Por qué los dispositivos con seguimiento de posición necesitan una conexión a internet

En unos pocos meses se completará el sistema europeo de navegación por satélite Galileo. Muchos dispositivos con funciones de seguimiento de posición ya lo soportan. Aun así, sus fabricantes deben esforzarse en implementar un acceso por el aire (over-the-air), ya que es la única manera en la que la selección del satélite se puede ajustar en función de las necesidades – algo que puede convertirse en un factor crítico.
Galileo se diferencia de los sistemas GPS (Estados Unidos) y Glonass (Rusia) en que – al igual que el sistema Beidou (China) – no es militar, sino civil. La Unión Europea inició el proyecto con el objetivo de tener acceso a un sistema de navegación independiente en caso de conflicto de intereses con esas naciones. Galileo está disponible para todo aquel que quiera utilizarlo desde 2016, con la previsión de un total de 30 satélites en órbita a finales de 2019. Más de 700 millones de dispositivos – en su mayoría smartphones – ya hacen uso del sistema global de navegación por satélite (GNSS) europeo. Su principal ventaja reside en que los dispositivos que emplean múltiples sistemas simultáneamente tienen a su disposición varios satélites. Si un terminal usa GPS, cuenta con 24 satélites GPS – 12 por hemisferio – a su disposición. Al añadir Galileo a la ecuación, los terminales ahora disponen de 46 fuentes de señal (24 satélites GPS y 22 satélites Galileo), pudiendo seleccionar la constelación ideal para el cálculo de la posición en cualquier momento.
Esto también permite que los receptores tengan resultados útiles en menos tiempo (esto es, disminuye el Time to First Fix o TTFF). Para este fin, los ingenieros y los científicos de todos los GNSS han estado colaborando estrechamente, como revelaron los asistentes al seminario Galileo de Rutronik. Durante una gira del Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC), los especialistas explicaron que esta cooperación resulta esencial porque cada GNSS utiliza diferentes puntos de referencia para sus sistemas de coordenadas. Si no se alinearan continuamente entre ellos, Galileo detectaría una posición y un tiempo diferentes a los de GPS, Glonass y Beidou. Sólo ésta comparación permite unificar todos los GNSS según los requisitos.
Galileo ofrece resultados más rápidos y precisos
Otra ventaja de Galileo consiste en que proporciona una precisión mucho mayor, con variaciones de alrededor de un metro. Con GPS, esta distancia puede llegar a los cinco metros y no es raro que los otros sistemas sean más “imprecisos”. La precisión de la posición también queda determinada actualmente por la elección de los satélites – un ángulo lo más amplio posible ayuda a aumentar la precisión. Pero a la hora de dar prioridad a los satélites hay otros factores importantes, incluyendo la fuerza de señal, el estado de los propios satélites y el riesgo de confusión con una señal reflejada (efecto multi trayectoria – multi-path).
GNSS diferencial para detección de posición desde el primer centímetro
Sin embargo, para los requisitos de elevada precisión como el uso de pesticidas en agricultura, la precisión alcanzable de este modo no es suficiente y, por ello, se recomienda emplear GNSS diferencial (DGNSS) en estas aplicaciones. Usa un punto de referencia con una posición conocida – como la de la zona de cultivo – aparte de la posición a detectar – como la del tractor. Esto permite determinar las imprecisiones de la medida del sistema con relativa facilidad. El dispositivo de navegación del tractor recibe estos datos inalámbricos inexactos y, después, asume la misma imprecisión para su posición, ajustando en consecuencia los valores de los satélites y logrando así un nivel de precisión cuantificable en centímetros.
Los GNSS abiertos suponen un riesgo de seguridad
La precisión es aparentemente menos importante para los sistemas de navegación a bordo de los vehículos. Si el dispositivo GPS indica que hay que girar en 50 metros, al conductor no le afectará si es en 45 o 55 metros. Los coches autónomos son otro asunto. Una comparación lógica con los sensores de radar y un análisis de las fuentes de video aquí resultan esenciales, en parte por otra razón – GPS, Glonass y Beidou son abiertos y, por lo tanto, no están encriptados. Algo que facilita la recepción y también permite que las señales se pueden alterar sin mucho esfuerzo, Por ejemplo, un receptor podría recibir “sin darse cuenta” señales de detección de posición de un transmisor que está mandando información maliciosa de un satélite falso (fake). Galileo es actualmente el único GNSS disponible que posibilita la autenticación de sus señales y, por ende, impide los ataques.
El uso de GNSS en un modo óptimo y a en prueba a futuro
A la hora de maximizar la velocidad, la precisión y la seguridad, los receptores GNSS tienen que ser capaces de recibir y procesar simultáneamente señales de múltiples sistemas, algo que, por ejemplo, el módulo GNSS SE868-V3 de Telit puede hacer. Si se utiliza con sus parámetros por defecto, siempre aceptará todas las señales GNSS y utilizará la mejor para obtener una posición actualizada. No obstante, hay casos en los que determinados sistemas GNS no deben emplearse en la detección de posición, como en situaciones de guerra, donde un sistema puede ser atacado, cuando se sabe que una señal está alterada (spoofing) o cuando un GNSS está sufriendo un fallo técnico o experimenta un mal funcionamiento por otras razones. Los fabricantes del dispositivo tienen que tomar las acciones apropiadas en todo momento ante estas circunstancias para descartarlas en sistemas relevantes. Las actualizaciones de Firmware Overthe- Air (FOTA) permiten que los receptores se reprogramen durante años (tras la venta), posibilitando, por ejemplo, el uso solamente de Galileo o cualquier combinación de sistemas disponibles.
Para los dispositivos GPS, esto también es muy importante para hacer frente al fenómeno de desajuste semanal (week rollover), que se produce cada 1.024 semanas, momento en el que el GPS reinicia su contador de semanas. Esto puede provocar que algunos dispositivos no puedan determinar correctamente la fecha. Dependiendo de la aplicación, puede hacer que el producto final quede prácticamente inservible. En la Rutronik Technical Engineering Community Platform, el distribuidor informa a sus clientes acerca de cómo el actual firmware para varios chips y módulos está relacionado con el fenómeno week rollover y cómo pueden eliminar este problema, quizá mediante el uso de FOTA: https://rutronik-tec.com/ gps-week-rollover-2019/.
FOTA requiere una conexión a internet
Para utilizar FOTA, los dispositivos deben estar conectados a internet. En función de la aplicación, esto puede ser en forma de una conexión inalámbrica con un router WiFi o una conexión Bluetooth con un smartphone. Sin embargo, muchas aplicaciones con detección de localización integrada necesitarán una conexión dedicada a la red móvil. En Alemania, la nueva NB-IoT ya es lo suficientemente rápida para esta tarea y la cobertura de red pronto se completará. No obstante, para aquellos objetos que se mueven rápidamente, esta tecnología no resulta la elección ideal, ya que el cambio a una celda de red diferente puede suponer un reto técnico. En este caso, LTE-M se convierte en la elección preferible y es una buena opción en otros países por el desarrollo en curso por parte de los proveedores. Las ratios de consumo de energía y transferencia de datos también son superiores.
LTE tradicional es una apuesta segura en cualquier parte, por ejemplo, con categoría 4 o 6. Se eliminan los problemas en los ratios de transferencia de datos y cambios de celda, ya que LTE está diseñada para uso con smartphones y permite la transmisión de contenido multimedia durante un trayecto por carretera. La futura mejora de la cobertura de las redes en Europa no dejará zonas muertas, con Alemania trabajando por la eliminación de áreas sin capacidad de recepción en los términos asignados para las frecuencias 5G. La segunda generación de tecnología móvil, GPRS y EDGE, también serán más fiables en los años venideros. Sólo los estándares UMTS y HSPA (3G) tendrán que desplazar su posición para dejar hueco a las nuevas redes, donde esto no se haya hecho todavía. Y los satélites también tendrán pronto un papel protagonista a la hora de establecer las conexiones a internet. Con la ayuda de los microsatélites en órbita baja, será posible crear nuevas redes como alternativa las redes móviles terrestres.
Podrán eliminar las zonas muertas con mayor rapidez y ofrecerán la recepción donde es técnicamente complejo o económicamente costoso proporcionar LTE o 5G, como por ejemplo, en el mar, en zonas montañosas o en desiertos. Para la telemática y los datos de telemetría, muchas startups ya se encuentran trabajando en el desarrollo de sus propias redes de satélites.