Alcançando o inacessível com o satélite IoT

Não é nenhuma surpresa que a captura de dados em alguns dos mais difíceis de alcançar cantos do planeta é um desafio que qualquer jogador de IoT enfrentará com prazer.
(Fonte:LoRa Alliance)
A Internet das Coisas (IoT) consiste em coletar e ler dados e, em seguida, aproveitá-los para obter insights valiosos que possam ser usados. Com isso, a IoT possui um enorme potencial para que as empresas usem a conectividade como a chave para transformar pequenas mensagens criptografadas em informações poderosas e tomar as decisões certas que melhoram muito os processos industriais, as operações empresariais e a eficiência do trabalhador.

Com quase todas as áreas urbanas do mundo cobertas por uma rede de banda larga móvel, quase 85% da população tinha acesso a uma rede 4G no final de 2020 [1], acessar qualquer dado a qualquer momento pode parecer um negócio fechado. A realidade é que ainda existem lacunas nas áreas rurais. De acordo com a empresa global de consultoria de tecnologia ABI Research, em 2019, as redes celulares terrestres cobriam apenas 20% da superfície total da Terra. Isso cria uma oportunidade considerável de expansão da conectividade em áreas que não estão sendo utilizadas em todo o seu potencial. Com uma fração significativa de casos de uso massivos de IoT exigindo um alcance global em setores como logística, marítima, gestão de frotas, energia ou monitoramento ambiental, não é nenhuma surpresa que a captura de dados em alguns dos cantos mais difíceis de alcançar do planeta seja um desafio qualquer jogador IoT aceitará com prazer.

Uma solução para complementar as redes terrestres está nos serviços de IoT baseados em satélite que usam satélites para seu backhaul. Embora os satélites existam em diferentes formas e tamanhos e para diversos fins por mais de meio século, a miniaturização da eletrônica permitiu que fabricantes e provedores de soluções agora ofereçam satélites pequenos e baratos que são perfeitamente adequados para IoT de baixa largura de banda. Isso permite que sensores de baixo custo com recursos de comunicação de longo alcance e baixa energia enviem mensagens IoT da área remota diretamente para o gateway de satélite, evitando a necessidade de uma nova e cara infraestrutura de energia fixa.

A família de tecnologias, padrões e dispositivos inteligentes que fazem isso acontecer é conhecida coletivamente como Low Power Wide Area Networks, ou LPWAN. Graças à sua rápida adoção na última década, o número de dispositivos conectados deve crescer de 13,9 milhões em 2017 para 1.151 milhões em 2023 [2]. O que LPWANs e, especificamente, o padrão aberto LoRaWAN ^® traz para o ambiente do sistema, é uma flexibilidade econômica. LoRaWAN usa espectro de radiofrequência não licenciado que satisfaz as aplicações IoT que requerem longo alcance, baixa taxa de bits e baixo consumo de energia com dispositivos que duram até 10 anos. Lugares e coisas que não podiam ser conectados em rede de maneira econômica agora estão facilmente acessíveis. Com isso em mente, os aplicativos são ilimitados.

A ascensão dos satélites IoT

Por muito tempo, devido às instalações caras, altos custos de lançamento de satélites e baixas larguras de banda, a tecnologia de satélite foi procurada como uma opção de último recurso. Mas as coisas mudaram. A diminuição da carga útil do satélite e dos custos de lançamento nos últimos dois anos possibilitou um enorme ecossistema de IoT via satélite de rápido crescimento. Estudos recentes revelam uma perspectiva promissora, com o mercado global de satélites projetado para crescer 25% ao ano para US $ 3,4 bilhões até 2022 [3]. A ABI Research anunciou que, até 2024, haverá 24 milhões de conexões IoT feitas via satélite.

Combinado com economia aprimorada e avanços em tecnologia na capacidade de satélite e no segmento terrestre, o surgimento de novas tecnologias e capacidades cada vez maiores de redes de satélite tornou o backhaul de satélite uma proposta atraente em todo o mundo e em muitas aplicações diferentes que requerem redes de dados de alto rendimento. E isso é uma coisa boa. Qualquer implantação de rede de área remota, seja uma fazenda de gado no centro da Austrália, um deserto fervente no México ou os montes Urais russos, não representa apenas um desafio logístico significativo e caro, mas também envolve riscos para a segurança humana. Ambientes perigosos podem ser uma ameaça para quem está construindo e mantendo a infraestrutura. A tecnologia de satélite reduz significativamente esses riscos.

