Uma rede mioty para smart city é uma única rede de rádio, própria da prefeitura ou contratada por ela, que leva as leituras de milhares de sensores a bateria espalhados por toda a área urbana: vagas de estacionamento, contêineres de lixo, estações de qualidade do ar, hidrômetros, réguas de nível de rios. Algumas dezenas de estações base em telhados e postes recebem essas leituras e as repassam a um software onde cada secretaria vê a sua parte. O mioty é um padrão de rádio de longo alcance e baixo consumo criado para um número muito grande de dispositivos, que é exatamente o problema de uma cidade quando ela passa do primeiro piloto.

A maioria das cidades começa seus projetos de cidade inteligente uma secretaria de cada vez. O setor de estacionamento compra sensores de vaga com rede e aplicativo próprios, a limpeza urbana compra sensores de nível de enchimento com outra rede, e a área de meio ambiente opera um terceiro sistema para a qualidade do ar. Cinco anos depois, são três redes, três contratos e três logins, e ninguém consegue colocar uma passagem subterrânea alagada ao lado das medições de chuva que previam o alagamento. Uma rede compartilhada evita essa divisão.

O essencial

  • O mioty é um rádio de longo alcance padronizado pelo ETSI que divide cada mensagem em rajadas curtas, o que permite que um número enorme de sensores compartilhe a mesma faixa.
  • Uma única rede mioty para toda a cidade pode atender ao mesmo tempo sensores de estacionamento, lixo, meio ambiente e medição, porque cada um envia apenas mensagens pequenas e esporádicas.
  • Em uma cidade, o número de estações base costuma ser definido pela cobertura (ruas, subsolos, estacionamentos subterrâneos) muito antes de ser definido pela capacidade.
  • O lado do software importa tanto quanto o rádio: as secretarias precisam de visões, regras e destinatários de alarme próprios sobre uma infraestrutura compartilhada.

O que uma rede mioty de cidade inteligente pode monitorar?

Tudo o que gera uma pequena leitura de vez em quando e funciona a bateria se encaixa no perfil. Os candidatos típicos em uma cidade são:

  • ocupação de vagas de estacionamento, com sensores embutidos ou colados no asfalto
  • nível de enchimento de contêineres de lixo, coletores de vidro e lixeiras públicas
  • qualidade do ar, ruído e temperatura no nível da rua
  • medidores de água, calor e gás em prédios públicos e conjuntos habitacionais
  • nível da água em rios, galerias pluviais e passagens subterrâneas
  • o estado aberto ou fechado de portões, tampas de acesso e portas de casas de bombas

O que eles têm em comum é o padrão das mensagens. Um sensor de vaga envia uma mensagem quando um carro chega ou sai, talvez de 20 a 40 vezes por dia. Um sensor de nível de lixo pode enviar a cada hora. Um medidor envia de hora em hora ou uma vez por dia. Cada mensagem tem poucos bytes. Nenhum deles precisa de uma conexão rápida, e todos precisam funcionar por anos sem que alguém tenha de subir numa escada.

O valor vem do que as secretarias fazem com essas leituras. A coleta de lixo é o exemplo clássico. Uma cidade que esvazia 1.200 contêineres em uma rota semanal fixa passa por todos eles, estejam cheios ou quase vazios. Com as leituras de nível, a rota pode incluir só os contêineres acima de, digamos, 70% e os que vão passar dessa marca antes da próxima coleta. As leituras das vagas alimentam placas de orientação e aplicativos que mostram as vagas livres por rua. As réguas de rios e galerias avisam com antecedência quando uma passagem subterrânea está prestes a alagar. As leituras de qualidade do ar e de ruído mostram quais ruas ultrapassam os limites locais e quando, o que importa para o planejamento do trânsito e para responder às reclamações dos moradores com dados.

O que não se encaixa é tudo o que tem alta taxa de dados. Vídeo, áudio ao vivo e controle de iluminação pública com resposta instantânea ficam para outras redes, como fibra, Wi-Fi ou conexão móvel.

O motivo de o mioty combinar com esse perfil é uma técnica chamada fragmentação de telegramas (telegram splitting). Um dispositivo mioty corta cada mensagem em muitos subpacotes muito curtos e os envia em momentos diferentes, em frequências diferentes. A estação base reconstrói a mensagem mesmo que até metade desses subpacotes se perca por interferência, o que é útil numa cidade onde a faixa não licenciada de 868 MHz é compartilhada com sistemas de alarme, controles remotos, medidores e outras redes. O padrão por trás disso é o ETSI TS 103 357, desenvolvido a partir de trabalhos do Fraunhofer IIS.

