Una red mioty para smart city es una única red de radio, propiedad de la ciudad o contratada por ella, que transporta las lecturas de miles de sensores con batería repartidos por todo el término urbano: plazas de aparcamiento, contenedores de residuos, estaciones de calidad del aire, contadores de agua, sensores de nivel en ríos. Unas pocas decenas de estaciones base en azoteas y postes reciben esas lecturas y las envían a un software donde cada departamento ve su parte. mioty es un estándar de radio de largo alcance y bajo consumo pensado para cantidades muy altas de dispositivos, que es justo el problema que tiene una ciudad en cuanto deja atrás su primer piloto.

La mayoría de las ciudades abordan sus proyectos de smart city departamento a departamento. Movilidad compra sensores de aparcamiento con su propia red y su propia app, el servicio de residuos compra sensores de llenado con otra, y el área de medio ambiente gestiona un tercer sistema para la calidad del aire. Cinco años después hay tres redes, tres contratos y tres accesos distintos, y nadie puede poner un paso inferior inundado al lado de las lecturas de lluvia que lo anticipaban. Una red compartida evita esa fragmentación.

Lo esencial

  • mioty es una radio de largo alcance estandarizada por ETSI que divide cada mensaje en ráfagas cortas, lo que permite que muchísimos sensores compartan la misma banda.
  • Una sola red mioty para toda la ciudad puede transportar a la vez sensores de aparcamiento, residuos, medio ambiente y medición, porque cada uno envía solo mensajes pequeños y esporádicos.
  • En una ciudad, el número de estaciones base suele venir marcado por la cobertura (calles, sótanos, aparcamientos subterráneos) mucho antes que por la capacidad.
  • El software importa tanto como la radio: los departamentos necesitan sus propias vistas, reglas y destinatarios de alarmas sobre una infraestructura compartida.

¿Qué se puede monitorizar con una red mioty en una smart city?

Encaja cualquier cosa que genere una lectura pequeña de vez en cuando y funcione con batería. Los candidatos típicos en una ciudad son:

  • la ocupación de las plazas de aparcamiento, con sensores empotrados o pegados en el pavimento
  • el nivel de llenado de contenedores de residuos, iglús de vidrio y papeleras
  • la calidad del aire, el ruido y la temperatura a pie de calle
  • los contadores de agua, calor y gas de edificios municipales y viviendas
  • el nivel del agua en ríos, colectores de pluviales y pasos inferiores
  • el estado abierto o cerrado de verjas, trampillas y puertas de salas de bombeo

Lo que tienen en común es el patrón de mensajes. Un sensor de aparcamiento informa cuando llega o se va un coche, quizá entre 20 y 40 veces al día. Un sensor de llenado de contenedores puede informar cada hora. Un contador informa cada hora o cada día. Cada mensaje ocupa unos pocos bytes. Ninguno necesita una conexión rápida, y todos tienen que funcionar durante años sin que nadie se suba a una escalera.

El valor está en lo que hacen los departamentos con esas lecturas. La recogida de residuos es el ejemplo clásico. Una ciudad que vacía 1200 contenedores con una ruta semanal fija pasa por todos, estén llenos o casi vacíos. Con las lecturas de llenado, la ruta puede incluir solo los contenedores que superan, por ejemplo, el 70 %, más los que superarán ese umbral antes de la siguiente ronda. Las lecturas de aparcamiento alimentan paneles de guiado y apps que muestran las plazas libres por calle. Los sensores de nivel en ríos y colectores dan un aviso temprano antes de que se inunde un paso inferior. Las lecturas de calidad del aire y de ruido muestran qué calles superan los límites locales y cuándo, algo importante para planificar el tráfico y para responder con datos a las quejas vecinales.

Lo que no encaja es todo lo que tenga una tasa de datos alta. El vídeo, el audio en directo y la regulación del alumbrado público con respuesta instantánea corresponden a otras redes, como la fibra, el wifi o una conexión móvil.

mioty se adapta a este perfil gracias a una técnica llamada fragmentación de telegramas (telegram splitting). Un dispositivo mioty corta cada mensaje en muchos subpaquetes muy cortos y los envía en momentos distintos y en frecuencias distintas. La estación base reconstruye el mensaje aunque se pierda hasta la mitad de esos subpaquetes por interferencias, algo muy útil en una ciudad donde la banda libre de 868 MHz se comparte con sistemas de alarma, mandos a distancia, contadores y otras redes. El estándar que lo respalda es ETSI TS 103 357, desarrollado a partir del trabajo de Fraunhofer IIS.

