Confronto delle tecnologie wireless in IoT di Arthur Rowley

L’Internet of Things (IoT) ha cambiato il modo in cui interagiamo con le “cose” in modi profondi. L’Internet of Things (IoT) ha cambiato il modo in cui interagiamo con le “cose” in modi profondi. Dalla tua casa preferita di divertimento, gestione della flotta, alla domotica, IoT si applica a quasi tutti i settori. Per consentire un’interazione impeccabile e lo scambio di dati tra prodotti IoT, come serrature intelligenti, sensori medici e smartwatch, è necessario disporre della migliore tecnologia wireless.

Tuttavia, la gamma di requisiti applicativi IoT varia enormemente da caso a caso. Come tale, è necessario scegliere la migliore tecnologia IoT wireless per il vostro caso d’uso unico. La buona notizia è che ci sono molte grandi opzioni wireless tra cui scegliere. La non-così-buona notizia è che non esiste una soluzione di connettività one-size-fits-all.

Per aiutarti a scegliere la soluzione di comunicazione giusta per il tuo prossimo progetto IoT, confronteremo le tecnologie wireless comuni nell’IoT e le loro applicazioni ideali.

Quindi, iniziamo.

Confronto delle tecnologie wireless IoT

LPWANs

Questa tecnologia wireless è il nuovo fenomeno nell’IoT. I LPWAN forniscono una comunicazione a basso consumo, a basso costo e a lungo raggio necessaria per le reti IoT su larga scala. I ricetrasmettitori LPWAN sono ottimizzati per il consumo di energia, funzionando su batterie piccole e poco costose che durano per anni. Le tecnologie LPWAN forniscono connettività per applicazioni e dispositivi che richiedono il trasferimento di dati non frequenti, basse velocità e bassa mobilità, come i sensori IoT. Consentire a migliaia di sensori su ampie aree di comunicare mantenendo un basso consumo energetico rende LPWANs incredibilmente utile per l’adozione dell’IoT.

Alcune applicazioni includono il monitoraggio dei materiali di consumo, il monitoraggio ambientale, il rilevamento dell’occupazione e il monitoraggio degli asset. Inoltre, è importante notare che LPWANs comprendono diverse tecnologie e standard concorrenti. Esempi di tecnologie LPWAN che operano nello spettro con licenza sono LTE-M e NB-IoT e che operano nello spettro senza licenza includono Sigfox, MYTHINGS e LoRa.

Diverse tecnologie LPWAN hanno diversi gradi di prestazioni in diversi scenari. Ad esempio, la scalabilità e la qualità del servizio possono essere problemi significativi con le tecnologie senza licenza e il consumo energetico per gli LPWAN con licenza. Assicurati di considerare la standardizzazione degli LPWAN per garantire la sicurezza, l’affidabilità e l’interoperabilità della tua rete IoT.

Cellulare (4G/5G)

Le reti cellulari forniscono una comunicazione affidabile a banda larga per il mercato mobile consumer, come lo streaming video e le applicazioni di chiamata vocale. Tuttavia, queste tecnologie wireless hanno un elevato consumo energetico e costi operativi elevati.

Questo rende la connettività cellulare ideale per le applicazioni che non utilizzano reti di sensori alimentati a batteria, come la gestione della flotta, il routing del traffico, l’infotainment in-car, la telematica della flotta e molti altri. Invece, la connettività cellulare funge da superbo backhaul utilizzando LPWANs per connettersi a dispositivi e sensori IoT. Cellular si connette quindi al cloud per fornire i dati IoT.

Nello spazio IoT, la tecnologia cellulare, come il 5G con latenza ultra bassa e supporto alla mobilità ad alta velocità, dovrebbe essere il futuro della realtà aumentata e dei veicoli autonomi. Con una latenza di comunicazione dieci volte inferiore al 4G, il 5G è un’ottima opzione anche per applicazioni time-critical come le macchine IoT industriali, la salute connessa e la sicurezza pubblica.

Inoltre, le nuove tecnologie cellulari come NB-IoT e LTE-M sono posizionate per consentire diversi tipi di applicazioni IoT riducendo i requisiti di alimentazione e il costo dei dati per sensore. Ad esempio, è possibile utilizzare la tecnologia wireless NB-IoT per sensori ambientali remoti per misurare diversi elementi meteorologici come pressione, umidità, vento, temperatura e molto altro.

Questi dispositivi abilitati per NB-IoT forniranno aggiornamenti regolari da una postazione remota garantendo al contempo un basso consumo energetico. Questi sensori potrebbero durare più di un decennio o più.

Wi-Fi

Wi-Fi è indiscutibilmente la tecnologia wireless più utilizzata oggi. Come cellulari e LPWANs, ci sono diverse versioni di Wi-Fi, tra cui 802.11 b, 802.11 n, 802.11 a, 802.11 g, e 802.11 ac. Questi standard variano significativamente in termini di interferenza del segnale da fonti esterne, velocità dei dati e costo.

Una differenza fondamentale rispetto ad altre tecnologie wireless è che il Wi-Fi trasmette a frequenze molto più elevate. Ciò significa che può trasportare più dati. Tuttavia, il Wi-Fi ha requisiti di potenza elevati e una copertura limitata. Questi problemi, oltre alle limitazioni nella scalabilità, rendono il Wi-Fi meno diffuso nello spazio IoT.

Wi-Fi può fare una scelta eccellente per i casi d’uso IoT che non utilizzano dispositivi alimentati a batteria, non richiedono alta gamma, e la necessità di trasmettere grandi quantità di dati. Come tale, viene utilizzato principalmente in ambienti domestici e aziendali per il collegamento di router Internet a dispositivi come smartphone, computer, gadget per la casa intelligente e sistemi di sicurezza.

L’ultima generazione Wi-Fi, Wi-Fi 6, offre una maggiore larghezza di banda di rete per una migliore velocità di trasmissione dei dati per dispositivo, anche in ambienti congestionati. Ciò aiuta a potenziare l’infrastruttura Wi-Fi pubblica migliorando al contempo l’esperienza del cliente con i servizi digitali nei settori dell’intrattenimento e della vendita al dettaglio.

Zigbee e altri protocolli Mesh

Questa è un’altra tecnologia wireless a corto raggio che funziona a 2,4 GHz e consuma pochissima energia. È standardizzato come IEEE 802.15.4 e viene solitamente distribuito in una topologia mesh per trasmettere i dati del sensore IoT su più nodi sensore per una copertura estesa.

Mentre Zigbee condivide molte somiglianze con Bluetooth LE, la sua rete mesh può supportare fino a 65.000 nodi, che è il doppio di quanto BLE può ospitare. Zigbee ha anche velocità di trasmissione dati più elevate rispetto a LPWAN ma è meno efficiente dal punto di vista energetico.

Grazie al suo corto raggio di meno di 100 metri, Zigbee e altre tecnologie mesh, come Z-Wave, sono ideali per applicazioni IoT con nodi distribuiti uniformemente nelle immediate vicinanze. Ciò rende Zigbee una scelta eccellente per le applicazioni di automazione domestica come i controlli HVAC, l’illuminazione intelligente, i contatori intelligenti, l’energia domestica, il monitoraggio della sicurezza e i termostati intelligenti.

Bluetooth e BLE

Bluetooth è una tecnologia di connettività a corto raggio che rientra nella categoria Wireless Personal Area Networks. Inizialmente è stato progettato per cuffie wireless, ma da allora si è espanso in molte applicazioni come controller di videogiochi, stampanti, altoparlanti e molto altro.

La tecnologia Bluetooth è anche cruciale per lo spazio IoT sempre più in crescita, comprese le applicazioni industriali e le case intelligenti. A differenza del Wi-Fi, Bluetooth è un’opzione di connettività wireless ad alta larghezza di banda, bassa gamma e bassa potenza che funziona a banda ISM 2.4 GHz. Può essere utilizzato in topologie di rete a stella, mesh, broadcast e point-to-point. Supporta il throughput dei dati 2 Mbps, con un massimo di otto dispositivi collegati.

Esistono due versioni Bluetooth, ovvero Bluetooth Low Energy (LE) e Bluetooth Classic, comunemente utilizzate nelle applicazioni di streaming. D’altra parte, Bluetooth Low Energy supporta un throughput dei dati inferiore e prolunga la durata della batteria dei dispositivi Bluetooth riducendo significativamente il consumo energetico.

I dispositivi IoT abilitati per BLE sono in genere utilizzati insieme a dispositivi intelligenti come lo smartphone, che aiutano a fornire dati al cloud. Grazie ai suoi bassi requisiti di potenza, BLE è ora ampiamente utilizzato in dispositivi IoT come smartwatch e serrature intelligenti. Le reti BLE beacon vengono impiegate per svelare nuove innovazioni di servizio, come la distribuzione di contenuti, la navigazione in negozio e le promozioni personalizzate.

