

A IoT via satélite não está vinculada a um padrão sem fio. Várias tecnologias podem suportar diferentes tipos de dispositivos conectados.

Direto para satélite LoRaWAN

LoRaWAN foi projetado para aplicações IoT que precisam de comunicação de longo alcance com baixo consumo de energia. É comumente associado a pequenas mensagens de sensores, em vez de tráfego de alta largura de banda..

As redes de satélite podem estender este modelo colocando capacidade de gateway LoRaWAN em satélites. A LoRa Alliance observa que os gateways de satélite LEO podem se comunicar com sensores LoRaWAN adequados em longas distâncias de linha de visão.

Para aplicações como sensoriamento ambiental ou agricultura remota, este modelo pode ser atraente porque o valor geralmente vem de pequenas medições, em vez de grandes fluxos de dados.

NB-IoT sobre NTN

NB-IoT também está indo além das redes terrestres.

3Liberação do GPP 17 introduziu suporte padronizado para NB-IoT e eMTC em redes não terrestres. Este trabalho ajuda a trazer a comunicação via satélite para o ecossistema IoT celular mais amplo.

Para designers de soluções, NTN baseadas em padrões podem tornar mais fácil pensar em celular e satélite como partes de uma estratégia de conectividade, em vez de dois sistemas completamente separados.

Módulos e antenas ainda são importantes

Um módulo compatível com satélite não garante uma implantação bem-sucedida.

O design do hardware também deve levar em conta o posicionamento da antena, fonte de energia, materiais do invólucro, ângulo de instalação, agendamento de mensagens, novas tentativas, e armazenamento local de dados.

Isto é especialmente importante para produtos alimentados por bateria. A transmissão de rádio é geralmente uma das operações que mais consomem energia em um sensor., para que a estratégia de relatórios possa ter um efeito direto na vida operacional.

Onde o Satellite IoT oferece mais valor?

Os aplicativos mais fortes tendem a compartilhar um recurso: o ativo é importante, mas a cobertura terrestre não pode ser assumida.

A estratégia de conectividade certa depende principalmente da cobertura, frequência de relatórios, volume de dados, e como o ativo se move entre ambientes de rede.

Monitoramento marítimo e de embarcações

Quando um navio se afasta da costa, a cobertura móvel terrestre torna-se menos confiável.

Satélite IoT pode suportar localização de embarcações, status do equipamento, detecção ambiental, e mensagens operacionais selecionadas sem depender de uma torre de celular próxima.

Agricultura e monitoramento ambiental

Campos, florestas, rios, reservatórios, e as estações meteorológicas podem ficar longe da infraestrutura de comunicações.

Sensores conectados por satélite podem possibilitar a coleta de dados de campo selecionados sem a construção de uma rede terrestre em toda a área.

Energia e utilidades

Gasodutos, poços, subestações, ativos de energia renovável, e infraestruturas de serviços públicos estão frequentemente espalhadas por grandes territórios.

Nessas aplicações, uma pequena mensagem de status pode ser suficiente para mostrar que um ativo está operando normalmente ou que é necessária uma inspeção de campo.

Logística e rastreamento de ativos

Recipientes, veículos, reboques, e equipamentos industriais raramente permanecem em um ambiente de rede.

Um ativo pode passar de uma cidade para uma estrada rural, depois para um porto ou rota offshore. A conectividade híbrida pode ajudar a reduzir as lacunas de visibilidade entre esses locais.

Quais são os principais benefícios da IoT via satélite?

O primeiro benefício é óbvio: cobertura além das redes terrestres.

Os benefícios comerciais mais úteis vêm depois disso.

A IoT via satélite pode dar às equipes de operações melhor visibilidade dos ativos remotos. Pode reduzir a dependência de verificações manuais. Pode ajudar a detectar condições anormais mais cedo. Ele também pode manter os dados selecionados em movimento quando a cobertura celular desaparece.

O satélite também pode suportar um segundo caminho de comunicação em um sistema híbrido. GSMA descreve NTN como um complemento à infraestrutura móvel terrestre, especialmente para áreas remotas e mal servidas.

Essa palavra, complemento, é importante.

Para muitas implantações de IoT, o objetivo não é substituir o celular. É para remover os pontos cegos que o celular sozinho não consegue cobrir.

IoT via satélite versus IoT celular: Qual você deve escolher?

Uma boa decisão de conectividade começa com o ativo, não o logotipo da rede.

O esboço fornece um padrão de decisão útil com base na cobertura, necessidades de relatórios, e movimentação de ativos.

Antes de se comprometer com a conectividade via satélite, responda seis perguntas:

1. Onde o dispositivo realmente operará? Verifique a cobertura do serviço para a área real de implantação.

2. Quantos dados ele deve enviar? Uma atualização de localização e uma imagem têm requisitos muito diferentes.

3. Com que frequência deve relatar? Relatórios a cada poucos minutos podem alterar o uso de energia e o custo do serviço.

4. Como o dispositivo será alimentado? Ativos alimentados por bateria precisam de um orçamento energético realista.

5. Onde a antena será instalada? Gabinetes, metal, edifícios, terreno, e a visibilidade do céu podem afetar o desempenho.

6. O que acontece quando a transmissão falha? Decida se o dispositivo deve tentar novamente, armazenar a mensagem, ou aguarde a próxima janela de relatórios.

Estas perguntas geralmente revelam mais do que apenas um mapa de cobertura.

Conclusão

Mudanças na conectividade via satélite onde a IoT pode operar, mas não elimina a necessidade de um projeto cuidadoso do sistema.

Um sensor remoto ainda precisa do intervalo de relatório correto. A antena ainda precisa de uma posição de instalação adequada. O dispositivo ainda precisa de energia suficiente. O aplicativo ainda precisa de um plano para mensagens atrasadas ou perdidas.

É por isso que a IoT via satélite funciona melhor quando o projeto começa com uma pergunta simples:

Quais informações este ativo deve enviar quando a conectividade terrestre não estiver disponível?

Se a resposta for pequena, valioso pedaço de dados operacionais, satélite pode ser uma boa opção.

Se o ativo já tiver um serviço celular confiável e enviar dados frequentes ou com muita largura de banda, a conectividade terrestre pode continuar a ser a melhor escolha.

E quando um ativo se move entre os dois mundos, uma abordagem híbrida muitas vezes pode fornecer o equilíbrio mais prático.

Satellite IoT não significa colocar todos os dispositivos conectados em uma rede de satélite. Trata-se de manter visíveis os ativos certos quando as redes comuns param de alcançá-los.