IsatM2M - EQUIPOS MARITIMOS DE SEGURIDAD        



I. INTRODUCCIÓN
Los equipos marítimos de seguridad tratados en este artículo son aquellos que se componen básicamente de un equipo de comunicaciones a través del cual se envía o recibe información relativa a la situación del barco. La aparición de sistemas de comunicación vía satélite supuso, en su momento, un gran avance en esta materia al proporcionar una cobertura global para las comunicaciones. En los siguientes capítulos se describe la tecnología que soporta a Inmarsat y se presenta al sistema IsatM2M como una alternativa al servicio C en sistemas de seguridad y control marítimo. En efecto, IsatM2M supone una reducción considerable en la complejidad del diseño y los costes económicos de los equipos en comparación con Inmarsat C.


II. LA RED INMARSAT
Ya en los años 60 la IMO (Internacional Maritime Organization), agencia dependiente de Naciones Unidas, cuya responsabilidad se centra en controlar la seguridad marítima y prevención de la polución marina, descubre en los sistemas satelitales la solución a los problemas de alcances en las comunicaciones marítimas. En 1976 se constituyó la Internacional Maritime Satellite Organization (Inmarsat), que ha sido, y sigue siendo, el referente en materia de comunicaciones y seguridad marítima con sistemas como el GMDSS (Global Marítime Distress and Safety System), que desde 1988 forma parte de la normativa de seguridad definida en SOLAS (International Convention for the Safety of Life at Sea). Desde 1999 todos los buques mercantes están obligados a equiparse con este sistema de seguridad.
La red Inmarsat se compone de una red satelital y una red de estaciones terrenas, también llamadas LES (Land Earth Station), que se encargan de gestionar la red satelital a las redes terrestres. Las estaciones terrenas están preparadas para actuar de forma redundante entre sí con el objetivo de garantizar la disponibilidad del sistema.
La red satelital por su parte se compone de cuatro satélites de órbita geoestacionaria que dividen el globo en cuatro regiones de cobertura solapadas entre sí, como puede verse en la Fig. 1.
 



Figura 1. Mapa de Cobertura Mundial de la red Inmarsat

Las distintas regiones en las que se divide el mapa de cobertura toman su denominación a partir del área oceánica mayormente cubierta, así pues los nombres son Pacific Ocean Region POR (178E), AtlanticOcean West AOR-W (54W), Atlantic Ocean East AOR-E (15’5W) e Indian Ocean RegionIOR (64E). En la Fig. 2 se puede ver una representación de la constelación Inmarsat respecto de la tierra.


Figura 2. Constelación satelital Inmarsat

Los servicios ofrecidos a partir de estos cuatro satélites se dividen en una amplia gama que comprende servicios como Fleet, BGAN, GAN, Inmarsat A, B, C, D, IsatM2M, E, M, mini-M, etc. Cada uno de estos servicios está especializado en la transmisión de voz, vídeo, datos, fax,telex, etc. En la actualidad es posible alcanzar hasta más allá de los 500 Kbps y la constelación satelital se renueva para ponerse a la
altura de los nuevos requerimientos de comunicaciones.


III. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE INMARSAT IsatM2M / D+
Inmarsat IsatM2M  es bi-direccional, permitiendo así la comunicación de órdenes e información en ambos sentidos Tierra-Móvil.
El servicio IsatM2M está diseñado para una baja tasa de transferencia de datos y una alta latencia. El protocolo de comunicaciones se compone de tres canales (Fig. 3), Bulletin Board Channel o canal de asignaciones que se emplea para asignar el slot de transmisión al Terminal, el Forward Traffic Channel (hacia el Terminal) que agrupa el flujo de control y datos, y el Return Traffic Channel (desde el terminal) para envío de mensajes desde el Terminal.