¿Cuántas estaciones base necesita una smart city con mioty?

Conviene empezar por la capacidad, porque se descarta enseguida. Las cifras publicadas por Fraunhofer IIS y la mioty Alliance son de hasta 110 000 dispositivos finales por estación base y hasta 3,5 millones de mensajes al día por estación base, para cargas útiles pequeñas enviadas aproximadamente cada hora. Son cifras del protocolo; las redes reales se quedan por debajo.

Para una ciudad mediana, con un número de dispositivos e intervalos de ejemplo, la carga sería esta:

Tipo de sensor Dispositivos Mensajes por dispositivo y día Mensajes al día
Plazas de aparcamiento 2500 30 75 000
Contenedores de residuos 1200 12 14 400
Calidad del aire y ruido 150 144 21 600
Contadores municipales 400 24 9600
Sensores de nivel de agua 60 96 5760
Total 4310 126 360

Ese total no llega al 4 % de lo que admite una sola estación base, así que el número de estaciones base lo decide la cobertura.

La cifra de alcance del protocolo ronda los 2,5 km por estación base, pero las ciudades están llenas de cosas que lo reducen: hormigón, acero, coches aparcados encima de sensores de aparcamiento empotrados, tapas metálicas de contenedores y contadores en sótanos. Si se planifica con un radio efectivo de 1 km en el centro denso, cada estación base cubre unos 3 km². Un núcleo de 30 km² necesita entonces unos 10 emplazamientos sin contar el solapamiento, y en la práctica los planificadores añaden solapamiento para que la mayoría de los sensores lleguen a dos estaciones base. Esa redundancia mantiene el flujo de lecturas cuando un emplazamiento se queda sin corriente o una grúa tapa la línea de visión durante un mes.

Los mejores emplazamientos son los que la ciudad ya controla: azoteas de colegios, parques de bomberos y ayuntamientos, depósitos de agua elevados y farolas con suministro eléctrico. Cada estación base necesita alimentación y una conexión de backhaul, que puede ser fibra, Ethernet o un enlace de datos móviles. Un estudio de cobertura con dispositivos de prueba en los puntos más difíciles, como un aparcamiento subterráneo, un cuarto de contadores en un sótano y una plaza de aparcamiento a pie de calle, dice más que cualquier mapa de cobertura. Conviene anotar la intensidad de la señal en cada punto de prueba, porque esos valores pasan a ser la referencia cuando, más adelante, un sensor empieza a perder envíos.

Los sensores de aparcamiento empotrados necesitan su propia prueba. Quedan a ras del asfalto, así que su antena apunta al cielo y pasa buena parte del día bajo el chasis de acero de un coche. Un sensor que llega sin problemas a una estación base desde una plaza vacía puede tener dificultades cuando una furgoneta aparca encima. Instalar las estaciones base más altas, para que vean la calle desde arriba y no de lado, suele ayudar más que subir la potencia de transmisión, que de todos modos está limitada por la normativa.

La red también necesita un responsable. Alguien tiene que gestionar los contratos de las estaciones base, mantener su software actualizado, sustituir una unidad averiada y decidir qué departamento puede añadir qué dispositivos. Las ciudades suelen asignar ese papel a su departamento de informática, a una empresa municipal de servicios o a un contratista con un acuerdo de servicio. Como las baterías de los sensores suelen especificarse para 10 años o más, tiene sentido planificar la red al menos para ese mismo plazo, incluido quién organizará los cambios de batería cuando el primer gran lote de sensores llegue al final de su vida útil.

mioty vs LoRaWAN en una smart city

LoRaWAN es la opción más conocida para el IoT urbano, así que es la comparación natural.

La ventaja de LoRaWAN es su ecosistema. Existen muchísimos más modelos de sensores, muchas ciudades ya tienen pasarelas LoRaWAN de proyectos anteriores y en algunos países hay operadores o comunidades que gestionan redes LoRaWAN públicas. Si un departamento necesita mañana un sensor concreto, es muy probable que exista en versión LoRaWAN.

