Tesis de Licenciatura
Dominic Richter
2026II
Abstracto
La estandarización de las redes no terrestres (NTN) de la versión 17 del 3GPP permite que los dispositivos IoT de banda estrecha (NB-IoT) estandarizados se comuniquen directamente con constelaciones de satélites, abordando teóricamente la brecha de cobertura celular global del 85%. Sin embargo, tratar estos enlaces satelitales de alta latencia y potencia limitada como equivalentes directos de las redes terrestres introduce importantes ineficiencias en el sistema. Esta tesis presenta un análisis empírico integral del rendimiento de extremo a extremo que compara el NB-IoT terrestre con el NB-NTN de la órbita terrestre geoestacionaria (GEO) utilizando hardware comercial disponible en el mercado. La investigación evalúa sistemáticamente la eficiencia del protocolo, el consumo de energía, la polarización de la antena y los impactos en la movilidad para establecer líneas de base de rendimiento validadas para arquitecturas híbridas de IoT.
Amplias mediciones de campo revelan que la mayor latencia de GEO NTN degrada significativamente los protocolos orientados a la conexión. Por ejemplo, TCP generó una sobrecarga de protocolo del 147 % y experimentó frecuentes tiempos de espera, mientras que el Protocolo de aplicación restringida (CoAP) que opera sobre UDP logró una transmisión confiable sin que se observara pérdida de paquetes en los escenarios evaluados.
El perfil de energía demuestra además importantes costos de energía para la conectividad satelital: mientras que la conexión al enlace NTN consume aproximadamente la misma energía que una conexión terrestre subóptima, las transmisiones de mensajes NTN requieren más de 10 veces la potencia de las transmisiones terrestres NB-IoT. Estas características requieren técnicas de optimización como la compresión de la carga útil o la reducción de la frecuencia de los mensajes.
Además, las evaluaciones ambientales revelan que las condiciones meteorológicas estándar, incluidas la lluvia y la nubosidad, no tienen un impacto mensurable en el desempeño de la NTN. Sin embargo, las campañas de movilidad dinámica exponen una compensación de hardware crítica en la arquitectura de antenas. Si bien las antenas especializadas con polarización circular mejoran el balance del enlace en condiciones de línea de visión, exhiben una confiabilidad reducida en entornos con mucha reflexión, como las áreas urbanas, debido al fenómeno físico de la inversión de polarización. En tales escenarios de trayectorias múltiples, las antenas estándar con polarización lineal demuestran una mayor robustez y confiabilidad funcional.
En general, esta investigación concluye que GEO NB-NTN representa una opción de conectividad viable para sistemas de telemetría de baja potencia implementables globalmente. Al aprovechar los protocolos de aplicaciones sin conexión, minimizar el tamaño de la carga útil y utilizar configuraciones de antena sensibles al contexto, los fabricantes de dispositivos IoT pueden aprovechar de manera efectiva la conectividad satelital estandarizada para la adquisición de datos globales en dispositivos que funcionan con baterías.
Publicado originalmente en theinternetofthings.eu el 8 de marzo de 2026.
Ver fuente original
