MediaLab se suma a la red 'The Things Network' para experimentar con Internet de las cosas 📡
¿Te imaginas 🤔💭 tener acceso a una red abierta, libre, neutral, segura y útil para acercar la tecnología IoT a la ciudadanía?
Pues esto ya no es un sueño, es una realidad en la Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón de la Universidad de Oviedo.
Gracias a la Cátedra MediaLab, y en especial a su director, Ramón Rubio, que me ha permitido participar durante el mes de Noviembre de 2020 como colaborador para promocionar y dirigir dicha iniciativa.
Junto con la ayuda de un equipo excepcional y multidisciplinar, hemos logrado desarrollar un proyecto piloto de investigación con el que facilitar y acercar la experimentación de soluciones del Internet de las Cosas a cualquier persona gracias a la red The Things Network.
The Things Network (TTN)
The Things Network es una red global abierta y distribuida para el Internet de las cosas construida gracias a la participación ciudadana.
Permite que cualquier persona pueda utilizar sus servicios simplemente creando una cuenta y sin ningún coste.
Un momento... entonces ¿significa esto que los datos que envíen mis dispositivos IoT serán públicos 😱? La respuesta es sencilla, ¡No!
Al registrarse y crear una cuenta, sólo tú tendrás acceso a los datos enviados por los dispositivos IoT que registres en la plataforma. Tus datos son tus datos.
Un ejemplo de como se verían los datos recibidos en la plataforma:
Y claro, ahora mismo te estarás preguntado, pero... ¿y cómo logro que mis dispositivos envíen esos datos? 🤔
La red TTN, se basa en la tecnología LoRa y la especificación abierta LoRaWAN.
Veamos de qué tratan una y otra.
LoRa
Imagínate que quieres desarrollar una pequeña estación meteorológica para colocar en tu jardín y que mediante Wi-Fi puedas ver los datos recogidos cómodamente, desde el sofá de tu casa.
Estaría genial, ¿verdad? Pero tu señal WiFi no dispone de tanto alcance como para que la estación meteorológica pueda conectarse desde fuera del hogar 😔 .
¿Crees que hay otra forma posible de lograrlo? ¡Sí, mediante LoRa!
LoRa (Long Range) es una tecnología de comunicaciones inalámbrica, al igual que otras tecnologías que ya conoces como Wi-Fi o Bluetooth.
Lo interesante de esta tecnología, es que ofrece una amplia área de cobertura (de 1-2km en ciudad y más de 20Km en zonas con visión directa) obteniendo como contrapunto una baja transferencia de datos (sí, puedes ir olvidándote de usarla para compartir archivos, streaming de contenidos o jugar en línea 😅).
La ventaja de LoRa está en su bajo consumo 🔋, por lo que es ideal para el envío de información (como datos recogidos por sensores) a larga distancia y conexiones en las que no se disponga de red eléctrica.
LoRaWAN
LoRaWAN es una especificación de código abierto que define un protocolo de comunicación y arquitectura para redes LPWAN (Low Power Wide Area Network), o lo que es lo mismo, redes amplias de baja potencia basadas en la tecnología LoRa.
La especificación define una topología basada en estrella ⭐ , y a grandes rasgos, una arquitectura de red con los siguientes elementos:
- Nodos
- Puertas de Enlace (Gateways)
- Servidor de Red
- Servidor de Aplicación
De toda la arquitectura, y siguiendo con la analogía de la estación meteorológica conectada al Wi-Fi del hogar, has de entender principalmente dos de estos elementos:
- Nodos: son dispositivos hardware (típicamente pequeños) que pueden enviar y recibir datos a través de la tecnología radio LoRa. A menudo tienen algún tipo de capacidad de detección y potencia de cálculo y pueden durar con una pequeña batería durante meses o hasta incluso años sin atención. Pueden comunicarse bidireccionalmente, esto significa que pueden enviar mensajes de enlace ascendente (enviados por el dispositivo final a la puerta de enlace) y mensajes de enlace descendente (enviados por la red al dispositivo final a través de la puerta de enlace).
💡 Imagina que tu nodo es la estación meteorológica
- Puerta de enlace o Gateway: suelen ser elementos transparentes para el usuario, lo que significa que todos los mecanismos de la especificación LoRaWAN son realizados por el servidor de la red y el servidor de aplicaciones. Todos los paquetes recibidos son enviados al servidor de red. Estos dispositivos se encargan únicamente de modular y demodular los mensajes LoRa, mantienen una conexión con el servidor de red y pueden manejar muchos mensajes al mismo tiempo. La mayoría de las puertas de enlace, pueden manejar fácilmente, miles de dispositivos.
💡 Imagina que es el router que brinda acceso inalámbrico a los dispositivos Wi-Fi de tu hogar
Vale...ya entiendo, ¡pero es que yo no dispongo 😅 de eso ni quiero más aparatos en casa 🏠!
⚠️🧘 KEEP CALM🧘⚠️ Ahora es donde entra en acción el trabajo 🛠️ de la comunidad 👥 adherida a la red The Things Network
Nuevo Gateway LoRaWAN instalado por la Cátedra MediaLab del Campus de Gijón
Os recuerdo que The Things Network ofrece el despliegue de la infraestructura necesaria.
Cuenta con Gateways instalados por la comunidad y repartidos por todo el mundo.
Únicamente, si quieres enviar datos (sin contar propiamente con una puerta de enlace) has de cerciorarte que tengas cobertura de la red LoRaWAN facilitada por las puertas de enlace que se hayan podido instalar en tu localidad.
En el Principado de Asturias, por ejemplo, ya somos varios usuarios que estamos contribuyendo a la red con nuestros propios Gateways y que pertenecemos a la comunidad TTN del Principado de Asturias.
En este caso particular, con la idea de brindar cobertura al Campus de la Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón, se ha instalado un Gateway en el último piso del Edificio Polivalente, donde se encuentra también situado el espacio del MediaLab.
Mmm... seguramente ahora te preguntarás 🤔
¿Y estás seguro que la puerta de enlace instalada es capaz de dotar de cobertura a todo el Campus 😵🤯?
¡Sí! y a las pruebas de medición realizadas me remito 👇
Como se puede observar en las imágenes, con la instalación de este Gateway hemos sido capaces de brindar cobertura a todo el Campus de Gijón, ampliar la cobertura de red que ya existe en algunas otras de las zonas de la ciudad e incluso extender sus límites a otros barrios y zonas cercanas.
Genial, ya tenemos la infraestructura... ¿y ahora qué? 🤔
Ahora, es momento de pasar a la acción 🎬
- Pensar 🧠
- Experimentar ⚗️
- Desarrollar 🛠️
- Divulgar 🗣️
- Aprender 🤓
Y sobre todo, de prototipar soluciones IoT, ya que existen infinidad de casos de uso y proyectos que se pueden realizar.
Y no, no estamos solos en esto.
En ciudades Europeas, como por ejemplo Zúrich, han desarrollado incluso un Hackathon que reúne a la comunidad de Makers locales y la administración de la ciudad para explorar nuevas soluciones que mejoren la vida en la ciudad con la ayuda de redes abiertas (TTN) y tecnología cívica, gracias a la innovación abierta distribuida.
Ciudades como Múnich o Amsterdam cuentan ya con cobertura total en la ciudad, ofreciendo a sus ciudadanos acceso a una red libre, neutral, segura y útil.
En España, cabe destacar todo el trabajo que están realizando comunidades como las de Madrid, Barcelona, Sevilla o Ponferrada.
Bien, si has llegado leyendo hasta aquí... ¡no te vayas ahora! 😁🙏
¿Te gustaría conocer algunos de los prototipos que hemos desarrollado en el MediaLab durante este proyecto piloto de experimentación 🧪?
¡Vamos a ello 😉!
Proyectos IoT desarrollados
Se han desarrollado varios dispositivos compatibles con esta tecnología que pretenden servir de ejemplo para desarrollar futuras soluciones a los diversos casos de uso que puedan presentarse.
Los prototipos iniciales desarrollados han sido:
- Un contador de personas, que registra el aforo de la sala en la que se encuentre colocado a su entrada, enviando los datos mediante tecnología LoRa a la red TTN.
