xEl IoT se hace mayor gracias a las nuevas tecnologías LPWA

En la presente edición del evento Smart City Expo World Congress, las áreas temáticas elegidas para clasificar las ponencias han sido ocho, relacionadas directamente con los elementos que definen a las ciudades inteligentes.

La evolución de las ciudades inteligentes pasa, en cualquier caso, por la dimensión tecnológica, que es la que en su origen permitió acuñar el concepto de ciudad inteligente cuando Bill Clinton, a través de su fundación, invitó a compañías como Cisco a utilizar la tecnología para mejorar la habitabilidad de las ciudades. Durante 5 años, Cisco invirtió 25 millones de dólares en un plan llamado Connected Urban Development con una duración de 5 años.

IBM dio el pistoletazo de salida a la iniciativa Smarter Planet en 2008, (https://www.ibm.com/smarterplanet/us/en/) que, a día de hoy, sigue estando vigente, con un enfoque también tecnológico en su origen, aplicando las TIC al desarrollo y organización de las ciudades. Hablamos de hace solo 10 años, pero las cifras alrededor de las ciudades inteligentes han crecido de un modo notable. De hecho, según la consultora Market And Markets (http://www.marketsandmarkets.com), se espera que el mercado global de ciudades inteligentes crezca desde 424.680 millones de dólares en 2017 a 1,201 billones en 2022, con un crecimiento anual de doble dígito del 23,1%.

De la generalidad a la concreción

En esta década de desarrollo de las ciudades inteligentes se han tenido que afrontar diferentes etapas, que, a partir de 2011 y la primera edición de la feria Smart City Expo World Congress, se han ido reflejando en la dinámica de este evento de referencia en el sector de las smart cities. Por ejemplo, de las primeras ediciones basadas en una filosofía de la competencia entre empresas, se ha pasado a una etapa de colaboración. Las sesiones de las primeras ediciones del evento, en las que se sentaban codo con codo representantes de empresas competidoras entre sí, estaban marcadas por un “yo vengo a contar mi película, y es mejor que la de mi competencia”. Pero en sucesivas ediciones, se ha ido viendo la imposibilidad de afrontar proyectos de smart cities de un modo aislado y se ha ido, también, adoptando una postura de colaboración y sinergias.

Las iniciativas tecnológicas han ido también evolucionando desde el carácter propietario de los primeros proyectos tecnológicos, a una estandarización y apertura que permite la interoperabilidad entre diferentes plataformas. Iniciativas como Fiware (https://www.fiware.org/) son un buen ejemplo. Si hablamos de datos abiertos, en datos.gob.es (http://datos.gob.es/es) disponemos de decenas de fuentes de open data accesible para los ciudadanos o los programadores de aplicaciones.

El IoT, en el ADN de las smart cities

Si hay un ingrediente tecnológico que está unido indefectiblemente a las ciudades inteligentes, ese es el IoT Internet of Things o Internet de las Cosas. Es un término acuñado en 1999 por Kevin Ashton, director ejecutivo del Auto-ID Center en el MIT (https://autoid.mit.edu/), con un recorrido extraordinario a lo largo de estas casi dos décadas.

El IoT permite conectar dispositivos de todo tipo con Internet, extrayendo información y datos a partir de sensores capaces de medir velocidades, posición, temperatura, composición química de sus elementos, humedad, etc, y haciéndolos accesibles desde sistemas centralizados o distribuidos en los que los datos se convierten en tendencias, gráficos, diagramas o resultados a partir de los cuales se toman decisiones de forma manual o automática. IoT permite, también, integrar actuadores físicos en los dispositivos y “cosas” donde estén integrados.

Sin embargo, hasta ahora, el IoT estaba limitado por factores tales como el precio de los módulos de conectividad o las limitaciones de las soluciones de conectividad propiamente dichas. RFID, Bluetooth, 2G, 3G o 4G han sido utilizadas y siguen utilizándose, pero no son óptimas para despliegues de sensores masivos. Por ejemplo, si hubiera que desplegar millones de sensores con una autonomía máxima de unos meses, el mantenimiento de la red sería prohibitivo.

En sectores como la logística, en cuanto a almacén se refiere, por ejemplo, el uso de RFID ha sido óptimo… hasta la democratización del ecommerce, claro, cuando las soluciones de gestión de almacén basadas en el escaneo de códigos de barras o RFID manualmente empiezan a no ser eficientes ni en costes ni en tiempos. En otros ámbitos, el uso de 2G fue óptimo en su día para dotar de conectividad a dispositivos y sensores, pero 3G y 4G se han mostrado insuficientes a la vista, entre otras cosas, del consumo de batería inherente a estos estándares de comunicaciones móviles.

Además, la densidad de dispositivos conectados tampoco permite “inundar” una determinada zona con miles de sensores, so pena de saturar las redes de telecomunicaciones. Estas circunstancias han hecho necesario que la industria defina nuevos estándares adaptados a las necesidades de los objetos conectados.

LPWA o Low Power Wide Area Networks

La solución a los problemas a los que se enfrenta el IoT en cuanto a su despliegue llega de la mano de las redes de baja potencia y área extensa o LPWA. Las comunicaciones móviles inalámbricas son las óptimas para conectar dispositivos de un modo masivo y ubicuo, pero se necesita que los objetos conectados puedan extender la vida de sus baterías durante años en vez de meses, que el alcance de las comunicaciones sea suficiente para desplegar redes IoT en áreas extensas sin que haya que extender las infraestructuras de comunicaciones, y que el precio de los módulos sea suficientemente bajo como para ofrecer un ROI realista a las empresas interesadas en el despliegue de soluciones IoT.

