Evolución de los sistemas de gestión de carga de pago para satélites de comunicaciones: nuevos retos

Durante los últimos años, estamos viviendo una revolución imparable en el mercado de las telecomunicaciones por satélite. Esto se debe, principalmente, al cambio de paradigma que supone el desarrollo de satélites con cargas de pago definidas por software, o incluso completamente digitales. Estos nuevos satélites nos permiten la provisión de servicios y necesidades nunca imaginados hasta ahora. En esencia, podríamos decir que estamos ante la evolución de las cargas de pago, tradicionalmente entendidas como hardware diseñado ad hoc para una misión determinada, hacia soluciones genéricas y reconfigurables basadas en software.

Pero, ¿cómo hemos llegado hasta aquí? Hasta hace pocos años, los satélites de comunicaciones embarcaban cargas de pago basadas en componentes analógicos, tales como receptores, conversores de frecuencia o amplificadores, interconectados a través de conmutadores, y que conformaban complejos circuitos basados en anillos de redundancia. Así pues, un pequeño subconjunto de estos componentes se dedicaba a unidades de repuesto, de forma que cuando las unidades nominales presentaban alguna anomalía, se debía reconfigurar el circuito para utilizar estas unidades redundantes. Encontrar una conectividad alternativa válida, desde las antenas de subida hasta las de bajada, una vez que, tanto la primera como la segunda opciones predefinidas por el fabricante fallaban, era una tarea realizada manualmente, que se antojaba en ocasiones, ardua y larga. Además, durante la primera ejecución de esta búsqueda manual, algún servicio se veía interrumpido, con las consecuencias que ello conllevaba. Por ello, en 2007, GMV se planteó si se podría automatizar este tipo de operaciones, minimizando así las interrupciones de los servicios. Así pues, la primera incursión en esta área fue la implementación de una herramienta provista de algoritmos desarrollados en Prolog, capaz de encontrar todas estas conectividades alternativas, en pocos segundos. Esta herramienta marcaría un antes y un después en las operaciones de nuestros clientes.

Con el tiempo, se fueron desarrollando tecnologías que permitirían evolucionar las cargas de pago tradicionales en versiones reconfigurables, cada vez en mayor grado, con el fin de adaptarse a una demanda, cada vez menos predecible. Los primeros proyectos no conseguían ser rentables, pues las tecnologías no habían adquirido la suficiente madurez. Sin embargo, ya en 2021, el operador Eutelsat lanza Quantum, el primer satélite comercial completamente controlado por software, y capaz de proveer a sus usuarios finales con el control de su carga de pago, como un mero servicio (payload-as-a-service). Este satélite lleva embarcada una antena provista con numerosos elementos radiantes, alimentados por una compleja red controlable vía software. Por ello, se puede modificar con enorme grado de flexibilidad la huella de cobertura de sus haces, permitiendo dar servicio a regiones específicas, con un control eficiente de la potencia utilizada. Gracias a la estrecha relación con Eutelsat, GMV consigue ser quien implemente la herramienta capaz de explotar al máximo las posibilidades que ofrece la carga de pago del Quantum.

En esta línea, la evolución lógica hacia la flexibilidad prácticamente ilimitada, pasa por la digitalización de las cargas de pago, y esto es algo que los operadores tienen muy claro. Por ello, a su vez, los fabricantes de satélites están incluyendo en sus portfolios satélites digitales. Estos nuevos satélites conllevan la sustitución de ciertos componentes tradicionalmente analógicos, por un procesador digital transparente. Por ello, es necesario que las señales analógicas sean adecuadamente digitalizadas abordo, permitiendo al procesador inimaginables posibilidades de conectividad. Además, una vez las señales son digitales, se pueden realizar procesamientos adicionales, tanto para regenerar las propias señales, como para geo-localizar o mitigar interferencias.

La principal propuesta de valor de las cargas de pago digitales es que nos ofrecen la posibilidad de aprovechar todo el potencial de los satélites en múltiples misiones, con requisitos completamente diferentes, y bajo demanda, lo que no tiene precedente en el contexto de las comunicaciones por satélite. Además, si tenemos en cuenta los últimos avances en tecnologías de comunicaciones, tales como 5G o 6G, los usuarios cada vez demandan más servicios en tiempo real, con requisitos que cambian de forma dinámica, y esperando una resiliencia 24/7. Por tanto, es lógico pensar que la gestión óptima de todos estos recursos sea inabordable de forma manual. Es por ello que los sistemas encargados de gestionar estas cargas de pago, así como los recursos, necesitan coexistir con tecnologías como la Inteligencia Artificial o el Aprendizaje Automático, con el fin de evolucionar hacia las operaciones desatendidas o automáticas.

Por lo tanto, podemos decir que los satélites digitales son, sin lugar a dudas, el futuro. Por ello, desde GMV estamos apostando por ellos, trabajando de forma conjunta con los clientes, participando en proyectos de I+D, y disfrutando de la carrera por el liderazgo del software que maximice la capacidad de estos satélites. En esta línea nace ATRIA (AI-Powered Ground Segment Control for Flexible Payloads), proyecto europeo en el marco del Horizonte 2020, y liderado por GMV. Consiste en evolucionar los sistemas actuales de control de carga de pago, proveyéndolos de módulos basados en algoritmos de Inteligencia Artificial, entrenados a partir de datos operacionales o de sistemas externos. El propósito del sistema es abordar de forma óptima problemas como la diversidad y enrutamiento de gateways, o la predicción de demanda y el análisis de correlación de éstas.

Los problemas citados anteriormente llevan a la reflexión sobre cómo gestionar de forma óptima los recursos, tanto del segmento espacio, como del terreno. Y es que el orden de magnitud del número de servicios que puede proveer un satélite digital excede del de un satélite tradicional. Esto conlleva la necesidad de un cambio de paradigma en la asignación de recursos, evolucionando hacia una aproximación en la que los recursos se puedan liberar cuando no se exploten de forma continua, para que diversos servicios –y operadores– puedan tener acceso a los mismos, pero no simultáneamente. De este modo, se tendería hacia un aprovechamiento más eficiente de los recursos, proveyendo capacidad de desplegar más servicios.

En definitiva, y ante el horizonte que inexorablemente se abre con los nuevos satélites digitales, se pone de manifiesto que las herramientas encargadas de gestionar los recursos y las cargas de pago deben evolucionar hacia sistemas end-to-end, potenciados con inteligencias artificiales y basados en operaciones automáticas.

Autor: Leticia Alonso