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CONSTRUYENDO UNA RED GLOBAL DE INTERNET
DE LAS COSAS ENTRE TOD@S
Juan Félix Mateos
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AGENDA
The Things Network: una red IoT entre y para tod@s
Conceptos técnicos
Aplicaciones ciudadanas
Construyendo una red global con la ayuda de las comunidades
Preguntas
1
2
3
4
5
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UNA RED IOT ENTRE Y PARA TOD@S
THE THINGS NETWORK
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Internet de las Cosas ( IoT)
2018: 20.000 millones de dispositivos conectados
2022: x2
Campos de aplicación
• Ciudades inteligentes: control del tráfico, aparcamiento…
• Industria 4.0: trazabilidad, control de calidad por visión artificial…
• Edificios inteligentes: Eficiencia energética, asistencia en evacuaciones…
• Movilidad: vehículo conectado, mantenimiento preventivo…
• Tiendas inteligentes: ofertas personalizadas…
• Salud y cuidados: hombre-al-suelo…
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Crear una red IoT descentralizada y tecnológicamente
independiente, en la que los usuarios son a la vez los
propietarios y los operadores del sistema
The Things Network: Misión
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Tus datos son tus datos
Neutralidad de la red
Código abierto
The Things Network: Pr incipios
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Julio de 2015, Amsterdam
Cómo empezó todo
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Wienke Giezeman
Johan Stokk ing
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Long Range Wide Area Network
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KICKSTARTER
TheThings UNO
TheThings NODE
TheThingsGATEWAY
Año 2015
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AELORA
www.aelora.nl
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BORBORA – CHILDREN AIR QUALITY
www.waag.org
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SAFECAST
www.blog.safecast.org/
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HOOSJE BOOTJE
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FLOOD.NETWORK
www.flood.network/
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FLOOD.NETWORK
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SMART MOUSE TRAP
www.xignal.com
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CONCEPTOS TÉCNICOS
THE THINGS NETWORK
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Conexiones punto a punto
Largo alcance
Bajo consumo de energía
Bajo ancho de banda
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Nodo ↔ Mis gateways ↔ Internet
Solución local
INTERNET
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Nodo ↔ Cualquier Gateway TTN ↔ The Things Network
Solución global
The ThingsNetwork
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TECNOLOGÍAS DE CONECTIVIDAD INALÁMBRICA
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LORA
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LoRa
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LORA
A L C A N C E
B A J O C O N S U M O
A N C H O D E B A N D A
M I L E S D E D I S P O S I T I V O S
B A N D A S I N L I C E N C I A S
~1Km ( u rbano ) / ~10Km ( ru ra l )
L a ba te r í a s du ran años
Conec tados a un m i smo gateway
868MHz (EU ) 915MHz (US )
Max 50kb/s
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Modulac ión de rad io
https://spotlight.unavco.org/how-gps-works/gps-basics/gps-and-geosciences.html
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Modulac ión:
On-Off key ing VS Frecuency-sh i f t key ing VS LoRa
http://www.sghoslya.com/p/lora-is-chirp-spread-spectrum.html
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Modulac ión LoRa
Chirp Spread Spectrum
Tecnología de los 40
Utilizada en ámbitos militares → Rádar
Largo alcance y penetración
Difícil de detectar
Alta resistencia a interferencias
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LoRa: B i t , Symbol , Ch ip , Ch irp
Bit: Unidad mínima de información a transmitir
Symbol: Codificación de la información para transmitirla a través de un
medio determinado. Un symbol puede codificar un bit o más, y añadir
información adicional como corrección de errores.
Chip: Unidad mínima de codificación en Spread Spectrum: Se
necesitan varios chips para codificar un symbol.
Chirp: Es un Symbol en la terminología de Spread Spectrum.