Antes de la aparición de estándares, nacieron empresas dedicadas a ofrecer servicios de conectividad específicas para IoT, como Sigfox en 2009 (www.sigfox.com) o grupos de empresas alrededor de una tecnología como Lora (https://www.lora-alliance.org/technology), con virtudes como el bajo consumo de energía o el bajo coste de los módulos y de los datos, así como el largo alcance de las comunicaciones. Los módulos 2G han sido eficientes en su día, y siguen siéndolo, pero se necesitaban tecnologías más depuradas.

La 3GPP (http://www.3gpp.org/ ), el organismo que define estándares para las comunicaciones móviles, tomó nota de las carencias que 3G y 4G tenían y preparó LTE-M y NB-LTE como tecnologías apropiadas para su uso en aplicaciones del Internet de las Cosas, aprovechando la infraestructura existente para 4G, y capaces de aprovechar también la de 5G en el futuro. De hecho, empiezan a desplegarse pilotos en diferentes ciudades en las que las estaciones base se han actualizado mediante software para ser compatibles con estos estándares, sean LTE-M o NB-IoT. Es decir, no hace falta, salvo casos particulares, cambiar las antenas de comunicaciones para empezar a ofrecer servicios de conectividad IoT desde las operadoras de telecomunicaciones, sea Telefónica, Vodafone u Orange, como tres ejemplos cercanos en España.

Además de Sigfox, LoRa y los estándares del 3GPP, existen otras tecnologías LPWA que también se utilizan para desplegar redes de sensores y dispositivos conectados.

Weightless, por ejemplo, es una de las más usadas en IoT, dentro del grupo Weightless SIG (http://www.weightless.org/). Es una tecnología LPWA abierta, muy optimizada para IoT en lo que a coste y duración de las baterías se refiere. Hay tres variantes de la tecnología: Weightless N, Weightless P y Weightless W, esta última la más rápida en cuanto a tasa de bits para transmisión.

La tecnología como motor de las smart cities

Como hemos visto, existen diversas tecnologías diseñadas para ofrecer un vehículo de conectividad a los dispositivos del Internet de las Cosas, aunque a veces no son aptas para el desarrollo de negocios en el contexto de una economía digital. A pesar de tratar con estándares abiertos en algunos casos, no siempre ofrecen la agilidad necesaria para que una startup diseñe un negocio escalable y viable.

La llegada de los estándares de comunicaciones IoT integrados en las infraestructuras de comunicaciones móviles LTE existentes está posibilitando que se desarrollen negocios que antes eran inviables tecnológicamente o económicamente, o ambos a la vez. Por ejemplo, Huawei, tras actualizar la práctica totalidad de los equipos de red en China para compatibilizarlos con la tecnología NB-IoT, ha permitido que empresas como Ofo (www.ofo.com) ya hayan conectado 10 millones de bicicletas en 180 ciudades de 15 países. España es precisamente uno de los que están empezando a ofrecer este servicio, que se basa en conectividad IoT para desbloquear las bicicletas sin necesidad de estación alguna como sucede con BiciMad en Madrid o Bicing en Barcelona.

De hecho, son las operadoras las que están aprovechando esta oportunidad al ser ellas, en última instancia, las que integran la conectividad IoT en sus redes de comunicaciones. Se trabaja con estándares, pero las operadoras son las que determinan el precio de las suscripciones que cobran a las empresas que usan la plataforma IoT para diseñar sus productos y servicios.

Telefónica, Vodafone y Orange están empezando a implementar NB-IoT (Vodafone y Telefónica) y LTE-M (Orange) en algunas ciudades y con el objetivo de seguir completando el mapa de cobertura de esta tecnología.

Disminución de costes a corto plazo

Hay infinidad de posibles aplicaciones para las smart cities una vez que se disponga de estas tecnologías de un modo generalizado, mejorando en muchos parámetros las posibilidades de los módulos IoT basados en 2G y 3G actuales.

En cuanto a Sigfox, LoRa y otras tecnologías IoT, siguen teniendo espacio dentro del mundo IoT complementando a otras tecnologías como NB-IoT o LTE-M. De hecho, Telefónica firmó un acuerdo con Sigfox el pasado mes de febrero para integrar Sigfox dentro de su plataforma IoT.

Las áreas de aplicación de IoT van desde los smart meters, hasta la movilidad, pasando por la logística a través del tracking inteligente de mercancías. El coste de los módulos de conectividad está ahora entre los 10–12 dólares para tecnologías como NB-IoT o LTE-M, pero es fácil prever una disminución de los costes a corto plazo, lo que permitirá integrar conectividad en dispositivos de todo tipo.

Con 5G, la densidad de conexiones podrá llegar a ser de hasta un millón de dispositivo por Km², frente a las 100.000 de 4G, lo que mejorará todavía más las economías de escala. Por su parte, las plataformas de gestión de los datos tendrán que escalar también para acomodar las necesidades derivadas de un mayor número de conexiones.

De momento, se espera que, según el Informe de Movilidad de Ericsson (https://www.ericsson.com/assets/local/mobility-report/documents/2017/ericsson-mobility-report-june-2017.pdf) el Internet de las Cosas superará el número de teléfonos móviles para el 2018.

Este año supone un nuevo paso en la evolución del IoT gracias a la llegada de las nuevas tecnologías de conectividad LPWA, que permitirán diseñar dispositivos y servicios centrados en el ciudadano. Pero para ello hay que integrarlas en las estructuras urbanas existentes.