Kota pintar yang saling terhubung menghadirkan mimpi-mimpi indah. Di kota-kota seperti itu, teknologi digital menyatukan berbagai fungsi sipil yang unik untuk meningkatkan efisiensi operasional dan kecerdasan. Diperkirakan pada tahun 2050, 70% populasi dunia akan tinggal di kota pintar, di mana kehidupan akan sehat, bahagia, dan aman. Yang terpenting, kota pintar menjanjikan kehidupan yang ramah lingkungan, kartu truf terakhir umat manusia melawan kehancuran planet ini.
Namun, mewujudkan kota pintar membutuhkan kerja keras. Teknologi baru itu mahal, pemerintah daerah memiliki keterbatasan, dan politik bergeser ke siklus pemilihan yang singkat, sehingga sulit untuk mencapai model penerapan teknologi terpusat yang sangat efisien secara operasional dan finansial yang dapat digunakan kembali di daerah perkotaan secara global atau nasional. Bahkan, sebagian besar kota pintar terkemuka yang menjadi sorotan sebenarnya hanyalah kumpulan berbagai eksperimen teknologi dan proyek sampingan regional, dengan sedikit harapan untuk pengembangan lebih lanjut.
Mari kita lihat tempat sampah dan tempat parkir, yang cerdas dengan sensor dan analitik; Dalam konteks ini, pengembalian investasi (ROI) sulit dihitung dan distandarisasi, terutama ketika lembaga pemerintah sangat terfragmentasi (antara lembaga publik dan layanan swasta, serta antara kota, kabupaten, wilayah, dan negara). Lihatlah pemantauan kualitas udara; Seberapa mudah menghitung dampak udara bersih terhadap layanan kesehatan di sebuah kota? Secara logis, kota pintar sulit diimplementasikan, tetapi juga sulit untuk disangkal.
Namun, ada secercah harapan di tengah kabut perubahan digital. Penerangan jalan di semua layanan kota menyediakan platform bagi kota untuk memperoleh fungsi cerdas dan menggabungkan berbagai aplikasi untuk pertama kalinya. Lihatlah berbagai proyek penerangan jalan pintar yang sedang diimplementasikan di San Diego di AS dan Kopenhagen di Denmark, dan jumlahnya terus meningkat. Proyek-proyek ini menggabungkan serangkaian sensor dengan unit perangkat keras modular yang dipasang pada tiang lampu untuk memungkinkan kendali jarak jauh atas penerangan itu sendiri dan untuk menjalankan fungsi lain, seperti penghitung lalu lintas, monitor kualitas udara, dan bahkan detektor senjata.
Dari ketinggian tiang lampu, kota-kota mulai menangani "kelayakan huni" kota di jalanan, termasuk arus lalu lintas dan mobilitas, kebisingan dan polusi udara, serta peluang bisnis yang muncul. Bahkan sensor parkir, yang secara tradisional terkubur di tempat parkir, dapat dihubungkan dengan infrastruktur penerangan secara murah dan efisien. Seluruh kota tiba-tiba dapat terhubung dan dioptimalkan tanpa perlu menggali jalan, menyewa lahan, atau memecahkan masalah komputasi abstrak tentang kehidupan yang lebih sehat dan jalanan yang lebih aman.
Hal ini berhasil karena, sebagian besar, solusi pencahayaan pintar pada awalnya tidak dirancang dengan mengandalkan penghematan dari solusi pintar. Sebaliknya, keberhasilan revolusi digital perkotaan merupakan konsekuensi tak terduga dari perkembangan pencahayaan yang terjadi secara bersamaan.
Penghematan energi dari penggantian lampu pijar dengan lampu LED solid-state, ditambah dengan ketersediaan pasokan listrik dan infrastruktur penerangan yang luas, menjadikan kota pintar layak diwujudkan.
Laju konversi LED sudah stagnan, dan pencahayaan pintar sedang berkembang pesat. Sekitar 90% dari 363 juta lampu jalan di dunia akan diterangi oleh LED pada tahun 2027, menurut Northeast Group, sebuah analis infrastruktur pintar. Sepertiga di antaranya juga akan menjalankan aplikasi pintar, sebuah tren yang dimulai beberapa tahun lalu. Hingga pendanaan dan cetak biru yang substansial dipublikasikan, penerangan jalan paling cocok sebagai infrastruktur jaringan untuk berbagai teknologi digital di kota-kota pintar berskala besar.
Hemat biaya LED
Menurut pedoman yang diajukan oleh produsen lampu dan sensor, pencahayaan pintar dapat mengurangi biaya administrasi dan pemeliharaan terkait infrastruktur sebesar 50 hingga 70 persen. Namun sebagian besar penghematan tersebut (sekitar 50 persen, cukup untuk membuat perbedaan) dapat direalisasikan hanya dengan beralih ke lampu LED hemat energi. Penghematan lainnya berasal dari menghubungkan dan mengontrol iluminator serta mengirimkan informasi cerdas tentang cara kerjanya melalui jaringan pencahayaan.
Penyesuaian dan pengamatan terpusat saja dapat secara signifikan mengurangi biaya pemeliharaan. Ada banyak cara, dan semuanya saling melengkapi: penjadwalan, pengendalian musiman dan penyesuaian waktu; diagnosis kerusakan dan pengurangan kunjungan truk pemeliharaan. Dampaknya meningkat seiring dengan ukuran jaringan penerangan dan kembali ke kasus ROI awal. Pasar mengatakan pendekatan ini dapat balik modal dalam waktu sekitar lima tahun, dan berpotensi balik modal dalam waktu yang lebih singkat dengan menggabungkan konsep kota pintar yang lebih "lunak", seperti yang menggunakan sensor parkir, monitor lalu lintas, pengendalian kualitas udara, dan detektor senjata.
Guidehouse Insights, sebuah perusahaan analis pasar, melacak lebih dari 200 kota untuk mengukur laju perubahan; mereka mengatakan seperempat kota sedang menerapkan skema penerangan pintar. Penjualan sistem pintar melonjak. ABI Research memperkirakan pendapatan global akan meningkat sepuluh kali lipat menjadi $1,7 miliar pada tahun 2026. Momen "bola lampu" di Bumi seperti ini; infrastruktur penerangan jalan, yang terkait erat dengan aktivitas manusia, adalah jalan ke depan sebagai platform untuk kota pintar dalam konteks yang lebih luas. Pada awal tahun 2022, lebih dari dua pertiga instalasi penerangan jalan baru akan terhubung ke platform manajemen pusat untuk mengintegrasikan data dari berbagai sensor kota pintar, kata ABI.
Adarsh Krishnan, analis utama di ABI Research, mengatakan: “Ada banyak peluang bisnis bagi vendor kota pintar yang memanfaatkan infrastruktur tiang lampu perkotaan dengan menerapkan konektivitas nirkabel, sensor lingkungan, dan bahkan kamera pintar. Tantangannya adalah menemukan model bisnis yang layak yang mendorong masyarakat untuk menerapkan solusi multi-sensor dalam skala besar dengan cara yang hemat biaya.”
Pertanyaannya bukan lagi apakah perlu terhubung, tetapi bagaimana caranya, dan seberapa banyak koneksi yang dibutuhkan sejak awal. Seperti yang diamati Krishnan, sebagian dari hal ini berkaitan dengan model bisnis, tetapi uang sudah mengalir ke kota pintar melalui privatisasi utilitas kooperatif (PPP), di mana perusahaan swasta menanggung risiko keuangan sebagai imbalan atas keberhasilan dalam modal ventura. Kontrak berbasis langganan "sebagai layanan" menyebarkan investasi selama periode pengembalian modal, yang juga mendorong aktivitas.
