Las interferencias de las señales inalámbricas producidas por otros dispositivos que utilizan la radiofrecuencia o los materiales de construcción de los edificios dificultan el desarrollo y la comunicación de los sistemas domóticos. El proyecto Internet de Radio-Luz (IoRL) tiene como objetivo proporcionar un sistema que elimine estas interferencias utilizando la iluminación visible para ofrecer una mejor conectividad, compatible con la tecnología 5G.
El proyecto IoRL comenzó en junio de 2019 y finalizó en mayo de 2020, bajo la coordinación del Instituto Europeo de Investigación y Estudios Estratégicos en Telecomunicaciones Eurescom (Alemania), en el que han participado 21 organizaciones procedentes de varios países: Reino Unido, Francia, Israel, Alemania, Grecia, Polonia, Turquía, Israel, China y España.
La participación española en el consorcio ha estado representada por Ferrovial Construcción y el Centro de Innovación de infraestructuras Inteligentes (CI3). El proyecto ha contado con un presupuesto de 8,6 millones de euros, de los cuales unos 7,6 millones han sido financiados por el programa europeo Horizonte 2020.
El consorcio dividió este proyecto en seis pasos con seis actividades de desarrollo paralelas: cabezal de luz de radio remota, equipo usuario, NFV/SDN, servicios, red 5G y hardwares electromagnéticos. Los avances obtenidos en cada una de estas actividades permitió desarrollar un laboratorio de banco de pruebas, completamente operativo desde septiembre de 2019.
El objetivo del proyecto es mejorar la red de Internet en los edificios, con el fin de hacerla más segura, personalizable e inteligente. Para ello, abordaron los problemas a través de una solución única de luz visible (VLC) y una red de construcción de onda milimétrica. Esta mejora de la red de datos permitirá disponer de una red 5G en el interior de los edificios proporcionando velocidades de 10 Gigabits/seg, en cada una de las estancias.
Tecnología del proyecto IoRL
El proyecto dotó a los espacios donde se realizaron las pruebas de diversos sistemas como la comunicación de luz visible (VLC), tecnología wifi, puntos de acceso de cabezales de radioiluminación (RRLH) y de onda milimétrica (mmWave). A su vez, estos dispositivos forman parte de una infraestructura virtual, compuesto por controladores, conmutadores, o herramientas de monitorización, entre otros sistemas.
Los investigadores se decantaron por la tecnología VLC porque ofrecía diversas ventajas. Por un lado, la aplicación de la luz visible proporciona una cobertura segura, en cuanto a posibles hackeos de la señal, ya que está limitada a la habitación donde esté instalado el sistema y no puede atravesar paredes. Por otro lado, el VLC no afecta a las interferencias producidas por la radiofrecuencia y no es dañina para las personas.
Caso de uso en vivienda y museo
El proyecto IoRL se aplicó en cuatro espacios: museo, supermercado, estación de trenes y vivienda, para comprobar su efectividad en circunstancias distintas. Cada uno de los edificios tenían necesidades diferentes, por lo que se estableció tres aplicaciones comunes que ayudarían a obtener un análisis detallado. Estas aplicaciones consisten en un acceso a la base de datos localizada en el interior de los establecimientos, monitorización y guía de la ubicación interior, y aplicaciones de interacción.
El primero de los escenarios de uso fue una vivienda que se encuentra ubicada en BRE Smart Home Lab (Watford, Reino Unido). La vivienda piloto incorpora nueve detectores de movimiento interiores, dos detectores de movimiento exteriores, 25 sensores de contacto de ventana, cinco cámaras internas y cuatro externas, cerraduras inteligentes, sistemas de acceso, bombillas inteligentes, interruptores de luz, sensores de nivel de luz, calefacción inteligente, termostato, enchufes, medidores, aire acondicionado y sistemas de ventilación.
Cuando una persona entra en esta vivienda utilizando su teléfono móvil, un sensor de movimiento detecta su presencia y lo identifica a través del canal de enlace ascendente mmWave. Este dispositivo lo autentifica y automáticamente enciende la luz LED del pasillo de la entrada y la escalera. Por su parte, la red doméstica VLC envía la información de la ubicación de la persona a la aplicación Home.