- Un dispensador de gel inteligente que se activa al acercar las manos y registra el número de veces que el dispositivo ha sido utilizado, enviando los datos mediante tecnología LoRa a la red TTN.
Nota: diseño 3D de la carcasa en progreso 😉
- Una mini estación meteorológica, que registra valores de temperatura, humedad y presión, enviando los datos mediante tecnología LoRa a la red TTN.
Todos estos dispositivos constan de sensores que leen los datos que queremos recoger y envían los mismos mediante tecnología LoRa, gracias a la placa que hemos utilizado, compatible con Arduino, facilitando su desarrollo.
Además, hemos diseñado una PCB Universal que es compatible con los proyectos listados y además proporciona pines adicionales para conectar con facilidad diferentes sensores y/o módulos.
Podrás encontrar toda la información de los proyectos a continuación:
- En la página oficial que se ha habilitado para la iniciativa, podrás ver los distintos proyectos que se vayan desarrollando.
- Toda la documentación técnica, se encuentra disponible bajo licencia open source en el siguiente repositorio.
DemoLab LoRaWAN MediaLab
Uno de los aspectos más interesantes de Internet de las Cosas, es poder disponer de los datos recibidos en tiempo real por los sensores para poder actuar en consecuencia.
Ejemplo, ¿Recordáis aquellas inundaciones que ocurrieron hace un par de años (2018) en el Campus de Gijón causando grandes y cuantiosos destrozos por la subida repentina del caudal del río?
Pues es un ejemplo más, para un caso de uso específico, que seguramente se hubiese podido evitar con una solución IoT.
Contando con un sensor de medición de la altura del caudal del río, se hubiera podido advertir de la situación repentina de la crecida, notificando con la suficiente antelación para tomar así las medidas necesarias y haber podido evitar o contener el desastre.
He expuesto este caso real, para que entendáis las posibilidades que nos brinda contar con una red abierta para Internet de las Cosas.
En en MediaLab, hemos desplegado un pequeño DemoLab para experimentar este tipo soluciones.
01. Sensores >> Gateway LoRaWAN
Prototipos como el contador de personas, la mini estación meteorológica o el dispensador de gel inteligente, registran y envían sus datos vía LoRa.
Estos son recibidos por el Gateway instalado en el Campus.
02. Gateway>> The Things Network
El Gateway LoRaWAN recibe los datos de los sensores y este los reenvía a la plataforma habilitada por la red TTN.
Eso nos permite observar los datos recibidos y poder tratarlos.
03. The Things Network >> Raspberry Pi
Una RaspberryPi, actúa como nuestro servidor local.
En ella recogemos los datos (mediante la herramienta Node-RED) enviados por los dispositivos a TTN, tratándolos y almacenándolos en una base de datos InfluxDB.
Además, en la Raspberry Pi, contamos con software open source, que nos permitirá, desde la administración de la base de datos así como también la configuración de alertas que se activen conforme a reglas que podamos definir para los distintos valores recibidos por los sensores.
Recibiendo así, por ejemplo, ¡un correo electrónico 📨 o una notificación directamente en nuestro teléfono móvil 📲!
04. Raspberry Pi >> Web
Hemos habilitado un pequeño dashboard (o cuadro de mando) en el que cualquier persona desde cualquier dispositivo que cuente con un navegador Web, podrá acceder a visualizar los datos en tiempo real de los distintos proyectos que se vayan integrando en el DemoLab.
Llamada a la acción
Esto, amig@s, es solo es el principio.
Ahora, como bien dice la filosofía que se respira nada más acceder al MediaLab:
Es hora de dar vida a las ideas 💡 ¡Ahora te toca a ti!
Agradecimientos
No quisiera finalizar este post, sin agradecer el enorme trabajo y dedicación que han realizado los integrantes de este proyecto piloto para que salga adelante:
- Andrea Salgado Fernández - 'The Electronics Specialist' ⚡
- Carlos Llaneza - 'The 3D Designer' 📐📏💻
- Ramón Rubio - 'The Professor' 👨🏻🏫
- Islam El Sayed - 'Smart Cities Chair' 🧠🏙️