Figura 3. Canales de comunicación de Inmarsat IsatM2M

Existen 8 canales de retorno que son accedidos através del protocolo Slotted ALOHA o ALOHA ranurado. Así pues, cada canales “dividido” en 12 slots de tiempo fijo con un tiempo de slot de 10 segundos,equivalente al tamaño de un mensaje, teniendo en cuenta una velocidad de transmisión (desde el terminal) de 10 bps.


Figura 4. Canales de retorno con su división enslots.

Esta división da como resultado un total de 96 slots de tiempo. Es decir el máximo número de mensajes, en un frame o trama de transmisión de 2 minutos, es de 96 mensajes. De la misma forma, la estación base demodulará hasta un máximo de 8 mensajes simultáneos por slot.



IV. ESTADÍSTICAS SOBRE LOS RETARDOS EN TRANSMISIÓN
De las características indicadas en el punto anterior se deriva un tiempo de trama de 2 minutos. Esto se traduce en una elevada latencia, comparado con otros servicios de comunicaciones pero que no debe ser un inconveniente para aplicaciones típicas de monitorización vía satélite o seguimiento de vehículos.
Desde que un mensaje es insertado en la cola de transmisión hasta que éste es definitivamente transmitido pueden ocurrir varias situaciones que incrementan el tiempo de transmisión por encima del valor del tiempo de trama de 2 minutos, hasta una media de 5’5 minutos en el envío del terminal al satélite. Este resultado se obtiene en base a mediciones reales del servicio teniendo en cuenta la fecha/hora de inserción en la cola de transmisión del terminal y el GatewayTimeStamp o fecha/hora de paso por la estación de tierra (gateway). En la Fig. 5 se puede observar la evolución del tiempo de retardo en mensajes transmitidos desde el terminal. No hay un tiempo constante de transmisión por lo que los mensajes están numerados secuencialmente desde el 1 hasta el 25.885.


Figura 5. Retardos en envío de terminal a LES.

Aunque los puntos se concentran en la zona de 2 a15 minutos, se comprobará en las estadísticas que solo un 25% de los mensajes está en un nivel de retardo superior a 10 minutos. Los puntos dispersos deretardos muy elevados (30,40 y hasta 55 minutos) corresponden consituaciones anómalas a bordo, como pérdida de la visibilidad con el satélite, por acciones humanas u otras incidencias.

Ampliando el gráfico presentado en la Fig. 5, esposible identificar las divisiones por los slots de tiempo descritos en el apartado anterior, en la Fig. 6:


Figura 6. Detalle del tiempo de retardo con ladivisión en slots.

Asimismo, es posible apreciar en la Fig. 6 cómo la mayor concentración de puntos se sitúa en el intervalo de 1 a 3 minutos. Todos estos datos se ratifican en la tabla 1 de percentiles calculados sobre una muestra de más de 25000 mensajes enviados desde terminales actualmente operativos.



V. COMUNICACIÓN ENTRE TIERRA Y MÓVIL
El esquema de comunicaciones entre tierra y móvil es idéntico al del resto de servicios de Inmarsat. El Terminal se comunica con el satélite y éste, a su vez, con la estación terrena. Desde la estación terrena se gestiona el envío y recepción de mensajes hacia y desde el Terminal. En la Fig.7 se representa los elementos del sistema de comunicaciones.


Figura 7. Flujo de comunicaciones entre Terminal y Cliente.

El acceso de un equipo cliente a la pasarela de comunicaciones se realiza a través de TCP/IP con posibilidad de SSL (Secure Sockets Layer) para una mayor seguridad en las comunicaciones.



VI. INTEGRACIÓN DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS CON TERMINALES BASADOS EN INMARSAT IsatM2M
Nuestra solución EX4U IsatM2M es una mini terminal satelital completa que provee una solución eficiente y de bajo costo. Es particulármente útil su utilización en sistemas de control de válvulas, SCADA, microtelemetría y sistemas de seguridad y ubicación vehicular.
La unidad EX4U IsatM2M  incorpora un minitransmisor IsatM2M , un GPS 12 canales y un procesador que controla 2 puertos analógicos/digitales programables. Estas características hacen del IsatM2M una solución única y completa ya que con un solo equipo es posible transmitir datos, verificar posición y controlar sensores.
Una ventaja adicional es que toda la información puede ser enviada a cualquier computador con acceso a internet, proveyendo un control centralizado de múltiples instalaciones.

