Cidades Inteligentes em 5 camadas

21 ago

Quando se fala no conceito de cidades inteligentes estamos apontando para soluções tecnológicas que as cidades buscaram para encontrar melhor qualidade de vida para seus habitantes.

O problema é que muitas de nossas cidades não conseguiram nem ter a infraestrutura básica para um funcionamento como cidade inteligente e não conseguem avançar no tema por carecer do conhecimento das ferramentas necessárias para a montagem da infraestrutura básica de uma cidade inteligente.

Para facilitar a vida dos gestores dividi o conceito de cidade inteligente em 5 camadas conceituais que vão fazer referencias as tecnologias necessárias para se implementar a infraestrutura que vai dar suporte a gestão municipal.

Durante esse artigo vou chamar de “Ponto de Interesse” qualquer órgão municipal que precise de conectividade como uma escola, posto de saúde, secretarias, sinal de transito, uma câmera de segurança na rua qualquer ponto que precise se “conectar a rede” será chamado como “Ponto de Interesse”.

Conceito de Cidade Inteligente em 5 camadas

1) Fibra

2) Luz

3) Serviços

4) Sensores

5) Informação

Nessa proposta de “Cidades Inteligentes em 5 camadas” proponho uma divisão da infraestrutura tecnológica necessária para atingir a gestão municipal completa, vamos detalhar cada uma:

Fibra:

Uma cidade inteligente precisa ter uma rede de fibra óptica própria fazendo a interligação entre os diversos pontos de interesse sempre no conceito de anéis ópticos. Não dá para um governo ter um avanço tecnológico sem ter uma rede própria de fibra óptica, a rede própria de fibra óptica dá muitas vantagens ao gestor municipal entre elas: Alta capacidade de transmissão de dados, gestão centralizada dos serviços, upgrade na capacidade de transmissão imediato. O fato do gestor municipal ter uma rede óptica passiva dá a liberdade para colocar os equipamentos ópticos que quiser na velocidade que atualmente a tecnologia permite. Nesse caso proponho um modelo de parceria PPP (Parceria Publico Privada) onde o gestor constrói uma rede própria de fibra óptica com uma determinada capacidade de fibras no cabo (Por exemplo: 24 Fibras) e entrega a manutenção dessa rede óptica para uma empresa privada que vai fazer a gestão somente das fibras óptica apagadas sem interferência nos equipamentos ativos, nesse modelo de PPP proponho que não haja pagamento por essa manutenção por parte do gestor publico a empresa vai fazer a manutenção em troca do uso de fibras ópticas para suas finalidades privadas. Por exemplo um cabo de 24 fibras poderiam ter 12 fibras para uso da empresa e 12 para uso do governo.

Esse conceito é totalmente pratico e eficaz, é perfeitamente possível e harmônico construir uma rede óptica que será compartilhada para diversas finalidades. A empresa que faz a gestão da manutenção da fibra terá o objetivo de cuidar para que o funcionamento da rede se faça de forma harmoniosa entre o seu uso próprio e o uso do gestor. Posso citar um exemplo de gestão de troca de fibras que foi feito pela RNP (Rede Nacional de Pesquisa) no rio de janeiro no qual fizeram uma chamada publica para empresas interessadas na manutenção da rede em troca do uso de fibras. No caso do rio de janeiro quem ganhou a licitação foi a BR Fibra.

Luz:

Quando faço referencia a Luz não estou tratando da iluminação publica mas sim da iluminação óptica das fibras, seria os “Conversores Ópticos” ou Switch com os GBICs. Nesse caso faço uma sugestão para que o gestor municipal tenha uma empresa, órgão publico ou departamento técnico que faça a gestão única da iluminação óptica, usando o conceito de anéis ópticos com vlans . Seria uma empresa/departamento que cuida-se somente da rede óptica. Essa separação se faz necessária porque envolve conceitos técnicos específicos relacionados ao uso da fibra óptica e uma interação com a empresa que faz a gestão das fibras. Cito como exemplos instrumentos como OTDR que mede a distância da fibra óptica, Power Meter que mede a potência da fibra óptica e o uso correto dos GBICs que possuem a capacidade de transmissão de 1G/10G/40G e a distância em KMs conforme o trecho óptico usado.