La ventaja de mioty es la densidad y la robustez. La fragmentación de telegramas se diseñó para que cantidades muy grandes de dispositivos puedan compartir una banda sin que sus mensajes se anulen entre sí, y tolera mejor las interferencias en un espectro saturado. Además, mioty es un estándar formal de ETSI. La contrapartida es un catálogo de dispositivos más reducido y más joven, así que hay que comprobar si cada tipo de sensor del plan tiene versión mioty antes de cerrar el diseño de la red.

Muchas ciudades usarán ambas. Una red mioty para sensores de alta densidad y larga duración, como contadores y aparcamiento, junto a las pasarelas LoRaWAN existentes para sensores especializados, es un diseño razonable, siempre que los datos acaben en un solo lugar y no en dos sistemas separados.

Lo mejor es decidir tipo de sensor por tipo de sensor. Conviene hacer una lista con cada tipo de sensor del plan, su número previsto, su intervalo de envío y su lugar de montaje. Los tipos con miles de unidades, mensajes frecuentes o ubicaciones difíciles son buenos candidatos para mioty, siempre que exista una versión mioty. Los tipos con unas pocas decenas de unidades y una medición especializada, como un gas concreto o un sensor estructural en un puente, a menudo solo existen para LoRaWAN, y no pasa nada. La lista muestra también dónde se solaparían las dos redes, lo que ayuda a colocar estaciones base y pasarelas en las mismas azoteas.

¿Qué plataforma de smart city es compatible con mioty?

Una estación base mioty necesita un service center, el nombre que da mioty al servidor de red que gestiona los dispositivos y reenvía sus lecturas. Después, la ciudad necesita un software donde los departamentos vean sus sensores, fijen umbrales y reciban alertas.

Con Kilo, el service center se ofrece de tres formas: el Kilo mioty Service Center de código abierto, que el equipo de informática de la ciudad puede alojar en sus propios servidores; la edición Enterprise integrada en Kilo Cloud, en la que basta con añadir un conector mioty y apuntar hacia él las estaciones base, sin gestionar ninguna infraestructura mioty propia; o la edición Enterprise con licencia, instalada por Kilo en las propias instalaciones de la ciudad, previa solicitud. A partir de ahí, los dispositivos mioty y LoRaWAN comparten una misma organización, los mismos paneles y las mismas reglas.

El reparto entre departamentos se hace en las alarmas. Cada alarma escala por pasos, cada uno con sus propios destinatarios y canales de envío, de modo que un contenedor lleno avisa al equipo de recogida de residuos, mientras que la subida del nivel de un río llega al ingeniero de guardia y, si nadie responde, al responsable de turno.

Preguntas frecuentes sobre mioty en smart cities

¿Se usa mioty en proyectos de smart city?

Las smart cities son una de las áreas de aplicación que promueve la mioty Alliance, junto con la medición, la industria y los edificios. El ecosistema es más joven que el de LoRaWAN, así que la mayoría de las ciudades que se plantean mioty empiezan comprobando cuáles de los tipos de sensor previstos están disponibles con radio mioty y después hacen un piloto en un distrito.

¿Una red mioty para smart city necesita un operador móvil?

No. mioty funciona en espectro de uso libre, así que la ciudad o un contratista instala y opera las estaciones base, y los sensores no necesitan ninguna suscripción por dispositivo. Las estaciones base sí necesitan una conexión a internet o a una red privada hasta el service center, y en Europa todos los dispositivos deben respetar los límites de ciclo de trabajo (duty cycle) que se aplican a la banda de 868 MHz.

¿Es mioty lo bastante seguro para una smart city?

El estándar mioty cifra y autentica los mensajes con AES-128, con una clave única para cada dispositivo, de modo que nadie que escuche en la misma frecuencia puede leer ni falsificar una lectura. Los riesgos prácticos están en otra parte: claves de dispositivos entregadas en hojas de cálculo, estaciones base con contraseñas por defecto y paneles compartidos con demasiada gente.

Tres contenedores de residuos y dos puntos de medición de la calidad del aire en la misma calle forman un piloto de un distrito con sensores de dos departamentos. Basta con poner los cinco en un mismo panel y añadir una regla que dispare una alarma cuando un contenedor supere el 80 % de llenado; un piloto de ese tamaño funciona con el plan gratuito de Kilo. Al cabo de un mes se sabrá con qué frecuencia informa cada sensor, qué fiabilidad tiene la radio a pie de calle y si los departamentos consultan una pantalla compartida.