Sebaliknya, lampu jalan di Eropa dihubungkan ke jaringan sarang lebah tradisional (biasanya 2G hingga LTE (4G)) serta perangkat standar IoT sarang lebah baru, LTE-M. Teknologi ultra-narrowband (UNB) milik perusahaan juga mulai digunakan, bersama dengan Zigbee, sedikit penyebaran Bluetooth berdaya rendah, dan turunan IEEE 802.15.4.
Aliansi Teknologi Bluetooth (SIG) memberikan penekanan khusus pada kota pintar. Kelompok ini memprediksi bahwa pengiriman Bluetooth berdaya rendah di kota pintar akan tumbuh lima kali lipat selama lima tahun ke depan, menjadi 230 juta unit per tahun. Sebagian besar terkait dengan pelacakan aset di tempat umum, seperti bandara, stadion, rumah sakit, pusat perbelanjaan, dan museum. Namun, Bluetooth berdaya rendah juga ditujukan untuk jaringan luar ruangan. “Solusi manajemen aset meningkatkan pemanfaatan sumber daya kota pintar dan membantu mengurangi biaya operasional perkotaan,” kata Aliansi Teknologi Bluetooth.
Kombinasi dari Kedua Teknik Lebih Baik!
Setiap teknologi memiliki kontroversinya masing-masing, namun beberapa di antaranya telah diselesaikan dalam debat. Misalnya, UNB mengusulkan batasan yang lebih ketat pada muatan dan jadwal pengiriman, sehingga meniadakan dukungan paralel untuk aplikasi multi-sensor atau untuk aplikasi seperti kamera yang membutuhkannya. Teknologi jarak pendek lebih murah dan memberikan throughput yang lebih besar untuk pengembangan pengaturan pencahayaan sebagai platform. Yang penting, teknologi ini juga dapat berperan sebagai cadangan jika terjadi pemutusan sinyal WAN, dan menyediakan cara bagi teknisi untuk membaca sensor secara langsung untuk debugging dan diagnostik. Bluetooth berdaya rendah, misalnya, bekerja dengan hampir semua ponsel pintar di pasaran.
Meskipun jaringan yang lebih padat dapat meningkatkan ketahanan, arsitekturnya menjadi kompleks dan menuntut energi yang lebih tinggi dari sensor titik-ke-titik yang saling terhubung. Jangkauan transmisi juga bermasalah; jangkauan menggunakan Zigbee dan Bluetooth berdaya rendah hanya beberapa ratus meter saja. Meskipun berbagai teknologi jarak pendek kompetitif dan sangat cocok untuk sensor berbasis jaringan di seluruh lingkungan, teknologi tersebut merupakan jaringan tertutup yang pada akhirnya memerlukan penggunaan gateway untuk mengirimkan sinyal kembali ke cloud.
Koneksi sarang lebah biasanya ditambahkan di bagian akhir. Tren bagi vendor pencahayaan pintar adalah menggunakan konektivitas sarang lebah point-to-cloud untuk menyediakan jangkauan gateway atau perangkat sensor dengan jarak 5 hingga 15 km. Teknologi sarang lebah menghadirkan jangkauan transmisi yang luas dan kesederhanaan; teknologi ini juga menyediakan jaringan siap pakai dan tingkat keamanan yang lebih tinggi, menurut komunitas Hive.
Neill Young, kepala Divisi Internet of Things di GSMA, sebuah badan industri yang mewakili operator jaringan seluler, mengatakan: “Operator Action… memiliki cakupan seluruh area, oleh karena itu tidak memerlukan infrastruktur tambahan untuk menghubungkan perangkat penerangan perkotaan dan sensor. Dalam spektrum berlisensi, jaringan sarang lebah memiliki keamanan dan keandalan, artinya operator memiliki kondisi terbaik, dapat mendukung sejumlah besar kebutuhan, masa pakai baterai yang jauh lebih lama, perawatan minimal, dan jarak transmisi yang jauh dari peralatan berbiaya rendah.”