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LoRa Frame
http://www.sghoslya.com/p/lora-is-chirp-spread-spectrum.html
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LoRa Demodulac ión
http://www.sghoslya.com/p/lora-is-chirp-spread-spectrum.html
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LoRa: Spread Factor
Velocidad vs Alcance vs
Consumo
A mayor velocidad, menor
alcance
A mayor velocidad, menor
consumo
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LoRa: Spread Factor
http://www.techplayon.com/lora-link-budget-sensitivity-calculations-example-explained/https://blog.surf.nl/en/lora-the-internet-of-things/
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LoRa: Duty Cyc le – 36 segundos por hora
Sección 7.2.3 de la norma ETSI EN300.220
• g (863.0 – 868.0 MHz): 1%
• g1 (868.0 – 868.6 MHz): 1%
• g2 (868.7 – 869.2 MHz): 0.1%
• g3 (869.4 – 869.65 MHz): 10%
• g4 (869.7 – 870.0 MHz): 1%
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The Things Network: po l í t ica de acceso justo
• La red es un procomún
• Todo@s nos beneficiamos de un uso razonable
• Uplink: 30 segundos por día y nodo (aprox. 550 mensajes en SF7)
• Downlink: 10 mensajes por día y nodo
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LoRaWAN
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¿Cómo funiona ?
DEVICES GATEWAYS NETWORKSERVER
APPLICATIONSERVER
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❑ LoRa → Capa física de largo alcance
❑ LoRaWAN→ Arquitectura de protocolo y capa de red
❑ El protocolo y la arquitectura tienen una gran influencia sobre
o Consumo de batería
o Capacidad de la red
o QoS
o Aplicaciones finales sobre la estructura
LoRaWAN
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❑ En LoRaWAN no existe asociación entre nodo y gateway
❑ La inteligencia y la complejidad se desplazan al plano del servidor, que es el que lida con duplicidades, seguridad, planificación de notificaciones,
❑ No existe el concepto de handover
LoRaWAN
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❑ Tres clases de dispositivos en función del uso del espectro:
o Clase A: Sensores
o Clase B: Actuadores
o Clase C: Actuadores críticos
LoRaWAN
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LoRaWAN: Upl ink y Downl ink en c lase A
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LoRaWAN: Ident i f icac ión única de los componentes
GatewayEUI (64 bits, único).
DevEUI (64 bits, único)
AppEUI (64 bits, único)
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LoRaWAN: Informac ión requer ida por e l nodo
• Device Address (32 bits, puede no ser único)
• 7 MSB: Network Identifier (0x26, 0x27 = The Things Network)
• 25 LSB: Network Address
• Network Session Key
• Application Session Key (ABP)
• Frame counter (uplink y downlink)
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LoRaWAN: Segur idad
Autenticidad
Integridad
Token
Encriptación
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LoRaWAN: Persona l i zac ión y act ivac ión OTAA vs ABP
ABP: Activación por personalización
• Devide Address, Network Session Key y Application Session Key
programados “a fuego” en el nodo
OTAA: Activación por el aire
• El nodo envía el DeviceEUI y el ApplicationEUI, y a partir de la
respuesta recibida y haciendo uso de la ApplicationKey, deriva el
Devide Address, Network Session Key y Application Session Key.
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LoRaWAN: Formato de un mensa je
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APLICACIONES CIUDADANAS
THE THINGS NETWORK
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I luminac ión: Hasta 5000 faro las en un área de 5Km
Encendido/apagado por
movimiento
Medición de consumos
eléctricos
Medición de parámetros
ambientales
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L ineable : Loca l i zac ión de n iños y personas con
a lzhe imer
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GlobalSAT: Hombre a l sue lo, pet tracker …
• Built-in help button for
emergency situation
• Built- in 3 axis accelerometer for
motion sensing capability
• Vibrating alert/ Buzzer alert/
Power low alert/ Power off alert
• Support Class A/ Class C
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Economía co laborat iva : Compart i r b ic ic leta
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Smart C i ty : Ca lgary
• Humedad del suelo y control
de riego
• Medición de calidad del aire
• Mapa de ruido en tiempo real
• Alerta temprana de crecidas
de ríos y torrentes
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Contadores de agua: IoTSens
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COMUNIDADES SMART
• Pequeña Smart City:
• Sensores piscina (pH,
temperatura ..)
