Actualment, la Internet de les Coses (IoT) aplicat a les ciutats s’ha convertit en una de les tecnologies més importants i útils per a les Ciutats Intel·ligents, a causa de les nombroses aplicacions que ofereix. 

En termes generals, l’ús de la tecnologia IoT és capaç de millorar la gestió urbana de forma qualitativa i en diferents àmbits, com el transport, l’eficiència energètica, la gestió dels residus urbans o el manteniment dels actius urbans. 

Això s’aconsegueix recollint i aprofitant les dades que s’obtenen per oferir una millor qualitat de vida als seus residents, sempre basada en l’eficiència. Per això, es porta a terme un tractament intel·ligent de les dades, juntament amb l’ús de sensors i tecnologies de tractament de dades de baix cost. 

L’aposta de Terrassa per aquest tipus de tecnologia passa pel desplegament de la seva pròpia xarxa Iot, que es basa en les tecnologies Lora/LoRaWAN, que és una especificació de LPWAN (Low Power Wide Area Network), en la qual els dispositius tenen un baix consum energètic i una molt baixa potència de transmissió. El preu que es paga per aquest baix consum d’energia i aquesta baixa potència de transmissió és la baixa velocitat de transmissió, però per a una xarxa de sensors és suficient. 

Lora (Long Range) permet transmissions de llarg abast amb baix consum d’energia. Es basa en tècniques de modulació d’espectre eixamplat, que utilitza la radiofreqüència de 868 MHz de sub-gigahertzs a Europa. Lora només cobreix la capa física, mentre que altres tecnologies i protocols com LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) cobreixen les capes superiors. LoRaWAN també s’encarrega de gestionar les freqüències de comunicació, la velocitat de dades i la potència de tots els dispositius. 

C:\Users\felix\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\cobertura_2.jpg

Estudi de cobertura 

Un dels aspectes a tenir en compte a l’hora de dissenyar l’arquitectura de la xarxa és disposar d’un bon model digital de l’orografia de la ciutat. Amb aquesta cartografia (en qualitat de resolució mitjana-alta), és possible calcular un bon model de propagació, que permeti fer una estimació/validació del nombre de passarel·les a instal·lar (set en el nostre cas) per garantir una adequada cobertura a la ciutat.  

Aquest estudi és molt important perquè estem parlant de dispositius que cobreixen tota la ciutat, però la potència de transmissió que fan servir és equivalent a la de qualsevol telèfon mòbil que es pugui portar a la butxaca. 

Arquitectura LoRaWAN a Terrassa 

Per al desplegament de la seva xarxa, la ciutat de Terrassa ha seguit l’arquitectura estàndard de les xarxes LoRaWAN, que consisteix en un conjunt de nodes finals (end-nodes: sensors i actuadors que transmeten quan tenen dades disponibles per enviar), un nombre adequat de passarel·les (o gateways) i un servidor de xarxa, a més de diversos servidors d’aplicacions (que utilitzen les dades generades pels nodes o dispositius finals). 

Dispositius finals (o nodes finals): Un node final LoRaWAN pot ser un sensor, un actuador o tots dos. Solen funcionar amb bateries. Aquests dispositius finals es connecten sense fils a la xarxa LoRaWAN a través de passarel·les que utilitzen la modulació de RF Lora. 

Passarel·les: Una passarel·la rep els missatges Lora dels dispositius finals i els reenvia al servidor de xarxa. Les passarel·les estan connectades a Internet a través d’un enllaç IP. El flux de dades IP de la passarel·la al servidor de xarxa es pot transmetre a través de diferents tecnologies, com enllaços mòbils, WiFi, Ethernet, fibra òptica o altres enllaços de ràdio. 

Servidor de xarxa: El servidor de xarxa gestiona tota la xarxa LoRaWAN. Rep el tràfic IP de les passarel·les. El servidor de xarxa és responsable de les funcions de gestió de la xarxa, com l’activació dels dispositius, l’encaminament dels missatges o el control de la velocitat de les dades, entre d’altres. 

Servidor/s d’aplicacions: El servidor d’aplicacions processa els missatges de dades específiques d’aplicació rebuts dels dispositius finals. També és responsable de generar informació d’aplicació per als dispositius finals que es lliura a través de servidor de xarxa. Una xarxa LoRaWAN pot tenir més d’un servidor d’aplicacions. Les dades recollides es poden interpretar aplicant tècniques com l’aprenentatge automàtic i la intel·ligència artificial per resoldre problemes de negoci. 

Per facilitar la gestió de la integració de les dades (que tenen un tractament inicial al servidor de xarxa) i degut al fet que cada sensor pot enviar diferents tipus de dades, amb diferents nivells de seguretat, afegim un sistema intermedi entre el servidor de xarxa i els servidors d’aplicació, anomenat Node-RED, que actuant com un sistema EAI (Enterprise Application Integration) ens permet extreure les dades i integrar-les en les diferents aplicacions consumidores. 

Com a millora addicional, s’ha utilitzat Sentilo (una plataforma de sensors i actuadors de codi obert), que ens permet tenir un repositori centralitzat de dades, visualitzar-les i fer possible que qualsevol aplicació es subscrigui a ells. 

Finalment, i essencial per a aquesta arquitectura de ciutat intel·ligent, s’ha tornat a utilitzar el sistema Node-RED, però aquest cop perquè funcioni com Processador d’Esdeveniments Complexos (o CEP en les seves sigles en anglès), amb l’objectiu d’aplicar regles de negoci que permetin la presa de decisions i l’execució d’accions (per exemple, enviar una ordre perquè un camió reculli els residus quan el sensor del contenidor indiqui que està ple). 

Aquesta arquitectura, ja preparada i en funcionament, com a punt de partida, permet a la ciutat desplegar una xarxa de sensors i actuadors, que són els dispositius més importants d’una xarxa IoT. Amb la informació generada pels diferents elements sensoritzats, utilitzada de forma adequada, serà possible millorar la qualitat de vida de les persones. 

LoRaWAN web, sobre arquitectura: 

https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/architecture/

Servidor de xarxa, The Things Network Stack V3: 

https://www.thethingsnetwork.org/tech-stack#section1

LPWAN, Wikipedia: 

https://en.wikipedia.org/wiki/LPWAN

Sentilo web:

https://www.sentilo.io/wordpress/

Node-RED web:  

https://nodered.org

(EAI) Enterprise Application Integration, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Enterprise_application_integration 

https://es.wikipedia.org/wiki/Extract,_transform_and_load

(CEP) Complex Event Processing, Wikipedia: 

https://en.wikipedia.org/wiki/Complex_event_processing

Categories: General

0 comentaris

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *