Ciudades 5G: un futuro inteligente - Los desafíos de una ciudadanía cada vez más urbana - 5G - ON5G
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Ciudades 5G: un futuro inteligente Los desafíos de una ciudadanía cada vez más urbana
Sobre el ON5G
El Observatorio Nacional 5G (ON5G) es una iniciativa público-privada
impulsada por Mobile World Capital Barcelona, la Secretaría de Estado
para el Avance Digital y Red.es con el objetivo de analizar el ecosistema
5G en España e identificar a sus principales actores, así como las
iniciativas en desarrollo a nivel nacional e internacional. El ON5G comparte
conocimiento a través de informes, mejores prácticas y eventos, todo ello
para avanzar en la creación e impulso del ecosistema 5G en España.
GOBIERNO MINISTERIO
DE ESPAÑA DE ECONOMÍA
Y EMPRESA
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Published
July 2019
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3Índice
1 ¿Qué son las smart cities?............................................................................................. 6
2 ¿Por qué son importantes?........................................................................................... 10
Una humanidad cada vez más urbana ...................................................................11
Distintas ciudades, distintos desafíos.....................................................................14
Ciudades y territorios inteligentes..........................................................................15
3 Los desafíos actuales.................................................................................................... 16
Smart mobility..........................................................................................................19
Energía y agua sostenibles......................................................................................19
Seguridad y gestión de emergencias......................................................................20
Bienestar: Sanidad, educación y entretenimiento.................................................. 21
4 Las soluciones: 5G y smart cities.................................................................................. 22
¿Por qué es necesario 5G? Conectividad universal sin limitaciones..................... 23
5 Aplicaciones representativas ...................................................................................... 28
Gestión del tráfico y mejora de la movilidad urbana..............................................29
Gestión del alumbrado.............................................................................................31
Gestión de residuos.................................................................................................33
Gestión del agua......................................................................................................34
6 Barreras para su implantación...................................................................................... 36
Un ecosistema en evolución....................................................................................37
Política de nube y control de los datos...................................................................39
7 5G e IoT ......................................................................................................................... 40
8 Casos prácticos............................................................................................................ 44
4 51
Ciudades y territorios
inteligentes
¿Qué son las Las smart cities son uno de los grandes titulares de los últimos años. Pero definir qué son cons-
smart cities? tituye un enorme reto, pues existe una gran tendencia a tecnificar el concepto. Ciertamente,
el término surge de una definición tecnológica realizada por la industria de las tecnologías de
la información y referida al uso intensivo de las telecomunicaciones y la computación para el
desarrollo de los servicios en una ciudad. Aun así, se ha enriquecido durante el tiempo, permi-
tiendo una aproximación que lo define también desde una perspectiva socio-económica.
Una ciudad inteligente es, pues, aquella que utiliza todos los medios posibles, contextuali-
zados en su época y circunstancias, para proporcionar a la ciudadanía la mejor calidad de
vida en términos de economía, acceso a los servicios y sostenibilidad del territorio.
Desde este punto de vista, las actuales ciudades inteligentes son aquellas que utilizan los
instrumentos tecnológicos del siglo XXI para los fines propios de una ciudad: utilización de los
recursos públicos, ordenación del territorio y mejora de la convivencia urbana.
El impulso imparable de las tecnologías de la comunicación y la información (TIC) durante los
últimos 70 años y, en especial, la eclosión de Internet como herramienta de conectividad glo-
bal, han impulsado el desarrollo de tecnologías que, aplicadas a los entornos urbanos, modifi-
can y modificarán los hábitos ciudadanos.
Pero una smart city no se crea en un día. Desde la necesaria e imprescindible automatización
de sus procesos de desarrollo –a través de la implantación de infraestructura de comunicacio-
nes de altas prestaciones como, por ejemplo, de fibra óptica– hasta el aprovechamiento inten-
sivo de esta infraestructura para desarrollar sistemas de control operativo sobre los sistemas
tradicionales de la ciudad (energía, ciclo del agua o residuos, pero también cultura, educación
y vida social), las ciudades deben recorrer un largo camino.
La creación de las smart cities requiere una visión global y holística donde la tecnología
comulgue con la nueva y paradigmática concepción de las ciudades como un espacio de
colaboración, participación y transparencia. Desde la tecnificación hasta la construcción de
nuevos servicios de valor añadido, con una planificación adaptada al contexto de cada ciudad,
pues todas ellas son distintas y requieren de actuaciones específicas.
6 7La irrupción de las redes inteligentes como el 5G supone un nuevo reto para las smart cities. Se
trata de una nueva tecnología de comunicaciones que, combinada con la ya existente, propor-
cionará nuevas posibilidades para la mejor gestión de los sistemas de operación cotidiana de
las urbes.
Pero el gran reto de las smart cities está en la capacidad que las TIC nos proporcionan para el
modelado de ciudad, la planificación estratégica y la resiliencia urbana. Con el advenimiento
de las redes inteligentes, el camino iniciado por las ciudades en la dotación de tecnología para
no sólo el control, sino la planificación, la previsión y el conocimiento de sus procesos cotidia-
nos, alcanza una nueva dimensión. El big data ciudadano o el desarrollo de plataformas softwa-
re hacia sistemas coordinados de propósito general (sistemas operativos de ciudad) toma una
relevancia importante y decisiva durante los próximos años.
En este contexto, el desarrollo de la sensorización y la proliferación de los sistemas de obten-
ción de datos masivos (sistema conocido como IoT), junto a la expansión de las infraestructuras
de comunicaciones, constituyen el primer paso para la creación de una ciudad inteligente. La
explotación y análisis de los datos obtenidos son el siguiente paso hacia el objetivo. De esta
forma, conforme aumenta el número de sensores y de redes asociadas a cada instalación,
mayor es el conocimiento que se tiene del funcionamiento real de la ciudad y mejor se apli-
can, entonces, las medidas inteligentes para resolver los desafíos que presentan.
Por último, la inteligencia artificial, combinada con la versatilidad de las redes inteligentes,
constituyen la culminación de un modelo de ciudad que no dejará de evolucionar con el tiem-
po. Un modelo que, además, debe construirse de modo gradual, con proyectos interdepen-
dientes y bajo una estrategia clara, realista y ambiciosa que puedan englobarse en el futuro.
Que una ciudad funcione de manera óptima no consiste solamente en tecnología. Una ciudad
inteligente es un ecosistema de personas, procesos y soluciones. Se construyen así smart cities
al servicio de una ciudadanía empoderada y capacitada digitalmente para la mejor prestación
de los servicios públicos.
8 92
Tecnología para la
gestión de recursos
¿Por qué son Las ciudades Inteligentes utilizan la tecnología para gestionar recursos
importantes? como la seguridad, los transportes o la sanidad, así como para mejorar
su eficacia o garantizar la seguridad y la sanidad de sus ciudadanos. Sus
estructuras de gobierno son capaces de usar redes de comunicación
y sensores para acceder a una gran cantidad de datos, analizarlos y
usarlos en la toma de decisiones. La tendencia global de la población
del planeta de concentrarse en grandes urbes parece estar inextricable-
mente ligada al crecimiento económico y a la reducción de la pobreza.
Una humanidad cada vez
más urbana
Un porcentaje creciente de la población mundial habita un entorno
urbano y esta tendencia se acelera en todo el planeta. Según el World
Economic Forum, se espera que en 2030 un 60% de la población mun-
dial viva en ciudades. En el año 2050 esta cifra superará el 70%. En este
entorno económico, las ciudades se convertirán en la locomotora econó-
mica mundial y serán responsables de un 80% del PIB mundial, del 67%
del consumo de energía y del 70% de las emisiones de gases de efecto
invernadero.
Para los poderes públicos, las ciudades son, sin duda, un gran desafío
y las ciudades inteligentes pueden ser parte de la solución. Por un lado,
solucionar los desafíos de las ciudades conlleva un beneficio inmediato
y masivo para una gran proporción de la población y hace que resulte
posible conseguir economías de escala en el uso de los recursos. Por otro
lado, ciertos problemas en temas como la seguridad, la movilidad o la
salud pueden revestir especial gravedad en el entorno de una ciudad.
10 11El desafío de la urbanización
en cifras
CO 2
55%
2% 76% 1 billón €
CO2
CO 2
CO
2
Superficie terrestre Población mundial Consumo global de Coste estimado de la
ocupada por las ciudades que vive en ciudades energía y emisiones de contaminación del aire en los
carbono en ciudades países de la OCDE causada por las
emisiones del transporte rodado
70%
41
+ 15% 65%
Población mundial que Mega-ciudades de al Índice de delincuencia Crecimiento del PIB global
vivirá en ciudades en 2050 menos 10 millones de medio cuando la población generado por las 600
habitantes en 2030 de una ciudad se duplica mayores ciudades en 2025
Fuente: Nokia
12 13Distintas ciudades, distintos desafíos Ciudades y territorios inteligentes
No todas las ciudades son iguales. Existe una enorme variedad de concentraciones urbanas, El modelo de urbanización que actualmente conocemos está fuertemente influido por la
cada una con su fisonomía, sus propios problemas y con un acceso a recursos económicos popularización del vehículo personal o familiar en propiedad. Su consecuencia ha sido
y tecnológicos que refleja el desigual grado de desarrollo económico, social y de políticas el crecimiento de las ciudades dormitorio y centros comerciales concebidos en torno al
públicas de sus países y economías. automóvil.
Dentro de nuestro propio país podemos encontrarnos con problemáticas opuestas. El auge La transición de ciudad a las ciudades inteligentes de primera generación supone beneficios
de la población y la economía de un pequeño número de ciudades pujantes tienen su claros pero puntuales, aunque no alteran, en realidad, el modelo del urbanismo tradicional. Las
contrapunto en los problemas de despoblación y envejecimiento de población a los que se mejoras en transporte, por ejemplo, a menudo tienen efectos transitorios y un efecto llamada
enfrentan muchas pequeñas ciudades del interior. sobre el tráfico que anula sus efectos beneficiosos iniciales.
A escala del planeta, el fenómeno de concentración urbana es especialmente significativo en El efecto del despliegue de una conectividad universal y sin restricciones con amplísima
zonas de África y de Asia, pero con características muy distintas. Mientras que en África es cobertura podría hacer realidad el uso de la telepresencia en la prestación de servicios
posiblemente prematuro hablar de ciudades inteligentes, en Asia la urbanización masiva está como la sanidad, el abandono progresivo del transporte individual en favor de un
ligada al fuerte crecimiento económico y a la salida de amplias capas de población de la pobreza. transporte en común mejorado y nuevos modelos de logística, consumo y trabajo. El efecto
combinado de estas soluciones en ciudades inteligentes de segunda generación puede dar
Un buen ejemplo es la zona del delta del río de la Perla en el sudeste de China (Greater Bay lugar a un nuevo modelo de urbanismo.
Area), un caso de urbanización a una escala sin precedentes en la historia de la humanidad. La
zona representa una octava parte del PIB de China y agrupa hasta nueve grandes urbes, entre
ellas Hong Kong, Macao y Shenzhen, que suman más de 70 millones de habitantes en una
superficie muy reducida.
Para hacer frente a este fenómeno, las autoridades públicas hacen amplio uso de mejoras de
la movilidad en común y de la gestión eficaz de los recursos, pero también de tecnologías de
seguridad y vigilancia masiva que podrían llegar a incluir sistemas de puntuación y clasificación
ciudadana.
14 15Movilidad, seguridad
3
y servicios
Los desafíos
Las ciudades inteligentes son el lugar de encuentro de la práctica totalidad de los casos de
uso de 5G. Cada vez más, nuestras ciudades son el escenario de nuestra convivencia, de
nuestro trabajo y de nuestro ocio. La planificación y desarrollo de las ciudades actuales debe
actuales ser radicalmente diferente de la tuvo lugar en los siglos XIX y XX, cuando se desarrollaron.
Tenemos que sacar lecciones de lo sucedido para pensar un nuevo urbanismo que considere y
aproveche las posibilidades de las tecnologías de información y comunicación actuales.
Los flujos de tráfico ya no se organizan en función del uso del coche individual. Los ciudadanos
dejan de ver el uso del transporte público como una limitación y lo consideran un ahorro
individual y colectivo. Además, ofrece una comodidad que apenas restringe su capacidad
de desplazarse a donde quiera y cuando quiera. Quedan atrás los problemas del transporte
público tradicional.
Los desafíos de cualquier ciudad se pueden agrupar en cuatro grandes categorías:
1 Desafíos de movilidad
Análisis de tráfico, aparcamientos inteligentes, intersecciones inteligentes.
2
Desafíos de servicios públicos
Sistemas de energía y de saneamiento eficaces y sostenibles, sistemas de medición
de consumo de agua y electricidad en tiempo real e inteligentes, alumbrado público
conectado y regulado que reduzca en consumo energético sin comprometer su
disponibilidad.
3
Desafíos de seguridad
Detección temprana de incidentes y emergencias.
4
Desafíos de servicios de salud, educación, ocio y bienestar
Que sean inclusivos y al servicio de la ciudadanía.
16 17Desafíos
Desafíos de lasde las ciudades
ciudades Smart mobility
La movilidad inteligente es uno de los objetivos más directos de la
ciudad inteligente. Prácticamente es el objetivo inicial de la tecnificación
ciudadana: la capacidad de gestionar tráfico rodado -hoy en día de todo
tipo- en ciudades que no siempre tienen un urbanismo desarrollado bajo
los principios de ortogonalidad.
Agua y
Movilidad
energía El 5G va a permitir la conducción asistida con información en tiempo
real para la toma de decisiones para los conductores y para la
Salud, gestión íntegra de la movilidad urbana. En el escenario de conducción
Seguridad educación y autónoma, las capacidades de 5G van a permitir hacer realidad este
bienestar nuevo escenario, incidiendo en una mejora de la fluidez de los tránsitos y
una racionalización del uso de las vías urbanas.
Existen aplicaciones inmediatas como el aparcamiento inteligente, la
interconectividad peer to peer o la priorización del tráfico que mejorarán
indudablemente gracias a la capacidad predictiva de los sistemas
informacionales y el aporte de datos masivos a través de las nuevas redes.
Las soluciones de smart mobility suponen un ‘desaprender’ y deshacer
las prácticas tradicionales que han guiado el urbanismo durante el siglo
XX: la dependencia de los transportes individuales y en propiedad y la
planificación orientada a facilitar el uso de estos medios de transporte.
Energía y agua sostenibles
La prestación y suministro de servicios públicos no sólo podrá ser
gestionada en tiempo real, sino que dispondrá de la suficiente
información de contexto para convertirse en una oferta ajustada, de
destino universal y más sostenible en el tiempo. La posibilidad de
gestionar instantáneamente la calidad del agua, el aire y sus flujos será
un elemento básico para la mejora de la distribución ciudadana de los
servicios.
18 19Seguridad y gestión de emergencias Bienestar: Sanidad, educación y
entretenimiento
La seguridad, en su dimensión global, integrada en los sistemas
ciudadanos y de territorio, ofrecerá canales de comunicación Los servicios sanitarios (eHealth, sanidad inteligente) se beneficiarán de
específicos y dedicados. La seguridad se desarrollará claramente las capacidades de 5G no sólo por la introducción de la realidad virtual y
en combinación con los avances en la computación (blockchain y extendida en tiempo real, sino también por la capacidad de los servicios
computación cuántica) y será uno de los elementos clave en las nuevas de red para la introducción de nuevos elementos conectados para la
ciudades inteligentes. mejora de las prestaciones globales, desde la asistencia primaria hasta
la prevención de enfermedades. La asistencia en las emergencias podrá
El desarrollo de dispositivos -como los drones- con comunicaciones
desarrollar sistemas de coordinación más sostenibles y orquestados en el
basadas en 5G permitirá una comunicación bidireccional inmediata para
tiempo.
la toma de decisiones en caso de emergencia.
En el ámbito del entretenimiento, la realidad virtual y extendida, a través
Una proporción altísima de la población del planeta habita en lugares
de las nuevas infraestructuras 5G, por fin harán posibles experiencias
especialmente sensibles a desastres naturales, como terremotos o
inmersivas y, a la vez, la inmediatez de las comunicaciones permitirá
inundaciones. Hay razones históricas profundas que explican esta
disponer de verdaderos parques smart donde se desarrollarán más
concentración de la población en regiones de riesgo. El calentamiento
fácilmente soluciones ya disponibles en la actualidad y que permitirán
global podría dar lugar a cambios profundos de clima y exigir sistemas de
que la diversión forme parte también del ecosistema sostenible.
previsión de desastres naturales más precisos.
20 214
Ciudades conectadas
5G es el estándar sobre el que construir la ciudad conectada. Una ciudad inteligente de
Las soluciones: segunda generación es ante todo una ciudad conectada, una ciudad en la que se asume que
la conectividad existe sin limitaciones tanto para las cosas como para las personas.
5G y smart cities
¿Por qué es necesario 5G?
Conectividad universal sin limitaciones
El estándar 5G ha sido diseñado para poder dar soporte a una gama extremadamente amplia
de situaciones como las que se pueden dar en una gran ciudad. Desde las concentraciones de
tráfico móvil más exigentes y densas en los centros urbanos hasta despliegues de IoT mucho
más densos y demandantes que los actuales, pasando por aplicaciones críticas que requieren
baja latencia y alta disponibilidad.
5G proporciona una conectividad universal y sin limitaciones mediante redes de sensores
(IoT) o dispositivos móviles de ciudadanos. Esta red extendida llegará a ser omnipresente
y moverá una cantidad masiva de datos que ya no vendrán únicamente de los móviles sino
de un número elevado de dispositivos como sensores, actuadores, cámaras, vehículos e
infraestructuras.
5G ofrece el tipo de calidad y garantía de servicio que hasta ahora se asociaba únicamente con
el despliegue de redes físicas como el cable o la fibra. Se dará por hecho que personas y cosas
tendrán la posibilidad de conectarse a la red sin necesidad de plantearse el paso de desplegar
redes físicas mediante obra civil.
Este paso era hasta ahora inevitable en muchos despliegues, largos y costosos, y ocasionaba
molestias a los ciudadanos. El despliegue de 5G podría suponer el contar con un auténtico
‘bus urbano’ similar en características a los buses industriales pero desplegable a voluntad en
un tiempo récord. La red 5G puede llegar a ser una red invisible que da soporte a todas las
tecnologías necesarias para responder a los desafíos de las ciudades.
La red 5G se compone de una serie de capas que van desde los dispositivos móviles y los
sensores hasta la red virtual que soporta las aplicaciones de datos. Entre el mundo físico y la
nube, 5G despliega una red de radio de nuevo diseño y potencialmente mucho más densa que
las actuales, un núcleo de red virtualizada y, cuando sea necesario, una red de proceso local
(MEC o Multi-Access Edge Computing).
22 23La red 5G de la ciudad inteligente:
desafíos y tecnologías
La red 5G de la ciudad inteligente: Las ciudades inteligentes en
desafíos y tecnologías
Las ciudades inteligentes
el triángulo de la 5G
en el triángulo de la 5G
Agua y
Movilidad
energía
Salud,
Seguridad educación y
bienestar
Banda ancha móvil mejorada
Aumento de la capacidad
Gibagytes en
un segundo
3D Vídeo en 3D – Pantallas 4K
Cámaras de
ciudad inteligente
Trabajo y ocio en la nube
IoT y dispositivos habilitados por la 5G Realidad aumentada
Voz
Automatización
Red 5G de industrias
y vehículos
Redes de
Coches
sensores
Red de acceso mediante radio autónomos
SENSOR
Computación en el borde (edge) Banda ancha
para aplicaciones
críticas
Red troncal
IoT masiva Baja latencia
Conectividad Fiabilidad extrema
Nivel de nube masiva y baja latencia
Tecnologías de
Inteligencia artificial Análisis de datos
registro distribuido
101001
1001 001
Fuente: TM Forum 2018. Unión Internacional de Telecomunicaciones
24 25
*TM Forum 2018; fuente de los datos:
Unión Internacional de TelecomunicacionesMMBB (massive Mobile Broadband): banda ancha móvil masiva mMTC: Soporte al IoT
El estándar 5G proporciona banda ancha móvil en circunstancias extremas en las que se El perfil mMTC (Masive Machine-Type Communications) es posiblemente el que más aplicación
concentra una demanda de tráfico muy alta en partes determinadas de una ciudad, como inmediata tiene en el entorno 5G. Algunas de las aplicaciones emblemáticas de las smart cities,
por ejemplo en centros históricos o turísticos concurridos. La red urbana puede hacer frente a como los contadores de agua, ya usan tecnologías NB-IoT o LTE-M, adoptadas dentro del
picos de demanda en determinadas ocasiones como acontecimientos deportivos, conciertos o estándar. 5G permitirá soportar una red de sensores mucho más densa que las redes actuales y
emergencias. dedicar a cada aplicación un segmento de red virtual adaptado a sus necesidades y con mejor
Banda ancha masiva urbana
La arquitectura de red segmentada permite reasignar de manera dinámica el ancho de banda
rentabilidad económica.
(cifras
disponible, anuales)
de manera que los servicios esenciales para el funcionamiento de la smart city,
como los servicios de emergencias, movilidad o salud, siempre tengan asignados recursos
suficientes y no se vean afectados por el servicio menos crítico de banda ancha ciudadana. URLLC: Comunicaciones de baja latencia y alta fiabilidad
Densidad de tráfico en áreas urbanas 1
(petabytes por kilómetro cuadrado) El perfil URLLC permite desplegar soluciones de baja latencia y alta fiabilidad como el
Banda ancha
2017 masiva
2025 urbana coche conectado, la movilidad asistida y servicios de salud relacionados con la realidad
aumentada y la telepresencia, además de aplicaciones más relacionadas con el ocio. Este
tipo de aplicaciones y servicios podrían verse en el entorno de las smart cities en un plazo de
tiempo medio o largo, dependiendo de los avances en otras tecnologías habilitadoras como la
Abu Dhabi 0,9 Densidad de tráfico en áreas urbanas 1
(petabyes por kilómetro cuadrado)
inteligencia artificial y del despliegue de una red más cercana a la aplicación con centros de
Roma 0,7 proceso de datos distribuidos por la ciudad, MEC o Multi-Access Edge Computing.
2017 2025
Berlín 0,6
Munich 0,7
Madrid 0,6
Luxemburgo 1,1
Melbourne 1,1
Riad 1,9
Fuente: McKinsey&Company.
Barcelona 1,8
Londres (central) 1,7
Singapur (central) 1,4
París 3,1
Nueva York 2,2
Helsinki 1,7
Tokio (barrios específicos) 2,8
Nueva York (Manhattan) 8,4
Hong Kong (Kowloon) 6,1
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 9,0
Fuente: McKinsey&Company. 1 Salvo que se indique lo contrario, excluye las áreas que exceden la definición más restrictiva
de “ciudad”, es decir, las regiones “metropolitanas” o “urbanas”.
1 Salvo que se indique lo contrario, excluye las áreas que exceden la definición más restrictiva de “ciudad”, es decir, las regiones
“metropolitanas” o “urbanas”.
26 275
Los beneficios de
la tecnología 5G
Aplicaciones Los siguientes ejemplos ilustran algunas de las aplicaciones representativas de las
representativas smart cities que pueden beneficiarse del despliegue de 5G:
Gestión del tráfico y mejora de la
movilidad urbana
Los casos de uso de 5G como facilitador de la movilidad urbana se pueden agrupar en
dos principales categorías, cada una con diferentes plazos. La primera categoría reúne las
aplicaciones de 5G como facilitador de la movilidad, en parkings, en sistemas de pago o
información. El plazo es inmediato y el perfil de 5G más necesario es el de mMTC. La segunda
categoría es la del coche conectado en todas sus vertientes, vehículo a vehículo, vehículo
a infraestructura y vehículo a persona. Este tipo de usos dependen de la disponibilidad de
comunicaciones URLLC, previsible en plazos de tiempo medios, del orden posiblemente de
algunos años.
IoT como facilitador de la movilidad urbana
5G puede jugar un papel clave como facilitador de la movilidad y aminorar la ‘fricción’ en el uso
cotidiano de los medios de transporte. Por ejemplo, facilitando el aparcamiento o haciendo que
el pago por uso sea rápido y cómodo al estar asistido por sensores de ocupación conectados
que permitan que la información esté siempre actualizada y accesible para el usuario.
5G es un elemento importante para lograr estos objetivos gracias a su perfil mMTC o massive
Machine Type Communications, especialmente si es desplegado con una estructura de red
segmentada y una cobertura cercana al 100%. En estas condiciones la comunicación puede
suceder directamente entre ‘cosas’ de manera descentralizada, rápida, sin una intervención
humana innecesaria que pueda añadir latencia y errores. Este tipo de arquitectura aplica
conceptos de software como microservicios al IoT dentro de la infraestructura de movilidad.
28 29¿Qué puede cambiar con 5G? Gestión del alumbrado
El escenario en el que 5G puede tener mayor impacto en la mejora de la movilidad urbana
es sin duda el del vehículo conectado, gracias a sus características de alta fiabilidad y baja El alumbrado público constituye una partida económica considerable
latencia, lo que llamamos uRLLC, ultra Reliable Low-Latency Communications. de los presupuestos de muchas ciudades. Según la compañía Cisco,
en su estudio de plataforma para smart cities, hasta un 38%. El uso de
Los vehículos conectados entre sí y con la infraestructura pueden avisar de incidencias tecnología LED para el alumbrado público supone un ahorro considerable
en la vía, del estado del tráfico, de bloqueos en cruces de situaciones de riesgo con otros del consumo eléctrico y de los costes de mantenimiento. La regulación de
vehículos. Los objetivos son varios: reducir el número de accidentes y su gravedad, lograr los poderes públicos en Europa y en Estados Unidos a favor del LED está
un tráfico más fluido, mejorar la eficiencia energética del transporte o acortar los tiempos de logrando que este tipo de iluminación se esté generalizando. Se espera
desplazamiento. 5G permite disponer de inteligencia en los lugares de la red donde sea más que entre 2018 y 2050 el consumo de energía en iluminación disminuya
necesaria o más eficiente, intersecciones, cruces, lugares especialmente complicados y que en más de un 50%.
crean cuellos de botella.
Los sistemas de asistencia y advertencia avisan al conductor sin llegar a reemplazarlo. En
algunos casos, de manera puntual o excepcional, cuando el peligro lo justifique, podrían
llegar a tomar ciertas decisiones de manera autónoma como por ejemplo frenar. Este objetivo ¿Qué puede cambiar con 5G?
es alcanzable mediante técnicas de inteligencia artificial que son una evolución de lo que ya
sabemos hacer, por ejemplo visión artificial o estimadores de movimiento.
La iluminación pública LED, a su vez, está adentrándose en su propia
Se deberá dar cobertura 5G completa a lo largo de las vías y lograr que el tiempo de respuesta transformación ‘inteligente’. El mercado de iluminación inteligente,
de la red de comunicaciones sea corto, acercando la capacidad de proceso a las vías de incluyendo doméstico y público, se estima en 8,5 billones de dólares en
comunicación, lo que llamamos Multi-Access Edge Computing (MEC). Se trata en cierto modo 2023, con un crecimiento del 80% entre 2016 y 2023. Los puntos de luz de
de acoplar las dos redes de comunicaciones, la física y la virtual. 5G permite además mantener LED pueden ser controlados fácilmente y de manera dinámica, llegando
actualizado el software inteligente de los vehículos, distribuir la cantidad masiva de datos que incluso a ajustar cada punto de luz en función de la iluminación ambiente,
se van a generar y equilibrar la capacidad de procesado entre la red y el vehículo. de la climatología o de cualquier otra necesidad. Esta transformación se
encuentra ya en marcha con la tecnología IoT 4G.
Con la transición a 5G, el control se podría asegurar y ampliar, para
hacerlo más eficiente en recursos de red. Se podrá así conseguir un
ahorro energético adicional sustancial, tanto en consumo de energía
como en mantenimiento. Los puntos de luz de las ciudades son además
lugares en los que se pueden situar cámaras, relacionando iluminación y
seguridad, repetidores de señal o cualquier otro tipo de sensor o actuador.
Los avances en microelectrónica en este mercado potencialmente masivo
permiten pensar en una integración de la inteligencia artificial cercana a los
dispositivos.
30 31Gestión del
alumbrado
Gestión del
Consumo de electricidad residencial
alumbrado
Miles de kilowatios hora por hogar
2018 2050
Calefacción del espacio
Gestión
Consumo
Miles de
del alumbrado
de electricidad
kilowatiosdelhora
Enfriamiento
residencial
por hogar
espacio
- 47%
Gestión de residuos
+5%
2018 2050
Agua caliente La gestión inteligente de recogida de residuos urbanos es otra aplicación estrella de
-19%
las ciudades inteligentes que ha empezado ya a desplegarse con tecnología 4G. Los
Refrigeración y congelación
Calefacción del espacio
-14%
- 47%
contenedores pueden ser dotados de sensores conectados con el centro de control que
puede optimizar las rutas de recogida en función del llenado.
Enfriamiento Iluminación
del espacio
-51% +5%
Televisores yAgua
ordenadores
caliente
-19%
-19%
Lavadora
Refrigeración y lavavajillas
y congelación ¿Qué puede cambiar con 5G?
+15%
-14%
Cocción
Iluminación
-12%
-51% La tecnología 4G permite ya el control inteligente de la gestión de residuos, con soluciones
Consumo de electricidad residencial
(miles de kilowatios hora por hogar) relativamente maduras. 5G podría aportar mejoras como el soporte de redes densas de
Televisores yResto de usos
ordenadores +12%
-19% sensores IoT y ahorros al ajustarse a las necesidades de la red. Más allá de estas mejoras
2018 2050
Lavadora y lavavajillas puntuales, se puede pensar en posibilidades futuras que vayan más allá de la conectividad y
0 1 2 +15%
3 4 5
que usen el potencial de la inteligencia artificial y del blockchain. La recogida de residuos y, aún
Cocción más, el reciclado, únicamente son posibles gracias a la colaboración ciudadana.
-12%
Resto de usos +12% La confianza de los usuarios en la cadena de reciclado es extremadamente importante. Las
Consumo de electricidad comercial
autoridades deben dar visibilidad al proceso y credibilidad al hecho de que los residuos que
Kilowatios hora por metro cuadrado
0 1 2 3 4 5 separan se reciclan adecuadamente. Tecnologías blockchain como las usadas para seguimiento
2018 2050 de cadenas pueden hacer crecer la confianza de los consumidores.
La popularización de los smartphones contribuye a crear maneras adicionales de recogida
Ordenadores y equipos de oficina inteligente de información basada en la participación ciudadana. El reciclado basado en
Consumo de electricidad comercial +21%
Kilowatios hora por metro cuadrado separación de los residuos en origen depende en buena medida de esta colaboración
Refrigeración
-17% ciudadana. Dar información creíble del seguimiento de la recogida y el reciclado puede ser
2018 2050
Enfriamiento del espacio
importante. Esta, a su vez, depende enormemente del grado de confianza que tengan los
-26% ciudadanos en las administraciones municipales.
Ordenadores y equiposVentilación
de oficina Consumo de electricidad comercial
-47% +21%
(Kilowatios hora por metro cuadrado)
Iluminación
Refrigeración
-54% -17% 2018 2050
Enfriamiento delCocción
espacio
-51%-26%
Agua caliente
Ventilación
-49%
-47%
Resto de usos
Iluminación
-54% +6%
Cocción
0 21 -51% 43 65
Agua caliente
-49%
Resto de usos
+6%
Fuente: US Energy Information Administration
0 21 43 65
32 33Gestión del agua
La gestión inteligente del agua es ya hoy una parte esencial de una ciudad inteligente. Es
el ejemplo perfecto de la utilidad de un tipo particular de dispositivo IoT, donde las redes
de sensores LPWAN (Low Power, Wide Area Network) dan conectividad a un gran número de
dispositivos con el uso exclusivo de baterías de alta duración en entornos en los que no hay, en
general, suministro de electricidad de la red y con un volumen de datos transferido mínimo.
Los contadores de agua ayudan ya a detectar fugas eventuales. Son una de las 'killer app’ IoT
que permite detectar fugas y conocer mucho mejor cuáles son los patrones de consumo de un
bien cada vez más precioso.
¿Qué puede cambiar con 5G?
5G incorpora enormes mejoras en el soporte de sensores IoT. Las nuevas redes serán capaces
de dar colectividad a una red mucho más tupida de sensores. El uso de network slicing
permitirá dedicar exactamente los recursos de red necesarios para este tipo de red y mejorará
la rentabilidad de una aplicación especialmente sensible al coste, cuya coexistencia con los
servicios tradicionales de voz, vídeo y datos masivos en una red 4G podría ser problemática o
no óptima.
La gestión del consumo de agua se va haciendo progresivamente más inteligente. Combinando
medidores de caudal con sensores de humedad y lluvia, e incluso con sensores de productos
químicos, se puede pasar de detectar fugas a lograr un uso mucho más inteligente y ajustado
del agua.
La gestión del agua y el sector de la agricultura inteligente (agTech) comparten buena parte
de la problemática, los componentes y las soluciones de otras aplicaciones. Los volúmenes
de producción alcanzados en medidores de agua de transmisores IoT de bajo coste y en
baterías de larga duración son aprovechados por el sector de la agricultura inteligente. A su
vez, la investigación del sector agTech en sensores de distintos productos químicos podrían
ser de enorme utilidad para la detección de contaminante, calidad de agua o monitorizado de
reciclado de aguas residuales.
34 356
Un ecosistema
en evolución
Barreras para su
implantación El modelo de negocio de las smart cities se encuentra todavía en evolución y en fase de
definición. La primera generación de ciudades inteligentes ha consistido esencialmente en
despliegues de redes públicas de conectividad, usando una tecnología madura para uso
ciudadano como WiFi, a veces acompañando a mobiliario urbano o puestos de información
y de redes de sensores para usos puntuales. La iniciativa ha venido de la mano de proyectos
piloto, pruebas de concepto y demostradores impulsados por inversiones de capital público.
En el caso de la segunda generación de ciudades inteligentes construida en torno a
conectividad 5G, el número de ecosistemas posible se enriquece pero también se complica.
La elección del tipo de red, uso del espectro y tipo de contrato adquiere una enorme
importancia. Algunas redes podrían ser privadas, compartidas o desplegadas por un
operador neutro. Las ciudades podrían tener que elegir entre modelos de facturación basados
en distintas mezclas de costes operativos y de capital y en cómo financiar las operaciones, el
mantenimiento y las modificaciones sin apoyo público. Un enfoque amplio e integrado puede
hacer económicamente rentable la transición a ciudad inteligente. Los ahorros logrados, por
ejemplo, con una iluminación urbana inteligente pueden servir para financiar inversiones en
mejoras de la movilidad y en seguridad.
Por otra parte, la planificación, despliegue y operaciones de una ciudad inteligente
requieren un amplio abanico de conocimientos, desde la red hasta el software de análisis
de datos, pasando por el diseño de la red de nube o de edge. Difícilmente un único contratista
o un único ente municipal contará con una gama tan amplia de competencias. Podemos
incluso pensar en modelos de negocio en el que el ecosistema está formado por el proveedor
que actúe como integrador de sistemas para el diseño y la puesta en marcha.
Esta figura puede ser un operador, un fabricante de equipos o incluso un tercer tipo de
compañía; por ejemplo, un proveedor de servicios que haya formado su ecosistemas
con proveedores de distintos tipos de soluciones, o bien proveedores de soluciones de
aparcamiento, calidad del aire, cámaras, nube, edge, blockchain o inteligencia artificial. La
integración y validación de tantos componentes debe realizarse previamente por el proveedor
que ‘productiza’ y comercializa soluciones.
36 37El despliegue de servicios intensivos en el uso de datos en la nube conlleva unos costes que
son dinámicos y muy variables. Entidades locales acostumbradas a recibir ayudas para la
Política de nube y control de los datos
implantación inicial de pilotos de ciudades inteligentes y costes fijos podrían pasar a tener que
prever y financiar facturas mensuales y muy variables.
La política de nube y de edge adquiere una importancia especial por la influencia que tiene
La elección de la mejor solución de ciudad inteligente puede quedar fuera de lo que una sobre el control de los datos. Cientos de ciudades de todo el mundo están desarrollando
pequeña ciudad con pocos recursos puede llegar a hacer. Una posible solución es establecer proyectos de ciudad inteligente. No está realmente claro si las ciudades están capacitadas
alianzas entre ciudades con necesidades parecidas que se unan para poner en común sus para entender las implicaciones de confidencialidad de los datos que conlleva el
conocimientos y recursos, elegir la solución y el proveedor. Estas alianzas alcanzan un peso convertirse en una ciudad inteligente.
económico y un poder de negociación impensables para una única ciudad pequeña.
Las empresas privadas están aprendiendo de sus experiencias de virtualización cómo la
Un ejemplo lo vemos en Estados Unidos, en el estado de Colorado, con la ‘Smart Cities elección de una arquitectura con el adecuado equilibrio entre nube pública y privada y la
Alliance’. En nuestro país podría resultar ventajoso desarrollar políticas comunes para elección de un suministrador tiene un clarísimo impacto en sus cifras de negocio y en el
ciudades que compartan los mismos problemas. El peso económico, el poder de negociación control de los datos.
y el atractivo para un suministrador de un agrupamiento de poblaciones es mucho mayor que
el de una pequeña ciudad. En el caso de una ciudad el problema es aún mayor porque los datos que manejan son los de
sus ciudadanos. Es preciso establecer buenas prácticas para las estrategias de virtualización
Podría pensarse incluso que agrupar varias ciudades y varios servicios añadidos podría ser de las ciudades, para la construcción de su ‘avatar’ en la nube. ¿Deben por ejemplo soportar
parte de una futura solución al problema de la conexión de banda ancha rural. Las poblaciones los poderes públicos la inversión en infraestructura de nube que en realidad está fuera de su
pequeñas y de difícil cobertura podrían por ejemplo condicionar la contratación de distintos control? ¿Qué restricciones imponer al almacenamiento, propiedad y uso de datos por parte de
servicios a la cobertura de banda ancha. Allí donde un operador de telecomunicaciones compañías que son esencialmente territoriales?
tradicional no logre justificar la cobertura, un operador de servicios integrales podría
perfectamente justificar el servicio de banda ancha ciudadana que él también requiere para Nuevas regulaciones como la Directiva de protección de datos europea muestran el camino a
operar una ‘población inteligente’. seguir pero deben ser trasladados a las ciudades inteligentes y aplicados. La ausencia de guías
y políticas de datos plantean dilemas para las administraciones locales, al tener que decidir
La fusión de muy distintos servicios dentro de un único contrato debe ser hecha teniendo en si permiten, por ejemplo, el acceso a los datos generados en la ciudad a cambio de ventajas
cuenta que algunas aplicaciones como los servicios de emergencia requieren condiciones económicas en la puesta en marcha de un proyecto de ciudad inteligente.
legales y comerciales especiales.
38 397
Los ingredientes
del éxito
5G e IoT
El éxito de las ciudades inteligentes pasa por la incorporación masiva de
sensores IoT que estén comunicados permanentemente por redes 5G, dentro
de un conjunto integrado y coherente de varios sistemas inteligentes. Los
sensores IoT actuales ya son compatibles con las redes 5G próximas a salir y a
partir del año que viene ya serán totalmente IoT.
La utilización de redes 5G en las ciudades inteligentes es fundamental,
porque en pocos años se espera que haya varias decenas de miles de
millones de sensores IoT, generando datos constantemente. La característica
de las redes 5G de captar simultáneamente múltiples entradas y salidas de
datos (MIMO - multiple - input and multiple - output - masivo) es en este caso
crucial, porque de lo contrario se crearían múltiples cuellos de botella y el
colapso de las redes de información.
Esta ingente cantidad de información se debe posteriormente procesar en
centros de datos y después aplicar técnicas de inteligencia artificial para
extraer conocimiento y aplicarlo a la infraestructura, sistemas y dispositivos
de las ciudades para que funcionen mejor y de forma más eficiente.
Evidentemente, existirán sistemas de alerta que informarán inmediatamente
de los incidentes graves. El rápido tiempo de respuesta, característico de 5G,
también es fundamental para el óptimo funcionamiento de las smart cities.
En esencia, una ciudad inteligente no es más que la interconexión de varios
módulos, conocidos como sistemas inteligentes. El objetivo de algunos
de estos sistemas inteligentes es el control y optimización de diversos
aspectos de la infraestructura de las ciudades, como pueden ser la recogida
de los residuos, el alumbrado público y las canalizaciones de agua, gas y
electricidad, que pueden ser relativamente autónomos.
40 41Otros sistemas inteligentes pueden depender o estar interconectados con otros para extraer
todo su potencial. Un ejemplo son las señales de tráfico, que modificarán su cadencia según
el tráfico de cada momento y en función de los datos que puedan recibir de las cámaras de
videovigilancia o de los coches conectados. El control de las señales de tráfico en función del
número de vehículos o de las inclemencias del tiempo ya hace décadas que se realiza, pero no
dejan de ser métodos relativamente manuales y rígidos.
Conforme haya más sistemas inteligentes y estén interconectados entre sí, más eficaces serán
estos sistemas y más se retroalimentarán positivamente unos con otros. El alumbrado público
de las aceras y las calzadas podrá modificarse en función del tráfico peatonal y de vehículos.
El ejemplo máximo de interdependencia serán los coches autónomos, que además serán
sistemas muy críticos porque afectarán a la vida de las personas.
Todos estos sistemas, de todas formas, no funcionarán de forma eficiente si no han sido
correctamente planificados y ejecutados dentro de un proyecto de ciudad inteligente
coherente, realista e integrado. Porque, de lo contrario, sólo serán unos pocos sistemas
autónomos que pueden realizar su función de forma muy útil y eficiente, pero que no
contribuirán en exceso al mejor funcionamiento de la ciudad en su globalidad.
Por encima de todo, además, el conjunto de sistemas inteligentes debe construirse
pensando en el bienestar de los ciudadanos y promoviendo que varias funciones específicas
sean aceptadas por la mayoría. Habrá más de un caso en que la importancia de unos sistemas
inteligentes hará que deban prevalecer, habida cuenta de que las ciudades serán cada vez más
densas en todos los aspectos y el espacio y las infraestructuras públicas limitadas y escasas.
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Soluciones inteligentes
Ascensores monitorizados
Casos prácticos El medio mecánico que transporta más pasajeros en el mundo no circula
horizontalmente sobre el asfalto, sino verticalmente por el interior de los
edificios. Los 12 millones de ascensores existentes en 2015 ya realizaban
7.000 millones de desplazamientos cada día, y la cifra aumentará debido a la
urbanización creciente de la sociedad, con el 70% de la humanidad viviendo
en ciudades para el año 2050. Mantener ese parque en buenas condiciones
de funcionamiento es crucial: se estima que los ascensores del mundo están
detenidos por avería casi 200 millones de horas al año. La firma alemana
ThyssenKrupp -la tercera más grande de este sector- ya equipa todos sus
ascensores nuevos y el 80% de los existentes con sensores de mantenimiento
preventivo conectados a la nube Azure de Microsoft, y la suiza Schindler -líder
del mercado- ha llegado a un acuerdo similar con Telefónica para sensorizar sus
ascensores y escaleras mecánicas.
Recarga planificada
Integrar en el sistema de navegación de los coches eléctricos la información
sobre los recursos disponibles para recargar las baterías de los mismos permite
a sus conductores planificar sus rutas teniendo en cuenta aspectos como la
autonomía, los medios de pago y el tiempo necesario para las operaciones de
recarga, que son rápidas en el mejor de los casos pero nunca instantáneas. Con
la plataforma Convenience Charging de Bosch, el conductor puede reservar
al mismo tiempo espacio en el cargador y mesa en la cafetería más cercana
para comer mientras su vehículo se alimenta de energía. La solución también
contempla el uso de los cargadores móviles -grandes baterías que se desplazan
sobre triciclos hasta el lugar donde son requeridos- de la firma Chargery.
44 45Menos polución El desafío de la conectividad para
Hasta ahora, la calidad del aire en las ciudades se mide únicamente en unos cuantos
puntos utilizando equipos estacionarios costosos y voluminosos, cuyos datos se consideran
multitudes
representativos del conjunto de la ciudad. Para comprender mejor la relación entre las fuentes
de emisiones nocivas y el entorno, actualmente se tiende a desplegar un mayor número de Tecnología para multitudes: Deportes y estadios
estaciones de monitorización compactas, instaladas en farolas o en paradas de autobús, que
miden en tiempo real magnitudes como la densidad de partículas y el dióxido de nitrógeno Los acontecimientos deportivos multitudinarios en estadios producen estadísticas
presentes en el aire, así como la temperatura, la presión atmosférica y la humedad. Analizando asombrosas de uso de datos móviles. En 2017, durante la Super Bowl, la red WiFi alcanzó los
estos datos, las ciudades pueden tomar decisiones como ha hecho Stuttgart. Allí se ha 11.8 terabytes y 27.191 usuarios simultáneos en pico. La red Verizon Wireless registraba 11 TB de
reducido un 20% el nivel de polución en una de las intersecciones más contaminadas de tráfico de datos a través del sistema DAS (Distributed Antenna System). La progresión entre la
Alemania, manteniendo el volumen de tráfico, pero facilitando el flujo de la circulación. Super Bowl 2014 y 2016 (gráfico) indica un aumento de 300% en dos años.
Estas cifras de tráfico durante la duración del evento son tres veces superiores al tráfico 4G
diario medio en el centro de Manhattan o de Hong Kong. Otro tanto se puede decir del tráfico
Más basura, mejor recogida de la red WiFi. Es de suponer que ambos flujos, de Wifi y de 4G se superponen en la red de
backhaul, sumando unos 24 terabytes. Los acontecimientos deportivos suponen por lo tanto
un inmenso desafío para las redes móviles y un excelente laboratorio para la futura red 5G.
El coste de la recogida de basuras representa entre el 15% y el 50% del coste total de
explotación de un municipio medio. Se estima que en 2025, cada uno de los 4.300 millones
de residentes en ciudades generará 1,5 kg de residuos urbanos sólidos al día, con un total Tecnología para multitudes:
La arquitectura DAS a la que los operadores han tenido que recurrir es en cierto modo un
precursor de la arquitectura de radio basada en un número más elevado de celdas más
de 2.200 millones de toneladas anuales. La correcta gestión de esta enorme montaña de
basura tiene consecuencias sobre el medio ambiente a escala local y global. Sensorizar
deportes y estadios
pequeñas. El que esta red se use únicamente en momentos muy determinados favorece
el que los operadores sean más proclives a compartir infraestructura como sitios, torres y
los contenedores de residuos para conocer en tiempo real su nivel de llenado permite a la antenas. El caso del estadio inteligente se convierte en cierto modo en laboratorio de futuros
plataforma Kinetic for Cities Waste Management de Cisco optimizar las rutas de los camiones modelos de negocio y puede que confirme el papel clave de la figura del operador neutro.
de recogida para lograr la máxima eficiencia con las mínimas molestias -ruido, malos olores-
para los ciudadanos.
Estacionamiento inteligente
La consultora Roland Berger estima que el 30% del tráfico de vehículos en una ciudad
corresponde a conductores que buscan una plaza para estacionar. Desde el punto de vista
económico, el impacto es enorme: un estudio de Inrix calcula que cada conductor gasta 900
euros anuales buscando aparcamiento, con un coste total que asciende a 40.000 millones
de euros sólo en Alemania. Los beneficios medioambientales y económicos de optimizar
el proceso de estacionamiento han llevado a la ciudad de Hamburgo, en colaboración con
Deutsche Telekom, a equipar unas 11.000 plazas de aparcamiento en superficie con sensores
infrarrojos y magnéticos incrustados en el asfalto que detectan la presencia de un vehículo e
informan a través de una red NB-IoT sobre los espacios disponibles mediante una aplicación
móvil que también permite abonar el tiempo de aparcamiento y prolongarlo en caso necesario.
Fuente: CBInsights
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