As cidades intelixentes interconectadas traen consigo fermosos soños. Nestas cidades, as tecnoloxías dixitais entrelazan múltiples funcións cívicas únicas para mellorar a eficiencia operativa e a intelixencia. Estímase que para 2050, o 70 % da poboación mundial vivirá en cidades intelixentes, onde a vida será saudable, feliz e segura. Fundamentalmente, promete ser ecolóxica, o último triunfo da humanidade contra a destrución do planeta.
Pero as cidades intelixentes requiren moito esforzo. As novas tecnoloxías son caras, os gobernos locais teñen restricións e a política cambia cara a ciclos electorais curtos, o que dificulta a consecución dun modelo de despregamento tecnolóxico centralizado altamente operativo e financeiramente eficiente que se reutilice en áreas urbanas a nivel mundial ou nacional. De feito, a maioría das principais cidades intelixentes que aparecen nos titulares son en realidade só unha colección de diferentes experimentos tecnolóxicos e proxectos paralelos rexionais, con poucas posibilidades de expansión.
Vexamos os colectores de lixo e os aparcadoiros, que son intelixentes con sensores e análises. Neste contexto, o retorno do investimento (ROI) é difícil de calcular e estandarizar, especialmente cando as axencias gobernamentais están tan fragmentadas (entre axencias públicas e servizos privados, así como entre vilas, cidades, rexións e países). Observemos a monitorización da calidade do aire. Como é doado calcular o impacto do aire limpo nos servizos sanitarios dunha cidade? Loxicamente, as cidades intelixentes son difíciles de implementar, pero tamén difíciles de negar.
Non obstante, hai un raio de luz na néboa do cambio dixital. A iluminación pública en todos os servizos municipais proporciona unha plataforma para que as cidades adquiran funcións intelixentes e combinen múltiples aplicacións por primeira vez. Observemos os diversos proxectos de iluminación pública intelixente que se están a implementar en San Diego, nos Estados Unidos, e en Copenhague, en Dinamarca, e o seu número está a aumentar. Estes proxectos combinan conxuntos de sensores con unidades de hardware modulares fixadas a postes de luz para permitir o control remoto da propia iluminación e para executar outras funcións, como contadores de tráfico, monitores da calidade do aire e mesmo detectores de armas.
Desde a altura do poste de luz, as cidades comezaron a abordar a "habitabilidade" da cidade na rúa, incluíndo o fluxo de tráfico e a mobilidade, o ruído e a contaminación atmosférica, e as novas oportunidades de negocio. Mesmo os sensores de aparcamento, tradicionalmente soterrados en aparcadoiros, pódense conectar de forma económica e eficiente á infraestrutura de iluminación. De súpeto, pódense conectar en rede e optimizar cidades enteiras sen escavar rúas, alugar espazo ou resolver problemas informáticos abstractos sobre unha vida máis saudable e rúas máis seguras.
Isto funciona porque, na súa maior parte, as solucións de iluminación intelixente non se calculan inicialmente cunha aposta polo aforro derivado das solucións intelixentes. Pola contra, a viabilidade da revolución dixital urbana é unha consecuencia accidental do desenvolvemento simultáneo da iluminación.
O aforro de enerxía que se obtén ao substituír as lámpadas incandescentes por iluminación LED de estado sólido, xunto coas fontes de alimentación dispoñibles e unha ampla infraestrutura de iluminación, fan que as cidades intelixentes sexan viables.
O ritmo da conversión a LED xa é estable e a iluminación intelixente está en auxe. Segundo Northeast Group, un analista de infraestruturas intelixentes, arredor do 90 % dos 363 millóns de farolas do mundo estarán iluminadas con LED en 2027. Un terzo delas tamén executará aplicacións intelixentes, unha tendencia que comezou hai uns anos. Ata que se publiquen fondos e planos substanciais, a iluminación pública é a máis axeitada como infraestrutura de rede para diversas tecnoloxías dixitais en cidades intelixentes a grande escala.
Aforrar custos de LED
Segundo as regras xerais propostas polos fabricantes de iluminación e sensores, a iluminación intelixente pode reducir os custos administrativos e de mantemento relacionados coa infraestrutura entre un 50 e un 70 por cento. Pero a maior parte deses aforros (arredor do 50 por cento, suficiente para marcar a diferenza) poderían conseguirse simplemente cambiando a lámpadas LED de baixo consumo. O resto do aforro provén da conexión e o control dos iluminadores e da transmisión de información intelixente sobre o seu funcionamento a través da rede de iluminación.
