Conectividad para drones y sistemas autónomos

Un dron en el aire y un robot autónomo en tierra se enfrentan a un problema que un sensor fijo no tiene: están en movimiento y su conexión debe moverse con ellos. A medida que el activo se desplaza, atraviesa las zonas de cobertura de diferentes antenas de telefonía móvil y, en los límites de cobertura, incluso de redes completamente distintas. Si la conexión no puede seguir ese movimiento, la telemetría se interrumpe, la imagen de vídeo se congela y el operador pierde la visión del activo justo cuando más la necesita. Por tanto, la conectividad para drones no consiste únicamente en disponer de señal, sino en mantener conectado un activo en movimiento mientras cambian el entorno y la cobertura de la red.

Este artículo explica cómo 4G y 5G mantienen conectados los drones y los sistemas autónomos: qué requisitos plantean realmente la telemetría y los enlaces ascendentes de vídeo, por qué el traspaso de red es esencial para cualquier sistema en movimiento y cómo una SIM Multi-Network mantiene activa la conexión cuando cambia la cobertura. El artículo se centra en la capa comercial de conectividad móvil y delimita claramente dónde las autorizaciones regulatorias y los sistemas especializados de Command and Control quedan fuera de esta capa.

Lo que un dron o sistema autónomo necesita de una conexión

Los sistemas autónomos conectados suelen utilizar dos flujos de datos muy distintos a través de una misma conexión. Una conexión adecuada debe ser capaz de soportar ambos de manera fiable:

• Telemetría y control. Un flujo de datos pequeño, constante y extremadamente sensible a la latencia, que incluye la posición, el estado, las lecturas de los sensores y los comandos. El volumen de datos es mínimo, pero una interrupción o un retraso en este flujo representa el tipo de fallo más grave, ya que puede afectar directamente al control y a la seguridad.
• Datos de la carga útil, normalmente vídeo. Un flujo de datos grande y con un elevado consumo de ancho de banda, especialmente cuando se trata de enlaces ascendentes de vídeo de alta resolución o transmisiones en directo. Aquí se concentra la mayor demanda de capacidad. Además, este flujo utiliza la misma conexión que la telemetría crítica.

El equilibrio entre estos dos flujos de datos constituye el núcleo del reto técnico. La conexión debe proteger el pequeño pero crítico flujo de control y, al mismo tiempo, transportar el gran flujo de vídeo que requiere un elevado ancho de banda. Además, debe hacer ambas cosas mientras el activo está en movimiento. Se trata de una exigencia mayor que la de una cámara fija o un sensor estacionario. Por eso, la elección de la solución de conectividad adecuada es especialmente importante para los sistemas autónomos.

El reto principal: mantener la conexión durante el desplazamiento

Un dispositivo estacionario se conecta a una celda móvil y permanece dentro de su alcance. Un activo en movimiento no funciona de esa manera. Mientras un dron vuela o un robot se desplaza, sale del alcance de una antena de telefonía móvil y entra en el de la siguiente. La conexión debe transferirse entre ambas sin interrupciones. Dentro de una única red móvil, las redes están diseñadas precisamente para realizar este traspaso de una celda a otra. Por lo general, este proceso funciona correctamente mientras el activo permanece en una zona con buena cobertura.

El problema más complejo aparece en los límites de la cobertura: allí donde la señal de una red empieza a debilitarse, cerca de una frontera nacional o en las zonas rurales y remotas donde suelen operar los drones y los sistemas autónomos. Un dispositivo vinculado a una sola red no dispone de ninguna alternativa cuando esa red pierde cobertura. No importa que otro operador ofrezca una cobertura excelente en esa ubicación si el dispositivo no puede acceder a ella. Para un activo que se desplaza por terrenos y zonas diferentes, la dependencia de una única red es una de las causas más frecuentes de pérdida de conexión.

La altitud añade una dificultad que no afecta de la misma manera a los dispositivos situados en tierra. Las redes móviles están diseñadas principalmente para prestar servicio a usuarios a nivel del suelo. Por ello, un dron que asciende puede recibir simultáneamente señales de múltiples antenas y experimentar una cobertura muy diferente a la de un dispositivo situado debajo, en tierra. Como consecuencia, la red más adecuada puede variar en cada tramo de la ruta de vuelo. Esta es otra razón por la que una conexión capaz de seleccionar y cambiar entre operadores resulta más apropiada para activos aéreos que una conexión fija vinculada a un único proveedor.

Por qué una SIM Non-Steered Multi-Network es la solución adecuada

Para resolver exactamente este problema se ha desarrollado una SIM Non-Steered Multi-Network capaz de conectarse a la red más potente disponible a lo largo de la ruta y cambiar de operador cuando varía la cobertura, en lugar de quedar vinculada a un único proveedor. Para un activo que atraviesa diferentes zonas de cobertura, esto significa que la conexión sigue la mejor señal disponible en vez de permanecer conectada a una red cuya señal se está debilitando. WeConnect ofrece esta capacidad a través de más de 700 acuerdos con operadores en más de 195 países. De este modo, un dron o sistema autónomo puede utilizar la red más potente disponible, independientemente de su ubicación, y mantener la conexión en lugares donde una SIM de un solo operador la perdería.

Esta ventaja beneficia a ambos flujos de datos. El acceso Multi-Network ofrece a la telemetría crítica la mayor probabilidad posible de mantener una conexión ininterrumpida. Al mismo tiempo, proporciona al enlace ascendente de vídeo acceso a la capacidad disponible a lo largo de la ruta, en lugar de depender únicamente de la capacidad que ofrezca un solo operador en esa ubicación. Para un activo en movimiento, la conectividad resiliente no es una prestación de lujo. Es lo que permite al operador mantener la visibilidad y el contacto con el activo durante toda la misión, desde el despegue hasta el regreso.

Más allá de la línea de visión directa (BVLOS)

Gran parte del valor de los drones surge cuando operan más allá de la línea de visión directa del operador, lo que se conoce como Beyond Visual Line of Sight o BVLOS. Algunos ejemplos son la inspección de una tubería de gran longitud, el estudio de una zona extensa o la entrega en una ubicación lejana. En cuanto un dron vuela fuera de la vista del operador, la conexión de datos se convierte en el único enlace directo con él. Esto aumenta considerablemente las exigencias de fiabilidad. Si se interrumpe el enlace de datos, el operador no puede recurrir al control visual.

Una conectividad fiable y resiliente es, por tanto, un requisito fundamental para las operaciones BVLOS. La conectividad móvil Multi-Network encaja especialmente bien en la capa de conectividad de estas aplicaciones. Sin embargo, es importante delimitar claramente el alcance de esta solución. Las operaciones BVLOS están sometidas a una regulación estricta. La autorización para operar depende de las autoridades aeronáuticas, de procedimientos operativos aprobados y, con frecuencia, de sistemas redundantes de Command and Control que van más allá de una sola SIM. La conectividad descrita aquí respalda estas operaciones, pero no constituye por sí misma una autorización para realizarlas. En aplicaciones realmente críticas, los principios de conectividad de misión crítica incluyen la redundancia y el control centralizado, combinados con todos los requisitos establecidos por el marco regulatorio aplicable.

Los drones y los robots son activos M2M

Un dron o sistema autónomo equipado con una SIM es una máquina que se comunica de forma autónoma. Por ello, constituye una aplicación M2M clásica. Nuestro artículo sobre las SIM M2M explica los principios fundamentales aplicables a cualquier máquina conectada, entre ellos el acceso Multi-Network, la gestión centralizada y el enrutamiento seguro de los datos. La única diferencia es que, en este caso, estos principios se aplican a un activo que se desplaza y que, además, puede volar. Especificar la conectividad de una flota autónoma significa, en la práctica, ampliar una implementación de SIM IoT con requisitos adicionales relacionados con el movimiento y el control de baja latencia. Abordar la conectividad de esta manera evita tener que desarrollar un modelo completamente nuevo para cada plataforma.

