Smarte byer bliver stadigt smartere

Smarte byer bliver stadigt smartere

Share

Vi lever med smart-tv’er, smartphones, smart-ure og meget andet og mener også, at disse gadgets er mægtig smarte. Det samme tænker vi om det største og nyeste produkt af slagsen kendt som smart city. Men hvor smart er egentlig en smart-by?

Flere og flere mennesker vælger at bosætte sig i byerne. Faktisk bor lige nu over halvdelen af verdens befolkning i byer, og i 2050 vil det gælde to ud af tre samfundsborgere. Alene København vokser med over 1000 tilflyttere om måneden, og det lægger selvsagt øget pres på verdens byer og gør det til en simpel nødvendighed at organisere infrastruktur og drift på ny virkelig hensigtsmæssig måde.

Det er en udvikling, der også drives ubarmhjertigt frem af klima- og miljøforandringer, ligesom den stigende befolkningsalder skubber bagpå. Som en logisk følge arbejder mange af verdens byer små som store på at kunne tilbyde sine indbyggere en stadigt mere intelligent, effektiv og behagelig tilværelse og samtidig opretholde et højt serviceniveau og en hensigtsmæssig og ressourcevenlig energihåndtering.

Som led i disse bestræbelser har vi bl.a. skabt ”tingenes internet” eller IoT (Internet of Things), der omfatter stort set alt, hvad der overhovedet fungerer og kan styres digitalt og koblet op på et netværk. Lige fra køleskabe og kaffemaskiner til tv’er, biler og selvfølgelig stort set alt, hvad der har med it at gøre. Derfor er antallet af IoT-enheder efterhånden massivt og stiger støt.

Bare på det seneste år er antallet af nettilkoblede enheder steget med 31 %, vurderer analyseinstituttet Gartner. Det betyder, at der i dag findes omkring 8,4 mia. IoT-enheder i verden. Et tal, der ifølge Gartners analyse vil overstige 20 mia. enheder og snarere omfatte 26 mia. enheder inden 2020. Og en væsentlig del af dem vil indgå i den form for by, der med efterhånden ti år på bagen hedder Smart City eller smart-by på dansk.

Hvem sagde IoT?

Udtrykket “Internet of Things” blev skabt af den amerikanske teknologiekspert og medstifter af Massachusetts Institute of Technology (MIT), Kevin Ashton, der i 1999 ytrede: IoT har potentiale til at forandre verden på præcis samme måde som internettet har gjort det. Og hans forudsigelse har da også slået til i en grad, så antallet af sensorer ifølge flere kvalificerede skøn er steget med næsten 12 % mellem 2014 til nu, og at det totale antal vil ligge på 9,1 mia. enheder i 2019. Samtidig vil de penge, der kan tjenes på IoT stige med 6 % om året.

Big Data, sensorer og sluttede netværk

Normalt ville så mange opkoblede enheder på internettet være en hensynsløs belastning, men heldigvis baserer en smart-by sig først og fremmest på små og relativt simple registrerings-enheder, der er anbragt strategiske steder i byrummet og måler graden af røg, støj og møg i vand, luft og på gaden og adskillige andre forhold, som betyder noget for indbyggernes trivsel og livskvalitet.

Udviklingen peger mere og mere hen mod decentraliserede datacentre,
der i realiteten sagtens kan være indbygget i en mobilmast med den
kommende 5G-teknologi.

Alt efter status giver disse målinger myndighederne og andre mulighed for at gribe ind, hvis noget er mindre godt, og derfor skal i hvert fald nogle af de mange sensorer også kunne modtage data (som eksempelvis ordrer til aktuator-kontakter om at åbne eller lukke for bestemte funktioner). Men netop fordi antallet af sensor-enheder som nævnt kan løbe op i titusinder i en smart-by, giver det ikke meget mening at trække kabler mellem dem.

Stort set alle eksperter og fremtidsforskere er enige om, at alt hvad der overhovedet kan kobles på IoT, også vil blive det.

Det er mere oplagt at koble hele molevitten op på et WAN-netværk (Wide Area Networks) eller flere mindre lokale netværk. En smart-by er derfor grundlæggende opbygget af sensorer opkoblet på et netværk, der transmitterer de rå Big Data til et eller flere datacentre, hvor de kan undergå fornøden analyse og tolkning og fungere som online databaser, hvor de mange informationer kan analyseres og opbevares.

IoT-netværk i konfrontation

Mange både etablerede telegiganter, spirende teknologivirksomheder og håbefulde startups konkurrerer om at udvikle effektive og sikre IoT-netværksteknologier. Men selv dagens bedste systemer kan enten transmittere små mængder data over store afstande eller større datamængder over korte afstande. Jo større datakapacitet, jo større strømforbrug, så det er virkelig en balance.

Se også:  Stor opdatering af HUE giver nemmere kontrol med det smarte lys
Bluetooth

Bluetooth er i dag standard for trådløs overførsel af bl.a. lyd til højttalere, hovedtelefoner osv., men er forholdsvis strømkrævende og ikke specielt interessant i smart-by- sammenhæng.

Wi-fi

Wi-fi er en meget anvendt og udbredt digital ”smart home”-teknologi, der kan bruges til alt fra overvågningskameraer, streaming, dataoverførsel og sammenkobling af IoT-enheder. Teknologien er pålidelig og effektiv, men har med ca. 10 m desværre ikke nogen særlig lang rækkevidde.

ZigBee

ZigBee, også kendt som 802.15.2012-standarden, er udviklet af Zigbee Alliance. ZigBee-enheder er i stand til at transmittere data imellem sig over lange afstande med lavt strømforbrug og arbejder i nogenlunde samme frekvensområde som Wi-Fi (dvs. 2,4 GHz) med en hastighed på op til 40-250 kbps, men kræver almindeligvis en hub for at kunne gå på et netværk. Z-Wave, der er skabt af det danske firma Zensys og drives af Silicon Labs, er også et meget lidt strømkrævende og alligevel effektivt og langtrækkende radiokommunikationssystem.

Med en transmissionshastighed op til 100 kbps, og en rækkevidde op til 100 m, er systemet en alvorlig konkurrent til Zigbee, der også kun kan håndtere 232 enheder i samme lokalnetværk, mens Z-Wave kan have op til 65.000 apparater. Både Zigbee og Z-Wave indgår så småt i dag i nogle smart-byers lokalnetværk. G2-G4 mobilnetværk kan transmittere data til ethvert sted, der er dækket af en sendemast, men er en dyr transmissionsform, der også kræver et simkort for hver enhed, der skal kobles på netværket, selv om der er tiltag i gang for at gøre simkortet til del af elektronikken.

Se også:  Intelligent robotplæneklipper spækket med funktioner

Disse mobilnetværk er udviklet til forbrugere og ikke IoT-enheder og er derfor ikke oplagt i denne sammenhæng. Og den kommende 5G-standard har samme skavank, selv om systemet lover lynhurtig reaktionstid, høj datahastighed og hidtil uset pålidelighed. Men muligvis kan denne standard blive fast del af eventuelle 5G-mikrodatatårne til edge computing.

LoRa (WAN)

LoRa (WAN) er opfundet og udviklet af Cycleo of Grenoble og drives af det californiske firma Semtech. LoRa hører under kategorien Low Power Wide Area Networks (LPWAN) og er med andre ord et open source trådløst RF-netværk, som med et meget lavt energiforbrug kan sende og modtage små mængder data over store afstande. Et LoRa-netværk fungerer som et langtrækkende access-point og kan etableres og benyttes af alle.

Det har gjort LoRa oplagt til start­ups og andre udviklere, der dermed let kan oprette deres eget netværk. Semtech tilbyder selv små færdige chips, så teknologien er lige til at indbygge i praktisk talt enhver IoT-enhed, ligesom du for 10.000 kr. kan købe en gateway, der kan dække en radius på 6-7 km. Systemet er i dag i brug i mange smart cities.

Sigfox

Sigfox er et fransk-udviklet LPWAN-netværk på hastig fremmarch, men begrænses en smule af at være et betalingsnetværk, der kun kan udbydes af en enkelt operatør. Brugerne køber simpelthen abonnement efter antal sensorer. Sigfox er yderligere udviklet til sensorer, som kommunikerer forholdsvis sjældent, og kan alene håndtere meget små datamængder.

Faktisk tillader Sigfox ikke mere end 140 datatransmissioner på 12 bytes om dagen. Det svarer til én transmission hver 10. minut. Til gengæld garanterer Sigfox meget lang batteritid (op til 18 år) for sine godkendte sensor- produkter, hvilket jo kan være ret fordelagtigt, hvis en sensor til eksempel er boret ned i en dyb målerbrønd. Foreløbig udnytter godt over en halv snes lande inkl. Danmark dette netværk, og flere kommer støt til.

Narrowband IoT (LTE-M2

Narrowband IoT (LTE-M2) er ligeledes en LPWAN-teknologi med mange fordele. Blandt de store fortrin ved NB-IoT er effektiv strømbesparelser bl.a. på baggrund af enklere 200 kHz og konverterteknologi. Teknologien understøtter tovejskommunikation, ligesom NB-IoT-chips både er pålidelige og ret enkle og billige at fremstille. Narrowband IoT kan fungere på de traditionelle teleselskabers eksisterende sendemaster og udnytte eksisterende udstyr fra mobilnetværket til at modtage data, og standarden er derfor blevet teleselskabernes foretrukne IoT-netværk.

Telegiganter som Huawei, Ericsson, Qualcomm og Vodafone konkurrerer om at udrulle denne teknik i Europa, og Vodafone har angiveligt allerede etableret et kommercielt NB-IoT-netværk i Tyskland, Irland, Holland og Spanien. I Danmark testes NB-IoT i øjeblikket af TDC. NB-IoT har ikke så lang rækkevidde men kan sende større datamængder, og det sker som alt anden mobiltransmission på abonnementsbasis.

Del denne