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UMBRELLA: Un campo de pruebas para innovaciones en IoT

UMBRELLA es un laboratorio vivo para probar tecnología IoT en entornos del mundo real.

― 6 minilectura


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UMBRELLA es un proyecto a gran escala de Internet de las Cosas (IoT) ubicado en South Gloucestershire, UK. Está diseñado para ayudar a investigadores y empresas a desarrollar nueva tecnología, proporcionando un entorno real donde pueden probar sus ideas. El proyecto cuenta con una mezcla de dispositivos y herramientas que permiten la experimentación en varios campos como ciudades inteligentes, robótica, comunicaciones inalámbricas e inteligencia artificial.

Financiación y Apoyo

El proyecto UMBRELLA recibió financiación de varias fuentes, incluyendo la Asociación de Empresas Locales del Oeste de Inglaterra y Toshiba Europe Ltd. Este apoyo ha permitido a UMBRELLA construir una instalación de pruebas integral que sirve a intereses académicos e industriales.

¿Qué es UMBRELLA?

UMBRELLA no es solo una instalación de pruebas; es un laboratorio vivo donde existen dispositivos e infraestructura reales, permitiendo a la gente experimentar de maneras que no podrían en entornos de laboratorio tradicionales. Tiene más de 200 sensores y dispositivos instalados en espacios públicos, contribuyendo a la evaluación de soluciones de ciudades inteligentes y otras innovaciones tecnológicas.

Características Clave

  1. Múltiples Sensores: Hay más de 200 sensores diferentes instalados, recopilando datos sobre varios factores ambientales y sociales.

  2. Arena de Robótica: El proyecto incluye un área de robótica donde se pueden probar robots móviles para varias aplicaciones.

  3. Red 5G: Una red local 5G apoya la comunicación rápida y confiable entre dispositivos.

  4. Acceso a Datos: El sistema permite a los investigadores acceder a datos en tiempo real generados por los dispositivos.

  5. Acceso Abierto: UMBRELLA está abierto a investigadores y empresas, ofreciéndoles las herramientas necesarias para probar sus conceptos en escenarios prácticos.

¿Qué es el Internet de las Cosas (IoT)?

El Internet de las Cosas se refiere a una red de dispositivos físicos que se conectan a internet y comparten datos. En términos más simples, implica conectar objetos cotidianos como farolas, vehículos y electrodomésticos a internet para recopilar y compartir información. Por ejemplo, una farola inteligente podría necesitar comunicarse con otras luces cercanas para mejorar la eficiencia energética o alertar a los equipos de mantenimiento cuando surgen problemas.

La Importancia de las Pruebas en Entornos del Mundo Real

Probar nuevas tecnologías en entornos de laboratorio controlados a menudo no capta las complejidades de las interacciones en el mundo real. UMBRELLA cierra esta brecha al ofrecer un entorno dinámico donde varios sistemas interactúan como lo harían en la vida cotidiana. Este enfoque ayuda a los investigadores a identificar problemas potenciales temprano en el proceso de desarrollo, lo que lleva a soluciones más sólidas.

Componentes del Ecosistema UMBRELLA

Sensores y Dispositivos

  1. Sensores Ambientales: Estos sensores monitorizan la calidad del aire, las condiciones climáticas y otros factores ambientales.

  2. Sensores de Tráfico: Diseñados para rastrear patrones de tráfico y conteos de vehículos.

  3. Robots: Utilizados para tareas como monitorear áreas o ayudar con la recolección de datos.

  4. Dispositivos 5G: Para probar aplicaciones que requieren conectividad de alta velocidad.

Gestión de datos

UMBRELLA cuenta con un robusto sistema de gestión de datos que recopila y almacena la información obtenida de todos los sensores. Estos datos se pueden visualizar y analizar para ayudar a los investigadores a entender tendencias y patrones.

Integración de Sistemas

UMBRELLA funciona como un Sistema de Sistemas (SoS), donde diferentes sistemas trabajan juntos para lograr objetivos comunes. Por ejemplo, las farolas pueden conectarse con sensores de tráfico para optimizar el uso de energía en función de análisis de datos en tiempo real. Esta interconexión permite aplicaciones y soluciones más complejas que benefician a varios sectores.

Pruebas de Banda Ancha Urbana Multi Inalámbrica y IoT

El proyecto emplea varias tecnologías inalámbricas para probar aplicaciones relacionadas con la vida urbana. Combina Bluetooth, LoRaWAN y otros protocolos de comunicación, dando a los investigadores la flexibilidad para explorar numerosos casos de uso.

Casos de Uso Principales

Monitoreo de Calidad del Aire

Una de las aplicaciones significativas de UMBRELLA es el monitoreo de la calidad del aire en tiempo real. El sistema recopila datos de múltiples sensores instalados en toda el área, permitiendo a los funcionarios entender mejor los niveles de contaminación. Esta información puede informar políticas destinadas a mejorar la calidad del aire y la salud pública.

