SDRs para pequeños satélites: soluciones preconfiguradas vs. personalizadas
2 de mayo de 2022
Cada vez son más las misiones que necesitan contar con una solución de Radio Definida por Software (SDR). ¿Tu empresa trabaja en la puesta en órbita de un CubeSat (o una constelación) con el objetivo de captar, procesar y enviar datos? Si la respuesta es sí, tu proyecto se podría beneficiar de las funcionalidades que ofrece una SDR para pequeños satélites.
La posibilidad de contar con una SDR reconfigurable en órbita encaja a la perfección con misiones que requieren sistemas de comunicaciones flexibles y que tienen necesidades específicas en relación a bandas de frecuencia, protocolo, modulación y velocidad de transmisión de datos.
Antes de escoger la SDR y los diferentes subsistemas que llevará tu pequeño satélite, debes tener claro qué tipo de configuración quieres para tu software y las diferencias entre soluciones preconfiguradas vs. personalizadas.
Si eliges un software a medida, necesitarás una SDR que te permita una de estas dos opciones:
- Desarrollar de forma interna tu propia solución.
- Confiar en las capacidades de tu proveedor para ajustar el software a tus requisitos.
En cualquiera de esos dos casos, se trata de poder adaptarse a las necesidades de protocolo y modulación de la misión, personalizar la implementación de los diagramas de control y acceder a la potencia de cálculo del procesador Zynq y del FPGA (Field Programmable Gate Array).
En cambio, existen SDR preconfiguradas que ya incorporan aplicaciones 100% preparadas para proporcionar un determinado servicio desde el espacio. Este tipo de opciones ya están desarrolladas, probadas con éxito en órbita y preparadas para ser integradas en tiempo récord en cualquier misión, con el ahorro de tiempo que eso supone en cuanto a desarrollo, integración y tests.
Esta pequeña explicación es solo un adelanto de las diferencias que puedes encontrar entre las distintas opciones de SDR para pequeños satélites. A lo largo de este post, responderemos a algunas preguntas frecuentas, explicaremos qué solución es la más adecuada para cada momento y qué factores influyen en esa elección.
¿Qué tipos de misiones con CubeSats dependen de la configuración del software?
Existen infinitas posibilidades para el desarrollo de misiones en el espacio, con diferentes objetivos y requisitos. Como no hay ninguna misión exactamente igual a otra, es complicado catalogarlas para saber qué tipo de necesidades encajan más con el desarrollo de soluciones customizadas de SDR para pequeños satélites. Podríamos hablar de múltiples matices que influyen en esa decisión.
Aun así, vamos a englobar las misiones en dos grandes áreas: las que requieren una alta personalización por sus características y las que emplean estándares habituales que permiten el uso de aplicaciones preconfiguradas.
- Las misiones que requieren de desarrollos a medida suelen tener un alto nivel de especialización. Dentro de este mismo grupo, se encuentran:
- Misiones que precisan de nuevos desarrollos de software.
- Misiones que quieren actualizar o crear nuevas aplicaciones no vistas anteriormente en el mercado.
- Las misiones con aplicaciones preconfiguradas suelen confiar en estándares que no necesitan de adaptaciones o configuraciones a medida, por ejemplo:
- Misiones para comunicaciones de alta tasa de datos, como DVB-S2 (Digital Video Broadcasting by Satellite), que permiten la transmisión de grandes archivos o la bajada de datos a alta velocidad.
- Misiones de recopilación de información en sectores como el aéreo o el marítimo, con aplicaciones para AIS, ADS-B, etc.
- Misiones de comunicaciones IoT.
- Misiones de monitorización del espectro (SIGINT).
SDR preconfigurada vs. personalizada: ¿qué opción es más asequible?
Un aspecto fundamental para decidirse a llevar a cabo una misión en el espacio es su viabilidad económica. En esta cuestión entran en juego muchos factores, pero sí que se pueden establecer unos parámetros para escoger entre una u otra opción.
Como respuesta rápida, la manera más rápida y asequible para avanzar en tu proyecto, sin duda, es contar con un proveedor de calidad que te proporcione una aplicación ya preconfigurada acorde con el objetivo de tu misión.