Além dessa indiferença a terrenos inóspitos e restrições ambientais, os satélites são fáceis e seguros de implantar, oferecem uma confiabilidade de serviço consistente e podem suportar as tecnologias celulares e não celulares existentes. As redes de satélite e terrestre desfrutam de capacidades e consumo de energia semelhantes, e têm uma oportunidade única de colaborar por meio de roaming, garantindo cobertura onipresente em todos os momentos.

LoRaWAN e satélite:Mudando a equação de custo-benefício

Para que um satélite receba informações valiosas, ele precisa se comunicar com um sensor. É aqui que LoRaWAN entra na equação. Embora as redes terrestres LoRaWAN IoT tenham sido amplamente implementadas em mais de 165 países, há um enorme retorno econômico sobre o investimento em regiões remotas não conectadas onde o serviço de satélite pode ser mais eficaz do que uma rede LoRaWAN de propriedade privada. O LoRaWAN pode obter uma grande quantidade de dados em uma variedade de atividades industriais desafiadoras de grande escala, como engenharia marítima, monitoramento de terremotos e desempenho de irrigação, simplesmente envolvendo pequenos sensores de baixo custo que estabelecem uma conexão com o satélite. Um exemplo é o monitoramento remoto inteligente de fluxo para usinas hidrelétricas. Por meio de monitoramento contínuo e dados remotos em tempo real, a coleta manual de dados na estrada é eliminada, o que economiza tempo e dinheiro e reduz consideravelmente os riscos de segurança da equipe. Em comparação com a coleta de dados manual periódica, esta solução reduz o tempo de estrada em 80%.

O baixo consumo de energia mencionado anteriormente de dispositivos habilitados para LoRaWAN permite que as baterias durem até 10 anos sem serviço ou necessidade de intervenção humana para substituí-las. Como é que isso funciona? No caso de contêineres de carga que percorrem grandes distâncias, muitas das quais totalmente fora de qualquer alcance de conectividade, as soluções existentes envolveriam protocolos de consumo de energia, como o GPS. Graças à conexão com um satélite, as embarcações e seus contêineres permanecem em contato com a rede o tempo todo e podem reportar dados em tempo real. Como um dispositivo habilitado para LoRaWAN estará ativo somente quando necessário, os pacotes de dados podem ser enviados com intervalos específicos. Os dispositivos, portanto, não requerem recarga regular. Esta é uma técnica de alta economia de custos, uma vez que o custo de recarregar o rastreador após cada viagem de um contêiner de transporte típico excede em muito o custo do dispositivo de rastreamento ou as próprias cobranças de conectividade.

Embora tenha havido muito progresso para eliminar a lacuna de conectividade global, há trabalho a ser feito para levar acesso a milhões de pessoas e empresas que ainda vivem sem ele. O que é certo é que a tecnologia de satélite será uma virada de jogo para setores inteiros, revolucionando a maneira como as empresas acessam e usam dados de ativos, independentemente de onde estejam implantados, fixos ou em movimento. Muitos aplicativos já estão disponíveis agora e continuarão a ser desenvolvidos nos próximos anos, trazendo-nos um passo mais perto de um planeta sustentável onde as economias e comunidades locais são ajudadas por transferência confiável de dados para áreas suburbanas, rurais e remotas.

A resposta para a conectividade IoT verdadeiramente global é chegar um pouco mais alto para as estrelas.

Referências:

1. Setor de Desenvolvimento da União Internacional de Telecomunicações; Medindo fatos e números do desenvolvimento digital , 2020.
2. Mercado de monitoramento de saúde estrutural por soluções (hardware:sensores, sistema de aquisição de dados; software e serviços), tecnologia (com e sem fio), usuários finais e geografia - previsão global para 2022 (resumo disponível aqui).
3. IoT Analytics. Relatório de mercado LPWAN 2018-2023. Tamanho do mercado e perspectiva.