Os axustes e as observacións centralizadas por si soas poden reducir significativamente os custos de mantemento. Hai moitas maneiras e compleméntanse entre si: programación, control estacional e axuste de tempo; diagnóstico de avarías e redución da asistencia dos camións de mantemento. O impacto aumenta co tamaño da rede de iluminación e refluxe ao caso inicial de retorno do investimento. O mercado di que esta estratexia pode amortizarse en aproximadamente cinco anos e ten o potencial de amortizarse en menos tempo incorporando conceptos de cidade intelixente "máis brandos", como os que con sensores de aparcamento, monitores de tráfico, control da calidade do aire e detectores de armas.
Guidehouse Insights, un analista de mercado, fai un seguimento de máis de 200 cidades para avaliar o ritmo do cambio; afirma que unha cuarta parte das cidades están a implementar esquemas de iluminación intelixente. As vendas de sistemas intelixentes están a dispararse. ABI Research calcula que os ingresos globais multiplicaranse por dez ata os 1.700 millóns de dólares en 2026. O "momento lámpada" da Terra é así: a infraestrutura de iluminación pública, que está estreitamente relacionada coas actividades humanas, é o camiño a seguir como plataforma para as cidades intelixentes nun contexto máis amplo. Xa en 2022, máis de dous terzos das novas instalacións de iluminación pública estarán vinculadas a unha plataforma de xestión central para integrar datos de múltiples sensores de cidades intelixentes, dixo ABI.
Adarsh Krishnan, analista principal de ABI Research, afirmou: «Hai moitas máis oportunidades de negocio para os provedores de cidades intelixentes que aproveitan a infraestrutura de postes de alumeado urbano mediante a implementación de conectividade sen fíos, sensores ambientais e mesmo cámaras intelixentes. O reto é atopar modelos de negocio viables que animen á sociedade a implementar solucións multisensor a escala dun xeito rendible».
A cuestión xa non é se conectar se, senón como e canto conectar en primeiro lugar. Como observa Krishnan, parte disto ten que ver cos modelos de negocio, pero o diñeiro xa está a fluír cara ás cidades intelixentes a través da privatización cooperativa de servizos públicos (PPP), onde as empresas privadas asumen riscos financeiros a cambio do éxito no capital risco. Os contratos "como servizo" baseados en subscrición distribúen o investimento ao longo de períodos de recuperación, o que tamén impulsou a actividade.
Pola contra, as farolas en Europa están a conectarse a redes tradicionais de tipo panal (normalmente de 2G a LTE (4G)), así como ao novo dispositivo estándar HONEYCOMB IoT, LTE-M. A tecnoloxía propietaria de banda ultraestreita (UNB) tamén está a entrar en xogo, xunto con Zigbee, unha pequena variedade de Bluetooth de baixa potencia, e derivados do IEEE 802.15.4.
A Bluetooth Technology Alliance (SIG) pon especial énfase nas cidades intelixentes. O grupo prevé que os envíos de Bluetooth de baixo consumo ás cidades intelixentes se quintuplicarán nos próximos cinco anos, ata os 230 millóns ao ano. A maioría están relacionados co seguimento de activos en lugares públicos, como aeroportos, estadios, hospitais, centros comerciais e museos. Non obstante, o Bluetooth de baixo consumo tamén está dirixido a redes exteriores. «A solución de xestión de activos mellora a utilización dos recursos das cidades intelixentes e axuda a reducir os custos operativos urbanos», afirmou a Bluetooth Technology Alliance.
Unha combinación das dúas técnicas é mellor!
Non obstante, cada tecnoloxía ten as súas controversias, algunhas das cales se resolveron en debate. Por exemplo, a UNB propón límites máis estritos na carga útil e nos programas de entrega, descartando a compatibilidade paralela con aplicacións de sensores múltiples ou con aplicacións como cámaras que a requiren. A tecnoloxía de curto alcance é máis barata e proporciona un maior rendemento para desenvolver configuracións de iluminación como plataforma. É importante destacar que tamén poden desempeñar un papel de apoio en caso de desconexión do sinal WAN e proporcionar un medio para que os técnicos lean os sensores directamente para a depuración e o diagnóstico. O Bluetooth de baixo consumo, por exemplo, funciona con case todos os teléfonos intelixentes do mercado.
Aínda que unha rede máis densa pode mellorar a robustez, a súa arquitectura vólvese complexa e impón unha maior demanda de enerxía aos sensores punto a punto interconectados. O alcance de transmisión tamén é problemático; a cobertura mediante Zigbee e Bluetooth de baixa potencia é de só uns centos de metros como máximo. Aínda que unha variedade de tecnoloxías de curto alcance son competitivas e axeitadas para sensores baseados na rede e a nivel veciñal, son redes pechadas que en última instancia requiren o uso de pasarelas para transmitir sinais de volta á nube.
