[en] In the last years, IoT communications networks have improved significantly, both in terms of coverage and in terms of efficiency and performance. Although these improvements are very relevant, they do not cover the entire world territory. Very isolated areas of the world, such as the poles or mountainous areas that are difficult to access, do not have this type of data coverage, as the terrain characteristics limit the access of IoT devices in these environments. Currently, existing solutions are focused on satellite communications that, although they allow communication in these scenarios, have a very high economic cost. On the other hand, a possible solution would be the use of HF communications. Thanks to this type of communication, speeds of up to 100 kbps can be achieved, according to standards and previous research. One of the applications of HF communications is communication through the ionosphere. This type of link provides ideal characteristics for long distance communications. In the last four years, the research group on Internet technologies (GRITS) at the La Salle School of Engineering (Ramon Llull University), has focused on ionospheric communications and, especially, on NVIS technology (Near Vertical Incidence Skywave). In particular, it has focused on communications with the Juan Carlos I Antarctic Base. This type of HF communication offers ideal characteristics for long-range remote communications, with a radius of up to 350 km and without the need for direct vision between the different transceivers. The purpose of this thesis is to define the best NVIS technology communications scenario for an IoT coverage network in remote environments. One of the main goals is to decrease the power consumption of remote devices. This will provide long range communication and maximize battery life for these types of devices, a major factor for IoT communications. In addition, the proposed solution attempts to mitigate the economic over-cost that would be involved in using satellites as a means of communication, by adapting the development of the technology to low-cost devices. As a main improvement factor, this thesis focuses on the definition of a physical layer adapted to the NVIS communication environment. In order to optimize this link, the main characteristics of a multipath wireless environment, the Doppler Shift, Doppler and Delay Spread, are studied, allowing the definition of the most adapted frame times for this channel. Furthermore, the characteristics of QAM, PSK and FSK modulations (from order 2 to 32) in very low power transmissions (from 0.5 W to 25 W) and in a multipath environment are compared. This analysis will allow to define the best communication frame, establishing the physical layer for NVIS communications in remote environments. Finally, and in order to demonstrate the viability of the technology developed in an industrial environment, a process of knowledge transfer from the academic world to the business world is defined and implemented. The different markets where this type of communications could be integrated are studied, and a value proposal for the remote communications market is defined, all with the aim of reaching a conclusion on both the economic viability and the need for the technology for a non-military use scenario.

[es] En los últimos años, las redes de comunicaciones IoT han mejorado significativamente, tanto con respecto a la cobertura como a la eficiencia y el rendimiento. Aunque estas mejoras son muy relevantes, no cubren la totalidad del territorio mundial. Zonas muy aisladas del mundo, como los polos o zonas montañosas de difícil acceso, no disponen de este tipo de cobertura de datos, ya que las características del terreno limitan el acceso de los dispositivos IoT en estos entornos. Actualmente, las soluciones existentes se centran en las comunicaciones por satélite que, si bien permiten la comunicación en estos escenarios, tienen un coste económico muy elevado. Por otra parte, una posible solución sería el uso de comunicaciones HF. Gracias a este tipo de comunicación se pueden alcanzar velocidades de hasta 100 kbps, según los estándares e investigaciones previas. Una de las aplicaciones de las comunicaciones HF es la comunicación a través de la ionosfera. Este tipo de enlaces proporcionan unas características ideales para las comunicaciones a larga distancia. En los últimos cuatro años, el grupo de investigación en tecnologías de Internet (GRITS) de la Escuela de Ingeniería de La Salle (Universidad Ramon Llull), se ha centrado en las comunicaciones ionosféricas y, especialmente, en la tecnología NVIS (Near vertical incidence skywave). En particular, ha puesto su foco en las comunicaciones con la Base Antártica Juan Carlos I. Este tipo de comunicación HF ofrece unas características ideales para las comunicaciones remotas de largo alcance, con un radio de hasta 350 km y sin necesidad de visión directa entre los diferentes transceptores. El objetivo de esta tesis es definir el mejor escenario de comunicaciones con tecnología NVIS para una red de cobertura IoT en entornos remotos. Una de las principales metas es la disminución del consumo en potencia de los dispositivos remotos. Esto proporcionará una comunicación de largo alcance y maximizará el tiempo de vida de la batería para este tipo de dispositivos, un factor primordial para comunicaciones IoT. Además, la solución propuesta intenta mitigar el sobrecoste económico que implicaría el uso de los satélites como medio de comunicación, adaptando el desarrollo de la tecnología a dispositivos de bajo coste. Como factor principal de mejora, esta tesis se centra en la definición de una capa física adaptada al entorno de comunicación NVIS. Para optimizar este enlace, se estudian las principales características de un entorno wireless multitrayecto, el Doppler Shift, Doppler y Delay Spread, lo cual permite definir los tiempos de trama más adaptados a este canal. Por otra parte, se comparan las características de las modulaciones QAM, PSK y FSK (de orden 2 a 32) en transmisiones de muy baja potencia (de 0,5 W a 25 W) y en un entorno multitrayecto. Este análisis permitirá definir la mejor trama de comunicación, estableciendo la capa física para comunicaciones NVIS en entornos remotos. Finalmente, y para demostrar la viabilidad de la tecnología desarrollada en un entorno industrial, se define e implementa un proceso de transferencia de conocimientos del mundo académico al mundo empresarial. Se estudian los diferentes mercados donde se podrían integrar este tipo de comunicaciones, y se define una propuesta de valor para el mercado de las comunicaciones remotas, todo ello con el fin de llegar a una conclusión tanto de viabilidad económica como de necesidad de la tecnología para un escenario de uso civil.