GEO vs LEO ¿Cuál es la diferencia? Introducción a la conectividad IoT satelital para la industria del agua

Oscar Delgado, director de Ventas para Latinoamérica de Myriota

El mercado global de IoT satelital está creciendo rápidamente, con empresas tecnológicas innovadoras asegurando financiamiento, expandiendo constelaciones y lanzando nuevos servicios. Los operadores actuales de IoT satelital pueden ofrecer una cobertura casi universal, con un consumo de energía muy bajo y una duración de batería que se mide en años. Para la industria del agua, esto está cambiando la economía de la gestión diaria y el monitoreo de activos y redes, con sensores IoT conectados de menor costo y la capacidad de implementarse en zonas remotas y de difícil acceso. Con México enfrentando lluvias mínimas y una alta dependencia de embalses y fuentes subterráneas en disminución, nunca ha sido más crítico contar con información precisa y oportuna sobre la red de agua.

La conectividad ubicua asegura que cada gota cuente, a través de un acceso simple y asequible a datos críticos del agua sobre todo, desde niveles de embalses y agua subterránea, hasta flujo, uso y monitoreo de corrosión. Esto garantiza un uso resiliente, eficiente y sostenible del agua, algo especialmente importante considerando que el 40% del agua bombeada en zonas como la Ciudad de México se pierde por fugas.

La combinación de conectividad satelital “en cualquier lugar” y tecnología de sensores de bajo costo crea el potencial para que gobiernos, organismos de agua, agricultores y empresas de tecnología acuática reduzcan el desperdicio de agua, optimicen el consumo y mejoren la gestión. Aunque esta tecnología conectada es atractiva, es importante elegir la opción satelital correcta, ya que cada tipo tiene diferentes capacidades técnicas y niveles de rendimiento.

¿Por qué satelital?

Mientras que la conectividad IoT tradicional ha dependido de redes terrestres como LPWAN, estas a menudo están limitadas a zonas urbanas y no son adecuadas para regiones remotas como gran parte del México rural. En respuesta, ha surgido una nueva generación de redes satelitales diseñadas específicamente para IoT, que ofrecen cobertura global, bajo consumo de energía y conectividad rentable, superando los obstáculos que antes limitaban su viabilidad para aplicaciones IoT. Estas redes complementan los sistemas terrestres al permitir la transmisión confiable de datos desde ubicaciones de difícil acceso, algo crucial para casos de uso en la industria del agua como monitoreo de embalses, tuberías y sistemas de riego alejados de la infraestructura.

Satélite, GEO y LEO: nuevas siglas que debes conocer

Para quienes son nuevos en la tecnología satelital, es importante entender los diferentes tipos de satélites, siendo los principales la Órbita Geoestacionaria (GEO) y la Órbita Terrestre Baja (LEO), que se refieren a la distancia de los satélites desde la Tierra y cómo orbitan el planeta.

Los satélites LEO están posicionados relativamente cerca de la superficie terrestre, típicamente entre 200 y 2,000 kilómetros, esta última una altitud similar a la de la Estación Espacial Internacional. Debido a que están tan cerca de la Tierra, se mueven muy rápido, completando una órbita entre 90 y 120 minutos. Esto significa que un solo satélite LEO solo puede ver una pequeña parte de la Tierra a la vez, por lo que las constelaciones necesitan varios trabajando juntos para proporcionar cobertura global continua y baja latencia —el tiempo que tarda un paquete de datos en transferirse desde un sensor en tierra hasta un satélite y luego entregarse a la nube a través de una estación terrestre.

Los satélites GEO están en órbitas circulares siguiendo la línea del ecuador terrestre, y se colocan a una altitud y velocidad específicas en relación con la rotación de la Tierra. Como resultado, permanecen fijos sobre un área específica de la superficie terrestre, y por lo tanto, desde la perspectiva de un dispositivo en tierra, parecen estar estacionarios en el cielo. Esto significa que los dispositivos siempre tienen un satélite sobre ellos con el cual comunicarse, y no experimentan ningún retraso de transmisión esperando que un satélite pase por encima. Los satélites GEO suelen ser mucho más grandes y también cubren un área mucho mayor, lo que significa que se necesitan menos para brindar cobertura en comparación con las constelaciones LEO. Aun así, su tamaño y complejidad los hace mucho más caros de construir y lanzar, lo que resulta en mayores costos para los proveedores de redes satelitales, y por ende, en un servicio de mayor costo para los usuarios. También es más difícil obtener cobertura cerca de los polos terrestres debido a su posición fija en el ecuador, y esta órbita tiene una alta demanda, con muchas partes compitiendo por espacio aéreo.