Quantas estações base uma smart city com mioty precisa?

Comece pela capacidade, porque é rápido descartá-la. Os números publicados pelo Fraunhofer IIS e pela mioty Alliance são de até 110.000 endpoints por estação base e até 3,5 milhões de mensagens por dia por estação base, para payloads pequenos enviados mais ou menos a cada hora. São números do protocolo; redes reais ficam abaixo disso.

Para uma cidade de porte médio, com quantidades e intervalos de exemplo, a carga fica assim:

Tipo de sensor Dispositivos Mensagens por dispositivo por dia Mensagens por dia
Vagas de estacionamento 2.500 30 75.000
Contêineres de lixo 1.200 12 14.400
Qualidade do ar e ruído 150 144 21.600
Medidores municipais 400 24 9.600
Réguas de nível de água 60 96 5.760
Total 4.310 126.360

Esse total fica abaixo de 4% do que uma única estação base suporta, então o número de estações base acaba dependendo da cobertura.

O alcance do protocolo é de cerca de 2,5 km por estação base, mas as cidades estão cheias de coisas que o reduzem: concreto, aço, carros estacionados sobre sensores de vaga embutidos no piso, tampas metálicas de contêineres e medidores em subsolos. Se você planejar com um raio efetivo de 1 km no centro denso, cada estação base cobre cerca de 3 km². Um centro de 30 km² precisa então de uns 10 pontos antes de considerar a sobreposição, e na prática os projetistas acrescentam sobreposição para que a maioria dos sensores seja ouvida por duas estações base. Essa redundância mantém as leituras chegando quando um ponto fica sem energia ou quando um guindaste bloqueia uma linha de visada por um mês.

Bons pontos são os que a prefeitura já controla: telhados de escolas, quartéis de bombeiros e prédios da prefeitura, caixas-d'água e postes de iluminação com alimentação elétrica. Cada estação base precisa de energia e de uma conexão de backhaul, que pode ser fibra, Ethernet ou um link de dados móveis. Um levantamento de rádio com dispositivos de teste nos locais mais difíceis, como um estacionamento subterrâneo, uma sala de medidores no subsolo e uma vaga no nível da rua, diz mais do que qualquer mapa de cobertura. Registre a intensidade do sinal em cada ponto de teste, porque esses números viram a referência quando, mais tarde, um sensor começar a perder envios.

Os sensores de vaga embutidos no piso precisam de um teste próprio. Eles ficam rentes ao asfalto, com a antena apontada para o céu, e passam boa parte do dia embaixo do assoalho de aço de um carro. Um sensor que alcança uma estação base com facilidade numa vaga vazia pode ter dificuldade quando uma van estaciona em cima dele. Instalar as estações base mais alto, para que olhem ao longo da rua em vez de atravessá-la, costuma ajudar mais do que aumentar a potência de transmissão, que de qualquer forma é limitada por regulamentação.

A rede também precisa de um responsável. Alguém tem de cuidar dos contratos das estações base, manter o software delas atualizado, substituir uma unidade com defeito e decidir qual secretaria pode adicionar quais dispositivos. As cidades costumam dar esse papel ao departamento de TI, a uma empresa municipal de serviços públicos ou a uma empresa contratada com acordo de serviço. Como as baterias dos sensores costumam ser especificadas para 10 anos ou mais, faz sentido planejar a rede para pelo menos esse prazo também, incluindo quem vai planejar a troca de baterias quando o primeiro grande lote de sensores chegar ao fim da vida útil.

mioty vs LoRaWAN para cidade inteligente

O LoRaWAN é a opção mais conhecida para IoT urbana, então é a comparação natural.

A vantagem do LoRaWAN é o ecossistema. Existem muito mais modelos de sensores para ele, muitas cidades já têm gateways LoRaWAN de projetos anteriores, e em alguns países operadoras ou comunidades mantêm redes LoRaWAN públicas. Se uma secretaria precisar de um sensor específico amanhã, há boas chances de existir uma versão LoRaWAN.