Na minha proposta todo ponto de interesse deveria ter uma fibra óptica em anel (Uma fibra entra e outra sai) ligando os switch da rede óptica municipal com chaveadores ópticos. Os chaveadores ópticos são equipamentos que fazem a continuação da fibra óptica quando o equipamento é desligado no caso de falta de luz, para não prejudicar o próximo ponto da rede.

Essa gestão separada é extremante importante porque vai dar conectividade nos pontos de interesse dentro da rede interna.

Chaveadores ópticos, switchs e GBICs são equipamentos baratos e muitos acessível a qualquer governo e disponibiliza uma gama de serviços dentro da rede municipal.

Serviços:

Os serviços são o uso da rede em sí, uma vez a cidade estabelecendo uma rede óptica própria com switch ópticos em anéis pode ser prover todo e qualquer tipo de serviço via rede, cito alguns exemplos: Internet, intranet, voz sobre IP,  sistemas de gestão, câmeras de segurança, telemetria para sinais de transito,  iluminação publica, prevenção a acidentes e desastres tudo isso rodando dentro de uma rede óptica própria com altas capacidades de transmissão. Hoje facilmente qualquer switch pode ter uma capacidade de 10G de transmissão de dados.

Faço aqui algumas sugestões para o gestor municipal: Contrate somente um ponto único de internet e distribua o mesmo na rede óptica em anel através de firewall com controles de acessos e logs de uso.

Estabeleça uma única central telefônica IP e distribua os ramais por todos as unidades municipais, a gestão única e centralizada vai economizar dinheiro com serviços de telecomunicações que antes eram distribuídos.

O fato da rede óptica ser em 10G ou 1G será uma rede local de alta capacidade, isso significa que as unidades municipais não tem mais a necessidade de ter servidores próprios para alimentar sistemas locais, leve todos os servidores para um único datacenter e use o conceito de virtualização para melhor aproveitamento tecnológico do parque de maquinas.

Gostaria de fazer uma observação a parte na questão da Telefonia IP. Hoje a telefonia IP é tecnologia madura e usada em larga escala no mundo todo, porém ainda temos muita resistência em utilizar a telefonia IP por conta de legado existente. Essa resistência deve ser vencida com um bom projeto de telefonia IP rodando em cima da rede óptica municipal. São muitas as vantagens de se ter a telefonia IP rodando na rede óptica municipal, a principal delas é gerenciamento centralizado. Ao contrário do modelo tradicional (Central Telefônica TDM) onde cada unidade governamental possui uma central telefônica e diversos ramais na telefonia IP a municipalidade inteira será atendida por uma única central telefônica (Geralmente controlada por software) somente esse modelo de centralização já reduz os custos com manutenção da central telefônica tendo em vista que várias centrais telefônicas são trocadas somente por uma. Além da otimização da equipe de manutenção, levando em consideração que a mesma equipe de TI que cuida do funcionamento do Computador em Rede, vai cuidar do telefone IP que tb está em rede. Não vai mais existir “contratos” de manutenção de central telefônica em diversos órgãos municipais, esse papel será absorvido pela equipe de TI/Tecnologia da municipalidade que vai atuar na mesma forma como os computadores já atuam. Outro ponto onde existe drástica redução de custos são nas linhas telefônicas no modelo antigo, diversos órgãos municipais precisam ter linhas telefônicas instaladas em cada central telefônica. No novo modelo somente vai existir uma entrada de linha telefônica na única central telefônica existente que geralmente vai receber um tronco com grande quantidade de linhas telefônicas – Geralmente tronco E1 com 30 linhas simultâneas ou mais se necessário.

Vale ressaltar neste último tópico que somente a economia feita com linhas telefônicas em diversos órgão municipal por sí só já paga todo investimento feito no rede óptica.

Com a rede óptica em anel o uso de câmeras IPs se fazem necessários. Use somente no parque tecnológico câmeras IPs para que se possa aproveitar a rede óptica em anel, sem gastar fibras de forma desnecessárias. Hoje no mercado são muitas as opções de câmeras IPs com speed dome (controle remoto).

O uso de câmeras em larga escala dá mobilidade e segurança para as cidades e geralmente são o foco das gestão municipal de mobilidade.

Um fator importante que se deve observar é que existe uma drástica redução no valor do contrato de manutenção das câmeras tendo em vista que a responsabilidade da transmissão das imagens das câmeras via rede não se faz mais pela “empresa de manutenção de câmeras” e sim pela equipe “iluminação óptica” e de “Fibra”.  Grandes fortunas são gastas e redes redundantes e em paralelo são feitas somente para a transmissão das imagens que no novo modelo proposto será feito pela “Rede Óptica Municipal” devendo a equipe gestora da rede separar uma vlan especifica para a transmissão de imagens.

Ainda no tópico de serviços faço aqui uma sugestão para a oferta de internet na rede óptica municipal minha sugestão é que a municipalidade adquira um sistema próprio de IP’s o que na internet chamamos de AS (Sistemas Autônomos) de posse de um AS é possível contratar dois fornecedores de internet diferentes, usar seus próprios IPs públicos e ter um real backup do funcionamento da internet além de uma possível conexão com o PTT, vale ressaltar que hoje os PTTs regionais são principais responsáveis por 70% do conteúdo consumido na WEB  portanto somente isso já gera uma economia de 70% na capacidade do link de internet, além do fato da contratação da internet ser única ou no máximo em dois pontos. Dependendo do tamanho do anel óptico pode se fazer necessário injetar em dois locais diferentes na rede o link de internet e o a conexão com o PTT.

Sensores:

Precisei dedicar um tópico somente a essa questão porque muito se fala em IOT a tal da internet das coisas e acho que vários mitos têm que ser desfeitos nessa questão. Quando se possui um mobiliário urbano extenso em grandes cidades muito se fala em IOT para facilitar a vida da sociedade, porém alguns ceticismos precisam ser relembrados. Em primeiro lugar todo e qualquer equipamento que se queira monitorar por exemplo: sinal de transito ou um conjunto de iluminação pública vai precisar ter conectividade nesses locais para fazer o monitoramento ou telemetria. O quanto que esse custo da conectividade vai valer a pena no benefício que a telemetria vai fornecer? Essa pergunta deve ser feita antes de se pensar nas facilidades e no alcance que a microeletrônica hoje fornece. Estamos vendo um grande movimento de chips eletrônicos ultrabaratos com “wifi cliente” como exemplo o ESP8266 que consegue fazer “wifi cliente” e I/O relay tudo uma plaquinha de 5cm por 5cm. Todos nós ficamos deslumbrados com a facilidade com que esses novos gadgets eletrônicos estão por toda parte.

Muitas são as necessidades de monitoramento e telemetria por parte do mobiliário urbano, vamos relembrar alguns deles: Sinais de transito, estações meteorológicas, câmeras de segurança, painéis de informação, iluminação pública, controle de acesso, wifi público, pontos de ônibus, painéis de publicidade, radar eletrônicos, sensor de passagem viário.

No quesito de sinais de transito quanto maior o número de sinais de transito conectados melhor, porque a gestão centralizada e automatizada do mesmo gera inúmeros benefícios para a mobilidade urbana. Porém novamente esbarramos na questão da conectividade, dificilmente se vai conseguir conectividade em todos os locais necessários, porém terá que ser eleito os “Pontos de Interesse” para a devida conectividade nos sinais de transito.

O mesmo se aplica no monitoramento da iluminação pública, hoje facilmente a iluminação pública pode ser monitorada por grupos de painéis: A minha sugestão é que se monitore um grupo de “postes de luz” exemplo 15 ou 20 agrupados em uma única ligação elétrica e faça a medição da corrente de consumo no horário de uso. Essa simples solução hoje é facilmente aplicada em campo e deve ser sempre feita com o foco no “Ponto de Interesse” de conectividade da “rede óptica municipal”.