Normalmente engádese unha conexión tipo panal ao final. A tendencia para os provedores de iluminación intelixente é usar conectividade tipo panal punto a nube para proporcionar unha cobertura de dispositivo sensor ou pasarela de 5 a 15 km de distancia. A tecnoloxía Beehive ofrece un amplo alcance de transmisión e simplicidade; tamén proporciona redes listas para usar e un maior nivel de seguridade, segundo a comunidade Hive.
Neill Young, xefe da sección vertical da Internet das Cousas na GSMA, un organismo industrial que representa aos operadores de redes móbiles, afirmou: «Action operators... ten toda a cobertura de toda a área, polo que non require infraestrutura adicional para conectar os dispositivos e sensores de iluminación urbana. No espectro con licenza, a rede en forma de panal ten seguridade e fiabilidade, o que significa que o operador ten as mellores condicións, pode atender un gran número de necesidades, unha duración da batería moito maior e un mantemento mínimo, así como unha longa distancia de transmisión de equipos de baixo custo».
De todas as tecnoloxías de conectividade dispoñibles, HONEYCOMB será a que experimente un maior crecemento nos próximos anos, segundo ABI. O furor polas redes 5G e a loita por aloxar infraestruturas 5G levou aos operadores a apoderarse do poste de luz e encher pequenas unidades de tipo panal en contornas urbanas. Nos Estados Unidos, Las Vegas e Sacramento están a despregar LTE e 5G, así como sensores de cidade intelixente, nas farolas a través dos operadores AT&T e Verizon. Hong Kong acaba de presentar un plan para instalar 400 farolas compatibles con 5G como parte da súa iniciativa de cidade intelixente.
Integración estreita do hardware
Nielsen engadiu: «Nordic ofrece produtos multimodo de curto e longo alcance, co seu SoC nRF52840 compatible con Bluetooth de baixo consumo, Bluetooth Mesh e Zigbee, así como Thread e sistemas propietarios de 2,4 GHz. O SiP nRF9160 baseado en Honeycomb de Nordic ofrece compatibilidade tanto con LTE-M como con NB-iot. A combinación das dúas tecnoloxías achega vantaxes de rendemento e custo».
A separación de frecuencias permite que estes sistemas coexistan, sendo o primeiro o que funciona na banda de 2,4 GHz sen permisos e o segundo o que funciona onde queira que se atope a LTE. A frecuencias máis baixas e máis altas, existe unha compensación entre unha cobertura de área máis ampla e unha maior capacidade de transmisión. Pero nas plataformas de iluminación, a tecnoloxía sen fíos de curto alcance úsase normalmente para interconectar sensores, a potencia de computación perimetral úsase para a observación e a análise, e a IoT de tipo panal úsase para enviar datos de volta á nube, así como para o control de sensores para niveis de mantemento máis altos.
Ata o de agora, o par de radios de curto e longo alcance engadíronse por separado, non se integraron no mesmo chip de silicio. Nalgúns casos, os compoñentes están separados porque os fallos do iluminador, o sensor e a radio son todos diferentes. Non obstante, a integración de radios duais nun único sistema dará lugar a unha integración tecnolóxica máis estreita e a custos de adquisición máis baixos, que son consideracións clave para as cidades intelixentes.
Nordic cre que o mercado está a avanzar nesa dirección. A empresa integrou tecnoloxías de conectividade IoT sen fíos e tipo panal de abella de curto alcance en hardware e software a nivel de desenvolvedor para que os fabricantes de solucións poidan executar o par simultaneamente en aplicacións de proba. A placa DK de Nordic para nRF9160 SiP foi deseñada para que os desenvolvedores "fixesen que as súas aplicacións de IoT tipo panal funcionen"; Nordic Thingy:91 foi descrita como unha "porta de enlace lista para usar" que se pode usar como unha plataforma de prototipado lista para usar ou unha proba de concepto para os primeiros deseños de produtos.
Ambos contan con SiP nRF9160 multimodo tipo panal e SoC nRF52840 de curto alcance multiprotocolo. Os sistemas integrados que combinan as dúas tecnoloxías para despregamentos comerciais de IoT están a só "meses" de comercialización, segundo Nordic.
Nordic Nielsen afirmou: «Configurouse unha plataforma de iluminación para cidades intelixentes que contén todas estas tecnoloxías de conexión; o mercado ten moi claro como combinalas, polo que proporcionamos solucións para que os fabricantes poidan probar como funcionan xuntas. Combinalas en solucións empresariais é imprescindible e só é cuestión de tempo».
Data de publicación: 29 de marzo de 2022