A vantagem do mioty é a densidade e a robustez. A fragmentação de telegramas foi projetada para que um número muito grande de dispositivos compartilhe uma faixa sem que as mensagens se destruam umas às outras, e ela tolera melhor a interferência em um espectro congestionado. O mioty também é um padrão ETSI formal. A contrapartida é um catálogo de dispositivos menor e mais recente, então é preciso verificar se cada tipo de sensor do plano existe em versão mioty antes de fechar o projeto da rede.

Muitas cidades vão operar as duas. Uma rede mioty para sensores de alta densidade e longa vida útil, como medidores e vagas, ao lado dos gateways LoRaWAN existentes para sensores especializados, é um projeto razoável, desde que os dados acabem em um só lugar e não em dois sistemas separados.

O melhor é decidir tipo de sensor por tipo de sensor. Liste todos os tipos de sensor do plano com a quantidade prevista, o intervalo de envio e o local de instalação. Tipos com milhares de unidades, mensagens frequentes ou locais difíceis são fortes candidatos ao mioty, desde que exista uma versão mioty. Tipos com algumas dezenas de unidades e uma medição especializada, como um gás específico ou um sensor estrutural em uma ponte, muitas vezes só existem para LoRaWAN, e tudo bem. A lista também mostra onde as duas redes se sobreporiam, o que ajuda a instalar estações base e gateways nos mesmos telhados.

Qual plataforma de smart city funciona com mioty?

Uma estação base mioty precisa de um service center, o nome que o mioty dá ao servidor de rede que gerencia os dispositivos e repassa as leituras deles. Depois disso, a cidade precisa de um software onde as secretarias vejam seus sensores, definam limites e recebam alertas.

Com o Kilo, o service center vem de três formas: o Kilo mioty Service Center open-source, que a equipe de TI da cidade pode hospedar nos próprios servidores; a edição Enterprise integrada ao Kilo Cloud, em que você adiciona um conector mioty, aponta as estações base para ele e não opera nenhuma infraestrutura mioty por conta própria; ou a edição Enterprise licenciada e instalada pela Kilo nas próprias instalações da cidade, sob demanda. Dispositivos mioty e LoRaWAN passam então a compartilhar uma organização, os mesmos dashboards e as mesmas regras.

A divisão entre as secretarias acontece nos alarmes. Cada alarme escala em etapas, cada uma com seus próprios destinatários e canais de entrega, de modo que um contêiner cheio alerta a equipe de coleta, enquanto uma régua de rio subindo chega ao engenheiro de plantão e, se ninguém responder, ao gerente de turno.

Perguntas frequentes sobre mioty em cidades inteligentes

O mioty é usado em projetos de cidade inteligente?

As cidades inteligentes são uma das áreas de aplicação que a mioty Alliance promove, ao lado de medição, indústria e edifícios. O ecossistema é mais jovem que o do LoRaWAN, então a maioria das cidades que avaliam o mioty começa verificando quais dos tipos de sensor planejados existem com rádio mioty e depois faz um piloto em um bairro.

Uma rede mioty de smart city precisa de uma operadora móvel?

Não. O mioty opera em espectro não licenciado, então a prefeitura ou uma empresa contratada instala e opera as estações base, e os sensores não precisam de assinatura por dispositivo. As estações base ainda precisam de uma conexão com a internet ou com uma rede privada até o service center, e na Europa todo dispositivo precisa respeitar os limites de duty cycle que valem para a faixa de 868 MHz.

O mioty é seguro o bastante para uma cidade inteligente?

O padrão mioty criptografa e autentica as mensagens com AES-128, usando uma chave exclusiva para cada dispositivo, de modo que uma leitura não pode ser lida nem falsificada por alguém escutando na mesma frequência. Os riscos práticos estão em outro lugar: chaves de dispositivos repassadas em planilhas, estações base com senhas padrão e dashboards compartilhados com gente demais.

Três contêineres de lixo e dois pontos de qualidade do ar na mesma rua formam um piloto em um bairro com sensores de duas secretarias. Coloque os cinco em um único dashboard e adicione uma regra que dispara um alarme quando um contêiner passa de 80% da capacidade; um piloto desse tamanho roda no plano gratuito do Kilo. Depois de um mês, você vai saber com que frequência cada sensor envia dados, quão confiável é o rádio no nível da rua e se as secretarias olham para uma tela compartilhada.