Eu poderia detalhar longamente aqui sobre diversos usos dos sensoriamento municipal e diversas sugestões de uso e aplicações porém todos vão esbarrar no quesito “Conectividade” o planejamento estratégico na contrução da rede municipal e os diversos “pontos de interesse” atendidos na geografia da cidade é que vai dar o tamanho do sensoriamento possível. Vale ressaltar que monitorar não é mais um problema e o hardware envolvido não é mais a dificuldade mas sim a conectividade do mesmo e que será o desafio.

Wifi, o uso público de Internet Wifi coloca um grande desafio para o gestor municipal, novamente temos a necessidade e manutenção de um “ponto de Interesse” que se necessita ao milhares espalhado pelas cidade e um gargalo na infraestrutura onde nesse caso obriga a municipalidade a ter muitos “pontos de interesse” para dar manutenção e gestão e com um retorno “questionável” nesse casso faço uma sugestão ao gestor municipal que se utilize de uma PPP para que os provedores regionais possam ofertar esse “wifi gratuito” para a população em troca do uso da rede de fibra óptica municipal. Para cada MBs solicitado por esse provedor regional o mesmo deverá dar em troca X “WIFI GRATUITO” essa sugestão resolve por definitivo todos os problemas do gestor municipal: Não vai existir contratação para “wifi gratuito” portanto nenhum gasto com o dinheiro público, a manutenção dos “Pontos de Interesse” não é da municipalidade e sim do provedor de bairro que atende diversos pontos de “wifi gratuito” com a sua rede própria, o provedor de bairro tem total interesse na troca por ser necessidade dele a “conectividade” com a rede óptica municipal porque ele irá reduzir custos para acesso ao “link de internet” e acesso ao PTT no lado da municipalidade as vantagens são incontáveis  levando em consideração que a rede municipal já está pronta e possui grande capacidade ociosa e municipalidade vai fornecer somente uma porta em um “Ponto de interesse” em troca o provedor de bairro vai fornecer vários pontos de “wifi gratuito” em troca dos megas trafegados nessa porta.

Informação:

São muitas as informações e inteligência que podem ser coletadas quando a municipalidade possui uma extensa rede de sensoriamento. O uso correto dessas informações serão parte da gestão municipal e vai ter impacto direto na vida e na mobilidade urbana. Mais importante que fazer o uso correto dessas informações é montar estratégias de ação que fazem impacto direto na vida das pessoas. Toda mobilidade urbana necessita de informações, imagine por exemplo: Um usuário de transporte publico rodoviário poder ver em seu celular no app que horas o ônibus chega? Se está perto ou longe? Painéis de indicação de transito intenso serem alimentados automaticamente ? Sem interação humana. Estações meteorológicas serem atualizadas em tempo real direto para a população?

Tão importante quanto possuir essas informações é a gestão municipal disponibilizar para a população essas informações e poder acumular essas informações no “Armazém de Dados” hoje renomeado como o sugestivo nome de “BIG Data”

Centros de controle de gestão municipal já fazem parte do dia a dia de grandes cidades e devem fazer parte das pequenas cidades também que devem ter um planejamento feito em consorcio com cidades vizinhas ou grupo de cidades para uma maior integração.

Resumo:

Percebe-se durante todo esse artigo que muitas são as possibilidades para a gestão municipal atuar de forma inteligente e que as soluções tecnológicas quase todas ou todas passam por uma política de conectividade e que as cidades devem em primeiro lugar preparar a infraestrutura para tal. Nesse caso minha sugestão é que as cidades tenham sua rede ópticas próprias para dar suporte a política de conectividade com a gestão terceirizada por PPP.

Em vários momentos nesse artigo dou exemplos de economia e redução de custos como por exemplo a gestão da rede óptica operada por terceiros via PPP, a centralização das centrais telefônicas, dispensa do uso de linhas telefônicas, centralização do link de internet, redução nos contratos de manutenção das câmeras de segurança por não existir mais o transporte de imagens. Todas essas propostas de redução de custos tem por base o uso de uma rede própria de fibra óptica.

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