Desde hace algunos años Internet de las cosas (IoT) ha sido una realidad en constante evolución. La posibilidad de que las máquinas (nodos) puedan comunicarse entre sí ha allanado el camino para aplicaciones que prometen tener un impacto profundo en nuestras vidas. Incluyen agricultura inteligente, domótica y comunicación entre vehículos.

Uno de los elementos clave del IoT es la comunicación inalámbrica entre máquinas, conocida como comunicación de máquina a máquina (M2M). A diferencia de las redes móviles como 4G, o redes WiFi, una proporción significativa de las comunicaciones M2M se caracteriza por velocidades de transmisión muy bajas, paquetes de datos muy pequeños y una gran cantidad de dispositivos. Estas características representan un gran desafío en términos de coordinación de redes de telecomunicaciones.

Investigaciones recientes presentan eficientes, algoritmos de baja complejidad para que el Internet de las cosas vía satélite sea cada vez más accesible, gracias a la implementación de esquemas avanzados de acceso aleatorio por satélite. La investigación se desarrolla en un estudio publicado en Revista Internacional de Redes y Comunicaciones por Satélite , de los cuales uno de sus autores es Giuseppe Cocco, investigador del Departamento de Tecnologías de la Información y la Comunicación (DTIC) y del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), junto con investigadores de la Agencia Espacial Europea.

La cantidad de sensores conectados al mismo satélite puede ser extremadamente alta

Supongamos que un cultivo tiene un sensor de humedad conectado a un satélite que transmite información solo cuando la humedad cae por debajo de cierto umbral. Es posible que el sensor no envíe información durante mucho tiempo y, cuando decida hacerlo, la cantidad de datos es muy pequeña (solo unos pocos bits). En este caso, el volumen de datos de control necesarios para establecer una conexión con la red satelital puede exceder la cantidad de datos útiles (carga útil) transmitidos por el sensor.

Aunque esto puede no parecer un problema si se trata de un solo sensor, en el caso de las redes de satélite, el número de sensores conectados a un solo satélite puede ser extremadamente elevado. Aunque cada sensor transmite una pequeña cantidad de datos muy ocasionalmente, el volumen total de tráfico puede ser muy grande. Además, eliminar o reducir la información de control en el tráfico M2M podría provocar que las señales de diferentes sensores interfieran entre sí, lo que podría provocar la pérdida de la información enviada y, en caso de tráfico intenso, incluso hasta un colapso de la red.

En este contexto se entiende cómo la información de control de tráfico M2M es un desperdicio de recursos significativo pero necesario para evitar interferencias, lo que puede llevar a la necesidad de utilizar un ancho de banda más amplio, satélites más grandes y caros o más de ellos, un mayor costo de la comunicación M2M y un impacto negativo en el desarrollo del IoT.

Para resolver este problema, En los últimos años se han desarrollado nuevos sistemas avanzados de acceso aleatorio múltiple que permiten limitar en gran medida la información de control sin afectar el rendimiento de la red. Estos sistemas funcionan de forma tan contraria a la intuición, es decir, en lugar de intentar evitar interferencias, lo aumentan, dejando que cada nodo transmita múltiples copias del mismo mensaje sin saber si alguien más está transmitiendo al mismo tiempo.

"El truco está en cómo el receptor aprovecha esta interferencia para limpiar la señal recibida, extraer información útil de él, "explica Cocco." Para tener una idea de cómo funcionan estos sistemas, puedes pensar en cómo te comes una alcachofa:cada vez que quitas una hoja te comes la buena parte, pero las hojas que están abajo también se sueltan, por lo que hay al menos una hoja nueva que se puede quitar cada vez, ", añade el coautor del artículo.

Varios artículos en revistas científicas internacionales han confirmado que el acceso múltiple aleatorio basado en la transmisión de múltiples copias de cada mensaje es muy prometedor. Sin embargo, estos estudios utilizan simplificaciones (necesarias para trabajar de forma más sencilla con ecuaciones y simulaciones) que no permiten evaluar el rendimiento de estos sistemas en un entorno real, explican los autores del estudio.

"Nuestra contribución va más allá de estas simplificaciones. Hemos estudiado el impacto en todo el sistema de varios elementos presentes en sistemas reales (como imperfecciones en la electrónica de bajo costo que son típicas de muchos nodos de IoT) y hemos desarrollado algoritmos que ayudan a fortalecer el sistema contra ellos. Por lo tanto, Hemos realizado un esfuerzo particular para desarrollar algoritmos que sean a la vez eficientes y de baja complejidad, para que IoT vía satélite sea cada vez más eficiente y accesible para todos, "concluye Cocco.