Ventajas y desventajas de LEO y GEO

Existen desafíos y beneficios en ambos tipos de satélites, y es importante estar al tanto de ellos. Entre las desventajas de los satélites LEO está la resistencia atmosférica, que puede hacer que sus órbitas decaigan con el tiempo, lo cual genera una vida útil más corta comparada con los satélites en órbitas más altas. Otro aspecto a considerar es que, para que los satélites LEO brinden cobertura continua de la Tierra, se requiere un gran número de satélites distribuidos en distintos planos.

Debido a su proximidad a la Tierra, los satélites LEO pueden transmitir señales con un retraso mínimo, pero la señal sólo será devuelta a la Tierra y visible en un dispositivo o plataforma de datos una vez que el satélite LEO haya pasado por encima y devuelto los datos a la superficie vía una estación terrestre. La ventaja de esto es que los satélites LEO pueden ser muy eficientes en energía, con la vida útil de batería del dispositivo en tierra medida en años. Sin embargo, si hay pocas estaciones terrestres en la red, esto puede causar tiempos de retorno más largos que los satélites GEO, que a menudo pueden ver el dispositivo IoT y una estación terrestre en todo momento debido a su gran área de cobertura.

Un beneficio de los satélites LEO es que las constelaciones pueden construirse lentamente y de manera más económica, y debido a su menor tamaño pueden lanzarse con menores requerimientos de energía que los satélites GEO. Esto hace que las constelaciones LEO sean más fáciles de expandir o reponer según sea necesario. Por el contrario, los satélites GEO son grandes y costosos de lanzar, sin embargo, una vez en posición ofrecen alta calidad de servicio, con típicamente solo tres satélites necesarios para cobertura global.

Una consideración final es la línea de visión. Dado que los satélites GEO están efectivamente fijos en relación con el dispositivo terrestre, si existen obstáculos como edificios o montañas que restrinjan la línea de visión entre el satélite y el dispositivo, esto puede afectar la capacidad de transmitir. En contraste, con los LEO hay múltiples oportunidades para transmitir la señal de forma segura conforme los satélites pasan por encima.

¿Cuál es mejor para el sector hídrico en México?

No existe una mejor solución universal, ya que ambos tienen su propio conjunto de capacidades y limitaciones. Como en todas las opciones de conectividad inalámbrica, existe un equilibrio entre latencia, velocidad, cobertura y duración de batería. La elección dependerá del caso de uso específico de cada implementación, tomando en cuenta las variables que hacen que LEO o GEO se ajusten mejor.

Es evidente que el satélite ofrece beneficios significativos para la industria del agua, sin importar qué tipo de conectividad satelital se utilice. Es importante seleccionar un proveedor que tenga ofertas flexibles y dinámicas, como aquellos que operan redes satelitales tanto LEO como GEO.

Al seleccionar la red adecuada, la diferencia clave es la cantidad de datos y la frecuencia de conectividad requerida. Con GEO, las aplicaciones que necesitan más datos y/o menor latencia tienden a ser más adecuadas. De acuerdo con nuestra experiencia con clientes existentes, estas aplicaciones incluyen control y diagnóstico de bombas de agua, control de riego de cultivos y gestión de niveles y flujo de agua en áreas donde existe riesgo de desbordamientos.

Mientras que las redes LEO son ideales para servicios que requieren consumo ultra bajo de energía y datos pequeños con menor frecuencia, lo que las hace perfectas para implementaciones a largo plazo en recursos extremadamente remotos y de difícil acceso, como pozos de agua, medidores o tuberías, así como para medir humedad del suelo, calidad del agua y niveles de tanques y abrevaderos remotos.

En general, el IoT basado en satélite ofrece beneficios significativos para la industria del agua, proporcionando información precisa a bajo costo en muchas aplicaciones. Aprovechando la cobertura global de los satélites, con una necesidad reducida de inspecciones humanas, mantenimiento y monitoreo de activos de distribución de agua, es posible ampliar el monitoreo y control de operaciones a una cobertura universal, desbloqueando información crítica y oportuna y logrando importantes eficiencias y ahorros.

Conclusión

Para resumir la diferencia entre las variedades de satélites: los LEO son de movimiento rápido y están más cerca de la Tierra; sus beneficios incluyen servicio de bajo costo y bajo consumo, pero a menudo solo tienen cobertura intermitente. Los GEO son estacionarios en relación con la Tierra, ofrecen cobertura amplia y constante con latencia más predecible, que usualmente viene con mayor costo y menor eficiencia energética. Sea cual sea el tipo de red seleccionada, ambas ofrecen cobertura casi

ubicua, abriendo un nuevo mundo de posibilidades para el monitoreo y conservación del uso de nuestro recurso natural más preciado: el agua.