Satellite IoT (tiež nazývané Space IoT alebo Non-Terrestrial IoT) je koncept, kde sa Internet vecí (IoT) prepája so satelitnými sieťami, aby sa umožnila komunikácia IoT zariadení aj v oblastiach, kde pozemné siete (mobilné, Wi-Fi, LoRaWAN, atď.) nedosiahnu.
To znamená, že senzory, sledovacie jednotky alebo iné IoT uzly môžu priamo komunikovať so satelitmi na obežnej dráhe, prípadne cez kombináciu pozemnej a satelitnej siete.
Používa sa najmä v oblastiach ako vidiek, more, odľahlé energetické lokality, ropné plošiny, logistika a pod. (Zdroj: TalkingIoT – prehľad Satellite IoT) Talking IoT
Ako Satellite IoT funguje?
Tu sú kľúčové prvky a princípy:
- Zariadenie so satelitným modulom
IoT jednotka (senzor / sledovač) má integrovaný komunikačný modul alebo terminál, ktorý vie komunikovať so satelitmi – namiesto klasickej siete. - Komunikačné obežné dráhy (LEO, MEO, GEO)
Zariadenie vyberie satelit na danej obežnej dráhe – väčšina nových projektov využíva LEO (Low Earth Orbit) satelity kvôli nižšej latencii a menšiemu útlmu. (Viasat – fungovanie Satellite IoT) Viasat.com - Prenos dát
Dáta sa odosielajú z IoT zariadenia na satelit, potom satelit prenáša tieto dáta na pozemné stanice (ground stations), kde sa ďalej spracovávajú alebo posielajú do cloudových systémov. (Viasat článok) Viasat.com - Hybridné siete
Mnohé riešenia kombinujú satelitnú a pozemnú sieť – zariadenie automaticky prepne na satelit, keď pozemná sieť nie je dostupná. (Emnify blog) emnify.com - Špeciálne protokoly a technológie
Keďže vzdialenosti sú veľké a energia obmedzená, používajú sa techniky ako LR-FHSS (Long Range Frequency Hopping Spread Spectrum) pre spoľahlivý prenos na veľké vzdialenosti. (štúdia o LR-FHSS pre DtS-IoT) arXiv
Výhody Satellite IoT
- Globálne pokrytie – možné pripojenie aj v oblastiach bez mobilnej infraštruktúry (oceány, púšte, hory). (TalkingIoT) Talking IoT
- Spoľahlivosť – menej výpadkov v prípadoch, kde pozemné siete sú slabé alebo chybná infraštruktúra. (Orbcomm) orbcomm.com
- Nové možnosti aplikácií – sledovanie majetku, poľnohospodárstvo, monitorovanie infrastruktúry, environmentálne snímky. (GroundControl – príklady použitia) Ground Control
- Hybridné fungovanie – možnosť doplniť existujúce siete tam, kde nestačia. (Emnify) emnify.com
Výzvy a obmedzenia Satellite IoT
- Latencia a oneskorenie – pri GEO satelitoch je oneskorenie väčšie, čo nie je vhodné pre kritické aplikácie v reálnom čase.
- Spotreba energie – zariadenia musia často vysielať na veľkú vzdialenosť, čo vyžaduje viac energie.
- Kapacita dát – satelitné prepojenie má limitovanú šírku pásma a vyššie náklady na prenos veľkohlavových dát.
- Náklady – vývoj, výroba a výstup satelitov je drahý.
- Synchronizácia a Dopplerov efekt – pri pohybe satelitov sa signál mení, čo je potrebné kompenzovať (ako pri LR-FHSS implementáciách). (štúdia LR-FHSS) arXiv
Príklady spoločností a projektov
- Sateliot – vytvára LEO “constellation” pre 5G / NB-IoT cez satelity. (Sateliot) sateliot
- Astrocast – používa CubeSat satelity z malej Švajčiarskej siete, buduje globálnu sieť pre IoT. (Wikipedia) Wikipedia
- Orbcomm – rozširuje IoT pripojenie tam, kde mobilné siete nefungujú. (Orbcomm) orbcomm.com
Kde sa Satellite IoT využíva?
- Poľnohospodárstvo – monitorovanie vlhkosti pôdy, klímy, stavu plodín v odľahlých farmách.
- Logistika a sledovanie majetku – sledovanie nákladu, kontajnerov, vozidiel aj na oceáne.
- Energetika a infraštruktúra – monitorovanie veterných turbín, ropných plošín, elektrární v odľahlých oblastiach.
- Environmentálne monitorovanie – sledovanie lesov, vody, zmeny klímy, povodní.
- Bezpečnostné a núdzové aplikácie – spojenie v katastrofických oblastiach, kde pozemné siete zlyhajú.
Budúcnosť: kam to smeruje?
S technológiami ako NTN (Non-Terrestrial Networks) a štandardmi 5G, ktoré zahŕňajú satelity, sa Satellite IoT stane súčasťou bežnej infraštruktúry. (Via 5G NTN štandardy) Wikipedia
Ďalšie trendy:
- lacnejšie malé satelity,
- inteligentné antény a techniky ako RIS (Reconfigurable Intelligent Surfaces) na zlepšenie signálu (štúdia o RIS) arXiv
- kombinované siete (pozeme + satelit) pre spoľahlivé pripojenie
- priama komunikácia zariadenia → satelit bez medzičlánku