Una vez que la aplicación Home dispone de esa información, se encarga de identificar de manera adecuada las luces que deben encenderse, por lo que enviará los parámetros de red apropiados, como MAC e IP, de la luz LED específica a la interfaz Northbound del NFVO, que a través del controlador SDN, tomará las acciones necesarias para desviar el tráfico a la dirección MAC / IP de destino adecuado, que corresponde a una luz LED específica. Este proceso de desarrolla a lo largo del recorrido del usuario por la casa.
Otro modo de uso se desarrolló en el Museo francés del naipe, situado en París (Francia). El museo cuenta con dos edificios, de los cuales el edificio más nuevo sufría problemas de humedad, por lo que las áreas del sótano están encerradas en un contenedor de acero inoxidable. Este contenedor evita la entrada de agua a las instalaciones, pero también actúa como una jaula de Faraday, prohibiendo que las señales inalámbricas externas lleguen al interior.
En esta ocasión, el sistema de VLC transmite los datos de las tablets en relación con las exposiciones iluminadas aunque, en este caso, la información se almacena en una memoria dentro del transmisor VLC, por lo que hay que extraerla, actualizar los datos de la tarjeta y devolverla al transmisor VLC. Al no haber Internet, provoca que no existan comunicaciones de enlace ascendente desde la tableta a los cabezales de luz, ni una red de retorno desde los cabezales de luz a la puerta de enlace IP doméstica, evitando la posibilidad de diseñar una interacción entre las aplicaciones.
La tecnología IoRL registra el comportamiento de los visitantes y proporcionar datos exactos de las exposiciones, como ver su ruta en el interior, el tiempo que pasa cada visitante en una exposición, la exposición más visitada, así como la densidad de usuarios en cualquier momento.
Asimismo, la tecnología IoRL permite acceder a una base de datos con toda la información y asociar esta información al RRLH que ilumina esa exposición en particular. De esta forma, los visitantes acceden dinámicamente a estos datos, cuando se encuentran cerca de un RRLH, recibiendo su ubicación exacta dentro del museo.
Estación de trenes y supermercado
En la estación de Nuevos Ministerios (Madrid, España) se ha probado la tecnología IoRL con el fin de mejorar la seguridad de los trabajadores de mantenimiento. El gerente de servicios en la oficina de control puede localizar exactamente a los empleados que se encuentran dentro del túnel.
Esto se consigue utilizando la ubicación VLC, que combinada con mmWaveAngle of Arrivals (AoAs), puede calcular las posiciones de los trabajadores en relación con los RRLH, con un error de precisión de 10 cm. Al mismo tiempo, existe la posibilidad de que la oficina de control envíe información como procedimientos, pautas, diseños, vídeos e informes de trabajos de mantenimiento anteriores a un lugar específico donde deba realizarse una actividad en concreto.
Los túneles largos sin ventiladores y con ventilación limitada tienen el problema de exceder los niveles seguros de monóxido de carbono. La idea en este caso de uso es instalar sensores para detectar tanto el monóxido de carbono como el humo, y enviar la información a la oficina de control de manera instantánea utilizando los dispositivos IoRL.
Por último, en el caso de los supermercados, los clientes se descargan, a través de un enlace seguro, la aplicación IoRL Smart Shopping Cart (SSC). Con la aplicación se puede generar una cuenta de tarjeta de crédito que se utiliza para crear una lista de la compra. En caso de que el cliente no haya creado una lista, la SSC permite realizar una búsqueda para localizar un producto en concreto y la tienda que lo vende.
Una vez que el usuario accede al supermercado, la SSC genera una ruta de compra y también proporciona información relevante como promociones, reseñas, recetas y otras sugerencias. En caso de que falte un producto, el sistema se lo notificará al cliente y le ofrecerá alternativas. Este sistema facilitaría el proceso de compra, mejorando la experiencia del usuario.
El proyecto IoRL ofrece una alternativa de comunicación inalámbrica a través de la luz visible para mejorar, en determinados espacios, la conexión entre dispositivos inteligentes. También proporciona nuevas funcionalidades que ayudan a mejorar la experiencia en espacios públicos, e incluso, aumentar la seguridad de los trabajadores.