Menurut ABI, dari semua teknologi konektivitas yang tersedia, HONEYCOMB akan mengalami pertumbuhan terbesar dalam beberapa tahun mendatang. Antusiasme terhadap jaringan 5G dan perebutan untuk menyediakan infrastruktur 5G telah mendorong operator untuk memanfaatkan tiang lampu dan memasang unit sarang lebah kecil di lingkungan perkotaan. Di Amerika Serikat, Las Vegas dan Sacramento menerapkan LTE dan 5G, serta sensor kota pintar, pada lampu jalan melalui operator AT&T dan Verizon. Hong Kong baru saja meluncurkan rencana untuk memasang 400 tiang lampu yang mendukung 5G sebagai bagian dari inisiatif kota pintarnya.
Integrasi Perangkat Keras yang Erat
Nielsen menambahkan: “Nordic menawarkan produk multi-mode jarak pendek dan jarak jauh, dengan SoC nRF52840 yang mendukung Bluetooth hemat daya, Bluetooth Mesh, dan Zigbee, serta Thread dan sistem 2.4ghz milik mereka sendiri. SiP nRF9160 berbasis Honeycomb dari Nordic menawarkan dukungan LTE-M dan NB-iot. Kombinasi kedua teknologi ini menghadirkan keunggulan kinerja dan biaya.”
Pemisahan frekuensi memungkinkan sistem-sistem ini untuk hidup berdampingan, dengan sistem pertama berjalan di pita 2,4 GHz bebas izin dan sistem kedua berjalan di mana pun LTE berada. Pada frekuensi yang lebih rendah dan lebih tinggi, terdapat kompromi antara cakupan area yang lebih luas dan kapasitas transmisi yang lebih besar. Namun dalam platform pencahayaan, teknologi nirkabel jarak pendek biasanya digunakan untuk menghubungkan sensor, daya komputasi tepi digunakan untuk pengamatan dan analisis, dan IoT sarang lebah digunakan untuk mengirim data kembali ke cloud, serta kontrol sensor untuk tingkat pemeliharaan yang lebih tinggi.
Sejauh ini, pasangan radio jarak pendek dan jarak jauh telah ditambahkan secara terpisah, tidak terintegrasi ke dalam chip silikon yang sama. Dalam beberapa kasus, komponen dipisahkan karena kegagalan iluminator, sensor, dan radio semuanya berbeda. Namun, mengintegrasikan radio ganda ke dalam satu sistem akan menghasilkan integrasi teknologi yang lebih erat dan biaya akuisisi yang lebih rendah, yang merupakan pertimbangan utama untuk kota pintar.
Nordic berpendapat bahwa pasar bergerak ke arah tersebut. Perusahaan telah mengintegrasikan teknologi konektivitas IoT nirkabel jarak pendek dan sarang lebah ke dalam perangkat keras dan perangkat lunak di tingkat pengembang sehingga produsen solusi dapat menjalankan keduanya secara bersamaan dalam aplikasi pengujian. Papan DK Nordic untuk nRF9160 SiP dirancang untuk pengembang agar "aplikasi IoT sarang lebah mereka dapat berfungsi"; Nordic Thingy:91 digambarkan sebagai "gateway siap pakai yang lengkap" yang dapat digunakan sebagai platform prototipe siap pakai atau bukti konsep untuk desain produk awal.
Keduanya memiliki fitur nRF9160 SiP sarang lebah multi-mode dan nRF52840 SoC jarak pendek multi-protokol. Sistem tertanam yang menggabungkan kedua teknologi tersebut untuk penerapan IoT komersial hanya tinggal "beberapa bulan" lagi dari komersialisasi, menurut Nordic.
Nordic Nielsen mengatakan: “Platform penerangan kota pintar telah membangun semua teknologi koneksi ini; pasar sangat jelas bagaimana menggabungkannya, kami telah menyediakan solusi untuk papan pengembangan produsen, untuk menguji bagaimana mereka bekerja bersama. Menggabungkannya menjadi solusi bisnis sangat penting, hanya dalam waktu singkat.”
Waktu posting: 29 Maret 2022