CARACTERISTICAS IMPORTANTES :
Transmisión programable periódica, en evento o en demanda.
Control simultáneo de 2 puertos analógico/digitales.
Opciones amplias de alimentación: cargadores vehiculares, solares, batería recargable.
Todo ello más un largo etcétera de características adicionales.



VII. REGULACIÓN DE LOS EQUIPOS DE SEGURIDAD MARÍTIMA
Los equipos de seguridad marítima más extendidos son los que precisamente se regulan en las normativas específicas de cada país o a través de la SOLAS. Así pues GMDSS, SSAS y VMS, son los equipos basados en comunicaciones Inmarsat mayormente extendidos. El próposito de estos equipos es la localización y control de buques para servicios de socorro en el caso de GMDSS, lanzamiento de alarmas antipiratería en el caso del SSAS, o el control de la flota pesquera en el caso de VMS.
La normativa que regula estos equipos y su implantación se elaboró ante la necesidad de regular y controlar el acceso y actividad sobre los caladeros, con el fin de evitar la sobre explotación de éstos. A nivel europeo está regulado con el Reglamento (CE) Nº 2371/2002 del Consejo de 20 de diciembre de 2002. Esto se concreta en España con la Orden APA/3660/2003 de 22 de diciembre de 2003 donde básicamente se extiende la obligación de aplicar el sistema de localización a todos los buques pesqueros de eslora total superior a 15 metros. Aunque las especificaciones están concretadas para Inmarsat C se abre la puerta a otros sistemas.

Respecto a SSAS, regulado en la SOLAS XI – 2/6, la situación actual es que hay numerosos productos certificados para este sistema y que están diseñados bajo el sistema Inmarsat IsatM2M. Estos equipos constan básicamente de dos pulsadores de alarma y otro de test, conectados a un terminal de comunicaciones que emitiría un mensaje de alarma, con la posición del barco, en caso de que fuera activado uno de los pulsadores.

Todos los equipos mencionados tienen una normativa que regula su implantación en los distintos tipos de buques. Es por ello que resulta muy conveniente que exista la posibilidad de alternativas técnicamente viables y con un coste de implantación menor que las tradicionalmente basadas en Inmarsat C. En vista de los requerimientos funcionales indicados en cada una de las normativas, no son inconvenientes los principales puntos débiles del servicio Inmarsat IsatM2M, es decir, la baja tasa de transferencia y la elevada latencia, ya que precisamente éste es el modelo de comunicaciones habitualmente empleado con este tipo de sistemas. Además, los equipos basados en Inmarsat IsatM2M presentan una ventaja adicional debido a su alta integración electrónica y es que el nivel de integración es tal que las averías de tipo mecánico o de fallo de componentes son prácticamente nulas.
 
VIII. CONCLUSIONES
Tal y como se ha indicado en el artículo, Inmarsat IsatM2M constituye el servicio óptimo para comunicaciones de baja transferencia de datos, es decir, monitorización y seguimiento remoto de vehículos, presentando, además, unos tiempos de transmisión de la información adecuados a las necesidades. No en vano su uso se extiende rápidamente a muchos sectores (transporte terrestre, gaseoductos, ferroviario, marítimo, etc.) en detrimento de otros sistemas, como GSM o Inmarsat C. Es por ello que Inmarsat IsatM2M se presenta como una alternativa idónea para aplicaciones de seguridad en las que la tasa de transferencia no es elevada.
Este hecho se hace más patente cuando son equipos de obligado equipamiento en buques y que por tanto, deberían tener el menor impacto económico posible.

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