Using smart home app on phone. Smart home, remote control concept.
Un sistema IoT (Internet of Things) è costituito da dispositivi intelligenti connessi a Internet che utilizzano sistemi integrati quali processori, sensori e hardware di comunicazione per inviare i dati acquisiti. I dispositivi IoT condividono i dati connettendosi a un gateway che invia le informazioni ad un cloud per essere analizzate. I protocolli di connettività utilizzati per questi dispositivi dipendono in gran parte dalle specifiche applicazioni Internet of Things da implementare.
Al giorno d’oggi, il mondo è pieno di connessioni wireless ed esistono diverse tecnologie: Wi-Fi, Bluetooth, LoRa, Zigbee, Z-Wave, NFC, ecc. In questo articolo analizzeremo gli standard più usati nelle applicazioni IoT: Bluetooth Low Energy (BLE), Wi-Fi e LoRa. Queste tecniche wireless possono essere distinte in base alle applicazioni da realizzare.
Un dispositivo Wi-Fi è ottimo per le applicazioni che richiedono la trasmissione dei dati a corto raggio e ad alta velocità. Invece, per le applicazioni che richiedono una trasmissione a basso consumo di energia ed a corto raggio, la tecnologia BLE rappresenta la soluzione migliore. La tecnologia LoRa viene impiegata nei sistemi che richiedono una trasmissione dati a lunga distanza ed un basso consumo energetico.
La tecnologia Wi-Fi è adatta per tutte le applicazioni con esigenze di trasmissione dati ad alta velocità. Questa è senza dubbio la tecnica di trasmissione wireless più utilizzata al mondo. Dispositivi come tablet, notebook, cellulari, smart TV, fotocamere, stampanti, automobili sono ormai realizzati con tecnologia Wi-Fi.
Le reti Wi-Fi sono delle reti locali wireless (WLAN) basate sugli standard IEEE 802.11, i segnali vengono trasmessi tramite delle frequenze comprese tra 2,4 e 5 GHz. I dispositivi con moduli Wi-Fi si connettono tra di loro tramite un Access Point. Il dispositivo invia un segnale per una richiesta di accesso all’Access Point, e la transazione dei dati sarà consentita solamente dopo la procedura di autenticazione e associazione.
La trasmissione dati tramite Bluetooth Low Energy (BLE) può essere impiegata in una qualsiasi applicazione che non richiede una velocità elevata. Questa tecnica può essere utilizzata in applicazioni di ricarica wireless, nel monitoraggio della salute, nei dispositivi indossabili e nelle case intelligenti. La tecnologia Bluetooth nasce come alternativa wireless alla trasmissione dei dati via cavo con protocollo seriale RS-232. A partire dal BT 4.0, la tecnologia ha iniziato a supportare dispositivi a basso consumo (BLE).
Sul mercato esistono dispositivi dual mode in grado di supportare contemporaneamente il Bluetooth classico (BT) e il Bluetooth Low Energy. Il consumo di energia di un BLE può essere stimato tra l’1% e il 50% di un Bluetooth classico, ragion per cui sono particolarmente adatti alle applicazioni IoT. In un dispositivo BLE si stima una durata della batteria in un range da 1 a 40 mesi. Ad esempio, un iBeacon, dispositivo BT per sistemi di posizionamento indoor, potrebbe facilmente funzionare per un paio di anni.
La tecnologia LoRa (Long Range) è adatta per tutte le applicazioni che richiedono una trasmissione a lungo raggio di pacchetti dati di piccole dimensioni. Si possono stimare distanze da 5 a 10 chilometri negli ambienti urbani e fino a 30 km nelle zone rurali. Il protocollo LoRa include diversi campi di applicazioni: agricoltura intelligente, edifici intelligenti (rilevamento delle perdite d’acqua, monitoraggio della salute strutturale) e la gestione di una smart house (termostati, irrigatori, serrature delle porte). LoRa utilizza una modulazione a spettro espanso derivata della modulazione CSS (Chirp Spread Spectrum). Le bande di radiofrequenza adoperate sono inferiori ad un gigahertz: 433 MHz e 868 MHz in Europa.
Queste tecniche di connettività sono quelle maggiormente impiegate nel mondo dell’Internet of Things. Per migliorare la connettività, BLE, Wi-Fi e LoRa possono essere adottate contemporaneamente all’interno dello stesso progetto. Ad esempio, si possono raccogliere i dati tramite dispositivi LoRa e quindi trasmetterli tramite Wi-Fi ai server di rete.
Potrebbe interessarti anche: "Presa WiFi: come funziona e quali sono le migliori 5 prese intelligenti"