Transformación Digital

Data Warehouse, smart cities y el internet de las cosas: Tecnologías para la transmisión de datos

febrero 17, 2017

Una vez recopilados los datos es necesario:

facilitar la comunicación, permitiendo la transmisión de la información a servicios centrales y a plataformas de almacenamiento,
o bien, facilitar la comunicación entre los propios dispositivos inteligentes.

Las redes de comunicación juegan un papel fundamental en el desarrollo y despliegue de los servicios asociados a las Smart Cities, ya que son las infraestructuras fundamentales que permiten la comunicación entre los dispositivos, entre las personas y entre las personas y los dispositivos.

Las redes implicadas en dichos despliegues son muy heterogéneas, por lo que la interoperabilidad y la transparencia serán esenciales.

Este elemento de la cadena de valor tecnológica facilita al resto de eslabones que componen la Smart City, las comunicaciones unificadas, independientemente de los estándares de red y de los protocolos de comunicación utilizados. El mayor reto de estas tecnologías es precisamente el de gestionar el número creciente, disperso y heterogéneo de máquinas, sensores y actuadores distribuidos a lo largo de la ciudad.

En este contexto, serán necesarias las redes fijas que, con su capilaridad, ayudarán a descargar a las redes inalámbricas. Pero, en el ámbito de las Smart Cities, las redes inalámbricas son las que verdaderamente ayudan a completar el concepto desde el prisma de la ubicuidad. Es por ello que este apartado se centra especialmente en ellas.

En la actualidad, hay multitud de tecnologías inalámbricas que buscan, en cada caso, cumplir las premisas de ofrecer el ancho de banda suficiente, dentro del radio de acción necesario, y con el menor consumo eléctrico posible que permita, dado el carácter móvil de muchos dispositivos, hacer un uso razonable de estos.

No existe una tecnología que sea la que mejor funciona en todos los ámbitos, sino que cada una tiene una serie de características que hacen de ella una solución adecuada en un entorno diferente. En la figura adjunta se muestra una comparativa sobre los protocolos de comunicaciones móviles con sus propiedades fundamentales, lo que permite elegir la tecnología más adecuada para una finalidad y un entorno determinado.

En cualquier caso, las comunicaciones en la Smart City suelen plantearse a diferentes niveles.

En una primera red de proximidad se van recogiendo datos de los sensores en unos elementos que se suelen llamar repetidores. Estos, además, en ocasiones, pueden encriptar los datos.

En un segundo nivel, los repetidores envían los datos a otros elementos que los encaminan por la red de transporte de nivel superior. Estos elementos se denominan pasarelas.

Para comunicar estos niveles se pueden utilizar, por ejemplo, redes mesh (con tecnología inalámbrica Zigbee, por ejemplo) y luego, para conectar con la red de transporte superior se suelen usar tecnologías celulares, como GPRS o 3G o, en el caso de que dichas pasarelas estén conectadas a redes fijas, tecnologías como el ADSL o la fibra óptica.

Por detallar un ejemplo concreto, en el caso de las aplicaciones que gestionan los aparcamientos en las ciudades, es necesario distribuir sensores colocados dentro de una cápsula de plástico insertada en el asfalto en cada plaza de aparcamiento, lo que forma una red mesh de comunicaciones inalámbricas que se conecta a través de una serie de repetidores con una pasarela, pasarela que a su vez envía los datos a un servidor central a través de Internet.

Es decir, en esta aplicación intervienen varias tecnologías de transmisión, por lo que la gestión de la red, que será de naturaleza heterogénea y ubicua, será de vital importancia para el correcto funcionamiento del servicio.

Las comunicaciones entre dispositivos, también denominadas comunicaciones máquina a máquina (M2M, del “machine to machine” en inglés), muy comunes en el entorno de las ciudades inteligentes, están teniendo también un gran impacto en el desarrollo de las nuevas redes inalámbricas.

Por este motivo, la mayoría de los organismos de estandarización están teniendo en cuenta este hecho y las necesidades específicas de los servicios M2M como un aspecto fundamental en el proceso de estandarización de cara a nuevas versiones de las tecnologías.

Esto implica la modificación parcial o total de determinados aspectos definidos por los estándares de red usados hasta el momento para adaptarse a las necesidades específicas de los servicios M2M, como se observa en la tabla siguiente:

En muchos aspectos las tecnologías M2M se encuentran en un proceso de definición, por lo que se espera que exista un gran dinamismo en el desarrollo de los estándares para absorber esa evolución.

Las altas previsiones que apuntan a que en 2020 habrá más de 50.000 millones de conexiones M2M hacen necesario cambiar no solo estándares, sino plantear la necesidad de arquitecturas y plataformas M2M que puedan manejar esta cantidad y sobre todo la diversidad de dispositivos conectados a Internet.

Se ha de tener en cuenta que dichas plataformas dependen en gran medida de la tipología de dispositivos conectados y de los servicios que pretendan ofrecer. No obstante, se pueden dar una serie de normas generales sobre ellas.

En este esquema habrá, por un lado, dispositivos conectados directamente y, por otro lado, dispositivos que tienen una relación entre sí y que se conectan a la red a través de una pasarela que actúa como punto de agregación y que recoge y procesa datos de dispositivos más simples que suelen tener restricciones de coste, tamaño, cobertura, etc. tal y como se ha comentado anteriormente.

Estas pasarelas, o puntos de agregación, están destinadas a jugar un papel fundamental en el proceso de incorporar los datos de los diferentes tipos de sensores, ya que funcionan como enlace para permitir su integración con las redes inalámbricas e incluso funcionarán como verdaderas plataformas para ofrecer servicios de valor añadido.

En los casos más complejos, de servicios con cantidades ingentes de dispositivos conectados vía M2M y con diferentes niveles de funcionalidades, se puede introducir más de un nivel de jerarquía y una mayor variedad de medios inalámbricos de comunicación, tal y como se observa en la figura siguiente: