¿Son las redes LEO el futuro de las emergencias nacionales?
En resumen:
- Las constelaciones de satélites de órbita terrestre baja (LEO) han sido inmensamente útiles durante las interrupciones de la conectividad nacional, pero las pruebas de su eficacia siguen siendo en gran medida anecdóticas, sin estudios sistemáticos a escala nacional.
- Los investigadores simularon y evaluaron su rendimiento como sistema de reserva para seis naciones y observaron que la capacidad está limitada por las limitaciones del espectro.
- La capacidad de conmutación por error no sólo depende de las limitaciones técnicas, sino también de las opciones de despliegue y de la coordinación entre los gobiernos nacionales y los operadores de satélites, lo que subraya la necesidad de combinar soluciones técnicas y políticas.
Cuando una erupción volcánica submarina dañó el único cable submarino de Tonga en 2022, la nación insular perdió la conectividad casi instantáneamente. Durante semanas, las redes de satélite, incluidas Starlink, Kacific y SES, llenaron el vacío durante el prolongado esfuerzo de reparación.
Situaciones similares se han producido en otros lugares, desde las interrupciones de Ucrania en tiempos de guerra hasta los esfuerzos de restauración en Jamaica tras el huracán Beryl, mostrando cómo se recurre cada vez más a las redes de satélites cuando fallan los sistemas terrestres.
Estos recientes acontecimientos han llevado a los sistemas de satélites al primer plano de la planificación de la resiliencia nacional. Los gobiernos, incluidos los de Italia, Israel, Ghana y Taiwán, así como organizaciones internacionales como la Unión Europea y la OTAN, están explorando cómo las constelaciones de satélites de órbita terrestre baja (LEO) podrían servir de respaldo proactivo para la conectividad nacional.
Aunque las redes LEO han demostrado claramente su eficacia durante los despliegues de emergencia, sigue sin estar claro si su capacidad puede ampliarse para dar apoyo a toda una nación. A diferencia de la infraestructura terrestre, que se ha estudiado y planificado durante décadas, las redes LEO carecen de marcos sistemáticos para evaluar su capacidad durante interrupciones de la conectividad a escala nacional.
Mis colegas y yo intentamos recientemente llenar este vacío estudiando cómo funcionaría una red moderna de satélites LEO como respaldo nacional durante interrupciones a gran escala de la conectividad. Adoptamos una perspectiva nacional porque, a diferencia de los gobiernos locales y los municipios, los gobiernos nacionales pueden influir en el funcionamiento de las redes de satélites mediante la concesión de licencias y la regulación del espectro.
Utilizamos las interrupciones de los cables submarinos como punto de referencia para la planificación de la capacidad. Los cables submarinos son una referencia natural, ya que transportan una fracción sustancial del tráfico de Internet de una nación, por lo que su fallo proporciona una línea de base concreta para medir cuánta capacidad se pierde.
Basamos este análisis en seis naciones con interrupciones recientes de cables submarinos, que abarcan distintos tamaños, geografías y características demográficas e infraestructurales: Ghana, Haití, Lituania, Sudáfrica, Tonga y el Reino Unido.
El tamaño de la nación importa
Nuestro análisis reveló que las redes LEO sólo pueden reemplazar una pequeña fracción de la capacidad perdida durante las interrupciones de los cables submarinos en estas seis naciones, cuatro de las cuales recuperaron menos del 15% de la que experimentaron las recientes interrupciones de los cables submarinos, abarcando diversas capacidades. Esta limitación no se limita únicamente a los despliegues actuales, sino que también persiste cuando simulamos constelaciones sustancialmente mayores, lo que indica que el número de satélites no suele ser el principal cuello de botella.
En la práctica, la capacidad de conmutación por error está fuertemente condicionada por el área geográfica de una nación: las naciones más pequeñas agotan el espectro disponible con los despliegues actuales, mientras que las naciones más grandes agotan los satélites disponibles para darles servicio. Añadir más satélites produce ganancias iniciales, pero estas ganancias se estabilizan rápidamente a medida que dominan las limitaciones de espectro.
Al igual que el despliegue de terminales y la gestión del espectro
Esta capacidad limitada depende además de cómo se despliegan los terminales de usuario (a menudo por parte del gobierno nacional) y de cómo los operadores de satélites gestionan el espectro asignado durante la interrupción. Cuando el despliegue de terminales y la gestión del espectro están desalineados, la capacidad de la red se infrautiliza. Por el contrario, la coordinación proactiva puede casi duplicar la capacidad de conmutación por error en comparación con un despliegue no planificado.
Impacto más allá de las fronteras nacionales
Dado que las redes LEO funcionan como una infraestructura compartida a nivel mundial, el tráfico de conmutación por error de una nación puede afectar significativamente al rendimiento de la red mucho más allá de las fronteras nacionales. Por ejemplo, la figura 1 ilustra que cuando Gran Bretaña depende de las redes LEO para la conmutación por error, la carga resultante puede reducir la capacidad disponible en toda Europa, incluyendo la forma en que los operadores de satélites gestionan el espectro asignado a regiones tan distantes como Mongolia. Esto pone de relieve que las redes LEO funcionan como un recurso global compartido y que una conmutación por error eficaz requiere una coordinación política internacional.
Simule y visualice por sí mismo
En conjunto, estos resultados demuestran cómo los gobiernos y los operadores pueden planificar y coordinarse para mejorar en gran medida la eficacia de las redes LEO a la hora de respaldar la conmutación por error en caso de emergencia a escala nacional. Para los lectores interesados en un tratamiento más profundo de estas cuestiones, hemos publicado dos documentos complementarios en los que se debaten los análisis políticos y técnicos.
También publicamos CosmoSim como simulador de código abierto y proporcionamos una aplicación web interactiva para visualizar la capacidad de conmutación por error detallada geográficamente para las seis naciones.
Vaibhav Bhosale es estudiante de último curso de doctorado en Informática en el Instituto de Tecnología de Georgia.
Las opiniones expresadas por los autores de este blog son suyas y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la Internet Society.