En aquellas situaciones donde es más importante ganar experiencia de desarrollo (por ejemplo, en proyectos educativos) o buscar soluciones que actualmente no están disponibles en el mercado, seguramente sea atractiva la idea de una solución customizada que permita aprovechar al máximo todas esas posibilidades.
¿Cuáles son las principales características técnicas para configurar una SDR?
Podríamos discutir durante horas sobre aspectos técnicos asociados a la configuración de SDR para pequeños satélites, pero lo que está claro es que en función de la elección entre una carga útil preconfigurada o personalizada, la integración y la implementación van a ser diferentes.
Por una parte, una solución personalizada utilizará un kit de desarrollo de software (SDK) o sistemas embebidos de Linux con aplicaciones de código abierto que permiten la adaptación del software a las necesidades específicas de cada misión.
Por su parte, las cargas útiles preconfiguradas vienen con aplicaciones ya integradas y listas para volar. Son soluciones bien delimitadas y definidas para distintos servicios y necesidades, que ofrecen soporte postventa y para las que no es necesario realizar configuraciones especiales.
Estudio y análisis de una SDR – Alén Space.
¿Cuánto tiempo se tarda en configurar tu propia aplicación SDR?
Como hemos mencionado, si necesitas una SDR para pequeños satélites y buscas inmediatez, las soluciones de software ya preconfiguradas te permitirán avanzar más rápido en fases para las que de otra forma tendrías que asignar tiempo y recursos.
En el caso de que tu equipo técnico o tu proveedor tengan que afrontar una solución a medida, hay algunos factores que van a influir directamente en el tiempo de desarrollo de la SDR, como los siguientes:
- La experiencia del equipo encargado del desarrollo.
- El nivel de complejidad de la aplicación, que podría incluso implicar la creación de nuevos protocolos.
- La integración y realización de pruebas antes del lanzamiento del satélite.
- La necesidad de probar la aplicación en el espacio y de dedicar más tiempo a asegurarse de que todo funciona de forma correcta durante la fase LEOP (Launch and Early Orbit Phase).
¿Qué nivel de dificultad tiene la integración de una SDR con plataformas de pequeños satélites?
Un apartado importante es la integración de la SDR con la plataforma de tus CubeSats. Para los casos en los que el equipo técnico vaya a desarrollar una aplicación propia a medida, siempre será necesario dedicar más esfuerzos a la realización de pruebas que garanticen que la carga útil funciona de forma correcta con otros subsistemas.
En las plataformas preconfiguradas, ya existe una garantía de que todos los subsistemas son compatibles y se comunican correctamente entre sí. Por algo hablamos de una solución plug-and-play, ya que la integración es casi instantánea.
¿Por qué TREVO y TOTEM SDR pueden ser una solución?
Después de haber visto cómo afecta la elección entre una radio definida por software a medida o preconfigurada, así como su integración con otros subsistemas, es el momento de entender mejor qué factores tener en cuenta a la hora de elegir SDR para pequeños satélites.
A cualquier SDR se le presupone que puede proporcionar distintas aplicaciones en diferentes frecuencias y anchos de banda. Por ejemplo, las soluciones SDR de Alén Space, bajo las marcas comerciales TREVO y TOTEM, permiten el desarrollo de aplicaciones en un rango de frecuencias de 70 MHz a 6 GHz, con un ancho de banda de hasta 56 MHz y la capacidad de integrar interfaces para diferentes bandas de frecuencia: UHF, VHF, banda S y banda L.
Todo ello con la capacidad de hacer reconfiguraciones en vuelo de forma remota, una amplia herencia de vuelo con una tasa de éxito de un 100%, una herramienta SDK que incluye formación y soporte, y la posibilidad de implementar algoritmos directamente en la FPGA o integrar archivos GNU Radio.
Estas características consolidan a Alén Space como una empresa ya establecida en el mercado de las comunicaciones, con años de experiencia en el desarrollo de cargas útiles para comunicaciones y recopilación de información.
Si buscas información más específica sobre cómo elegir un SDR para pequeños satélites, te invitamos a descargar las especificaciones técnicas de TREVO y TOTEM y a enviar tus consultas a nuestro equipo de ingeniería.