Iluminación Callejera Inteligente

Las farolas equipadas con sensores pueden informar su estado operativo. Esta capacidad permite la notificación automática de problemas como luces que permanecen encendidas durante el día o se apagan por la noche, lo que mejora la eficiencia del mantenimiento.

Experimentación en Robótica

La plataforma de pruebas de robótica permite probar varias tecnologías robóticas en un entorno controlado. Los robots pueden ser programados para realizar tareas, lo que ayuda a refinar sus capacidades en escenarios de la vida real.

El Papel de los Datos

Los datos juegan un papel crucial en UMBRELLA ya que permiten a los investigadores obtener información que informa la toma de decisiones. La información recopilada puede ser utilizada para crear modelos que predicen resultados o mejoran tecnologías con el tiempo.

Desafíos en la Implementación de UMBRELLA

Aunque UMBRELLA presenta muchas oportunidades, también enfrenta desafíos. Algunos de estos incluyen:

Complejidad Técnica

Construir un sistema que integre varias tecnologías y dispositivos requiere una significativa experiencia técnica. Asegurar que todos los componentes funcionen juntos sin problemas es un esfuerzo continuo que implica resolución de problemas y mantenimiento.

Preocupaciones de Seguridad

Con numerosos dispositivos conectados, asegurar la seguridad de los datos recopilados y compartidos es vital. UMBRELLA debe implementar medidas de seguridad robustas para protegerse contra posibles amenazas.

Gestión de Costos

Mantener y operar un proyecto a gran escala como UMBRELLA requiere una planificación financiera efectiva. Las restricciones presupuestarias pueden limitar la capacidad de expandir o mejorar el sistema.

Direcciones Futuras para UMBRELLA

En el futuro, UMBRELLA busca ampliar su alcance integrando nuevas tecnologías. Esto incluye:

  1. Redes de Nueva Generación: Explorar las capacidades de futuras redes inalámbricas, como el 6G.

  2. Robótica Mejorada: Desarrollo continuo en tecnologías robóticas para aplicaciones de ciudades inteligentes.

  3. Aplicaciones de IA: Aprovechar la inteligencia artificial para analizar los datos recopilados y obtener información útil.

  4. Socios Ampliados: Colaborar con más industrias e instituciones académicas para fomentar la innovación.

Conclusión

El proyecto UMBRELLA se destaca como una iniciativa líder que combina investigación, tecnología y aplicaciones del mundo real. Al proporcionar una plataforma para la colaboración y la experimentación, ayuda a acelerar el desarrollo de soluciones IoT que pueden mejorar significativamente la vida urbana. UMBRELLA no solo sirve como un campo de pruebas para ideas innovadoras, sino que también establece las bases para un futuro más conectado y sostenible.

Fuente original

Título: UMBRELLA: A One-stop Shop Bridging the Gap from Lab to Real-World IoT Experimentation

Resumen: UMBRELLA is an open, large-scale IoT ecosystem deployed across South Gloucestershire, UK. It is intended to accelerate innovation across multiple technology domains. UMBRELLA is built to bridge the gap between existing specialised testbeds and address holistically real-world technological challenges in a System-of-Systems (SoS) fashion. UMBRELLA provides open access to real-world devices and infrastructure, enabling researchers and the industry to evaluate solutions for Smart Cities, Robotics, Wireless Communications, Edge Intelligence, and more. Key features include over 200 multi-sensor nodes installed on public infrastructure, a robotics arena with 20 mobile robots, a 5G network-in-a-box solution, and a unified backend platform for management, control and secure user access. The heterogeneity of hardware components, including diverse sensors, communication interfaces, and GPU-enabled edge devices, coupled with tools like digital twins, allows for comprehensive experimentation and benchmarking of innovative solutions not viable in lab environments. This paper provides a comprehensive overview of UMBRELLA's multi-domain architecture and capabilities, making it an ideal playground for Internet of Things (IoT) and Industrial IoT (IIoT) innovation. It discusses the challenges in designing, developing and operating UMBRELLA as an open, sustainable testbed and shares lessons learned to guide similar future initiatives. With its unique openness, heterogeneity, realism and tools, UMBRELLA aims to continue accelerating cutting-edge technology research, development and translation into real-world progress.

Autores: Ioannis Mavromatis, Yichao Jin, Aleksandar Stanoev, Anthony Portelli, Ingram Weeks, Ben Holden, Eliot Glasspole, Tim Farnham, Aftab Khan, Usman Raza, Adnan Aijaz, Thomas Bierton, Ichiro Seto, Nita Patel, Mahesh Sooriyabandara

Última actualización: 2024-02-02 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2401.14829

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2401.14829

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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