• Iluminación
• Riego
• Seguridad en trasteros
• …
• Alta autonomía y coste ajustado a
presupuestos vecinales
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SMART PARKING
• Orientado a eventos
• Alta autonomía para alargar al
máximo los ciclos de recambio
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PET F INDER
• Combinación con GPS bajo solicitud
en DL (clase C)
• Aprovechamiento de la cobertura
amplia de la red
• Coste despreciable en
comunicaciones
• Extendible a casos similares
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CONSERVACIÓN DEL R INOCERONTE NEGRO EN
TANZANIA
• Parque Natural Mkomazi.
• Localización y analisis de las
costrumbres de los rinocerontes para
protegerlos de los cazadores furtivos.
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Novedades: Integrac ión con Col los
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Novedades: Integrac ión con Col los
• TDOA: Time Difference of Arrival
• Nanosegundos
• Gateways de 2ª generación
• FPGA
• ToA encriptado → Pago
• Necesitas 3 gateways
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LoRa GEOLOCATIONT i t i a H o u w i n g & P a u l M a r c e l i s ( K P N )
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Novedades: S tack v3
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OPEN SATELL ITE LoRaWAN AT SCALET h o m a s T e l k a m p ( L a c u n a S p a c e )
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OPEN SATELL ITE LoRaWAN AT SCALET h o m a s T e l k a m p ( L a c u n a S p a c e )
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OPEN SATELL ITE LoRaWAN AT SCALET h o m a s T e l k a m p ( L a c u n a S p a c e )
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CONSTRUYENDO UNA RED GLOBAL CON LA AYUDA DE
LAS COMUNIDADES
THE THINGS NETWORK
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LoRaWAN: 83 operadores públ icos en 57 pa íses
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Estado actua l
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BUILDING A GLOBAL NETWORK
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350 + COMMUNITIES
80 + COUNTRIES(February 2017)
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TOGETHER CONNECTING
40000 + GATEWAYS (February 2017)
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WE’RE BUILDING THIS THING TOGETHER!
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COMUNIDAD TTN MADRID
THE THINGS NETWORK
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COMUNIDAD TTN MADRID
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ACTIVIDADES
• Divulgación
• Formación
• Asesoramiento
• Implantación
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COMUNIDAD DE REFERENCIA IOT
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#4 CONTRIBUTORS!
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Eventos tanto de la comunidad TTN Madrid como de
organizaciones del ecosistema IoT con las que hemos
colaborado en nuestra trayectoria
RADAR DE EVENTOS Y PREVISIONES
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GRUPO RESIDENTE MEDIALAB PRADO
C a d a v i e r n e s
• https://www.medialab-prado.es/proyectos/things-network
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ROADMAP DESPLIEGUE REDEXIA2 0 1 9
• https://www.redexia.com/
• Despl iegue en Madr id antes de f ina l de Marzo
• 10 pr inc ipa les c iudades de España en ser v ic io en
2019
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MADRID PYCOM WORLD SERIES HACKADAY2 9 d e M a y o
• https://www.eventbrite.co.uk/e/madrid-pycom-world-series-2019-hackday-event-tickets-54524956613
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ÚNETE!
T w i t t e r : @ t t n _ m a d
S l a c k : t t n m a d . s l a c k . c o m
M e e t u p : h t t p s : / / w w w. m e e t u p . c o m / T h e - T h i n g s - N e t w o r k - M a d r i d -
C o m m u n i t y
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YOU ARE THE NETWORK
LET ’S BUILD THIS THING TOGETHER!
Juan Félix Mateos
www.theth ingsnetwork .o rg