Gestión de una flota de activos en movimiento

Un operador que gestiona varios drones o robots se enfrenta al mismo reto que cualquier otra empresa con una flota de activos conectados, pero con el movimiento como factor adicional. La gestión centralizada ofrece una única vista de la conexión de cada activo: cuáles están en línea, dónde se está transmitiendo información, cuántos datos utiliza cada uno y qué conexiones se han interrumpido. Las SIM pueden aprovisionarse antes de una operación y suspenderse una vez finalizada. Los datos también pueden agruparse para toda la flota, de modo que una misión con un consumo intensivo de vídeo utilice el mismo paquete de datos compartido que una misión con poco tráfico de telemetría. Además, cualquier problema de conexión se hace visible de inmediato, en lugar de descubrirse después de la misión. Para un operador que amplía su flota más allá de unas pocas unidades, este control centralizado es lo que permite gestionar eficazmente todos los activos en movimiento.

Con el tiempo, los propios datos de conexión se convierten en un recurso operativo valioso. Cada misión deja un registro de los lugares donde la conexión se mantuvo estable y de aquellos donde surgieron dificultades. Esto permite al operador determinar qué rutas y zonas son fiables y cuáles requieren un enfoque diferente. Con esa información, puede presupuestar y planificar las operaciones con mayor precisión, en lugar de basarse únicamente en suposiciones. En las operaciones autónomas, una conexión perdida puede provocar la cancelación de una misión o el regreso automático del activo. Por tanto, el conocimiento acumulado sobre la cobertura real a lo largo de las rutas recorridas tiene casi tanto valor como la conexión activa durante una misión concreta.

Preguntas frecuentes

¿Qué tipo de tarjeta SIM utilizan los drones para conectarse?

Los drones que se conectan a través de redes móviles utilizan una SIM M2M o IoT. Lo ideal es utilizar una SIM Non-Steered Multi-Network, de modo que el dron pueda conectarse a la red más potente disponible a lo largo de su ruta y no quede vinculado a un único operador. La conexión transporta tanto el pequeño y crítico flujo de telemetría como el enlace ascendente de vídeo, de mayor tamaño.

¿Cómo mantienen los drones la conexión cuando se desplazan entre distintas zonas?

Dentro de una misma red, la conexión se transfiere automáticamente de una celda móvil a la siguiente mientras el dron se desplaza. En los límites de la cobertura, una SIM Non-Steered Multi-Network puede cambiar a la red de otro operador. De este modo, la conexión sigue la señal más potente disponible, en lugar de interrumpirse cuando se debilita la cobertura de una red.

¿Qué conectividad necesitan las operaciones de drones BVLOS?

Fuera de la línea de visión directa, el enlace de datos es la única conexión con el dron. Por ello, debe ser extremadamente fiable y resiliente. La conectividad móvil Multi-Network responde adecuadamente a estos requisitos. Además, las operaciones BVLOS requieren autorizaciones regulatorias, procedimientos aprobados y, con frecuencia, sistemas redundantes de Command and Control. Estos elementos van más allá de la propia conectividad y deben especificarse por separado.

¿Puede una única conexión transportar tanto la telemetría del dron como el vídeo?

Sí, pero el diseño debe proteger la telemetría crítica y, al mismo tiempo, transportar el flujo de vídeo, que requiere un elevado ancho de banda. La telemetría representa una pequeña cantidad de datos sensibles a la latencia, mientras que el vídeo necesita mucha más capacidad. Una conexión Multi-Network resiliente con capacidad suficiente y un diseño que dé prioridad al tráfico de control permiten transportar ambos flujos de forma fiable a través de una única conexión.

Próximos pasos

WeConnect ofrece conectividad para drones y sistemas autónomos mediante SIM Non-Steered Multi-Network y gestión centralizada. La conexión sigue la red más potente disponible mientras el activo se desplaza, admite tanto telemetría como enlaces ascendentes de vídeo y permite visualizar cada unidad desde una única plataforma. Cuéntenos cómo y dónde se utilizan sus sistemas. Evaluaremos la cobertura a lo largo de la ruta, diseñaremos la conectividad en función de la aplicación y señalaremos claramente dónde se requieren autorizaciones regulatorias adicionales. Pónganos a prueba con sus requisitos de conectividad. Recibirá una respuesta personalizada en el plazo de una hora.