6. RFID

Radio Frequency Identification (RFID) impiega onde radio per trasferire piccole quantità di dati da un tag RFID ai lettori a breve distanza. Questa tecnologia wireless IoT può funzionare sia al di fuori della linea di vista o quando collegato con tag in grado di essere letto entro pochi pollici o anche diversi metri di distanza.

Il collegamento di tag RFID a tutte le apparecchiature e i prodotti consente di monitorare le risorse e l’inventario in tempo reale per una supply chain ottimizzata e una migliore produzione e pianificazione delle scorte. Ciò ha portato a una grande rivoluzione IoT nei settori della logistica, della sanità e della vendita al dettaglio.

La rivoluzione IoT RFID consente nuove applicazioni IoT, come specchi intelligenti, scaffali intelligenti e self-checkout, nel settore retail. Per l’assistenza sanitaria, RFID facilita le applicazioni IoT come i sistemi di tracciamento dei pazienti ospedalieri, l’inventario automatizzato e il monitoraggio e la gestione di costose attrezzature ospedaliere.

Cosa cercare nelle tecnologie wireless per l’applicazione IoT

Diverse applicazioni IoT hanno requisiti specifici diversi. Pertanto, è fondamentale assicurarsi di scegliere la tecnologia wireless giusta per il proprio progetto IoT unico. Ecco alcune delle cose chiave da cercare nelle tecnologie wireless:

• Qualità del servizio

Una delle cose fondamentali da considerare quando si sceglie una tecnologia wireless per il progetto IoT è la qualità del servizio. Per garantire un QoS eccellente e l’affidabilità della tua tecnologia wireless, controlla la velocità di ricezione dei dati. In genere, un alto tasso di ricezione dei dati garantisce che i dati IoT critici vengano trasmessi quando è richiesto di più per una risposta tempestiva a problemi imminenti.

• Scalabilità

La scelta di un protocollo IoT scalabile è fondamentale per l’espansione della rete poiché in futuro verranno aggiunti sempre più dispositivi finali. Un ottimo modo per determinare la scalabilità è il numero di dispositivi IoT supportati o messaggi giornalieri che possono essere trasmessi da una stazione base.

• Consumo di energia

I dispositivi e i sensori alimentati a batteria devono essere efficienti dal punto di vista energetico per ridurre i cicli di ricarica e le sostituzioni della batteria, che possono influire in modo significativo sulla quantità di dati inviati o ricevuti. Inoltre, un basso consumo energetico può ridurre drasticamente il costo totale di proprietà, aiutandoti a raggiungere obiettivi aziendali sostenibili.

• Mobilità

La trasmissione ad alta velocità dei dati dai dispositivi finali facilita le principali applicazioni IoT, ad esempio la telematica della flotta e la sicurezza dei lavoratori.

• Sicurezza

Per garantire la sicurezza e l’integrità dei dati durante la trasmissione, optare per la crittografia multistrato con robusti sistemi di autenticazione e identificazione.

• Gestione della rete

A seconda della complessità della strategia IoT e del caso d’uso, è necessario determinare chi gestirà la rete e se disponi degli strumenti e delle risorse di automazione necessari per supportarla.

• Intervallo

In genere, più densa è la modulazione, maggiore è la frequenza e minore diventa l’intervallo. Ciò influisce anche sulla capacità di penetrare gli ostacoli. Come tale, scegli l’intervallo giusto in base al tuo caso d’uso specifico. Ad esempio, Wi-Fi, Zigbee o Bluetooth possono essere ottime opzioni per le applicazioni domestiche intelligenti poiché non richiedono line-of-sight, offrono una gamma migliore e possono trasmettere più dati.

Conclusione

Come hai visto, ci sono molte grandi tecnologie wireless per le applicazioni IoT. Tuttavia, nessuna tecnologia è one-size-fits-all. Pertanto, la scelta della migliore tecnologia wireless dipende principalmente dai requisiti e dalle esigenze specifiche del progetto IoT. Inoltre, valutare con precisione la larghezza di banda, il consumo energetico, il QoS, la gestione della rete, la sicurezza e l’intervallo può aiutare a restringere le opzioni e, in ultima analisi, scegliere la tecnologia più adatta per il tuo caso d’uso IoT.

Se non vuoi navigare da solo nello spazio IoT complesso e in continua evoluzione, ci sono esperti IoT là fuori che possono aiutarti a prendere la decisione giusta dalle opzioni di tecnologia wireless IoT disponibili.

Circa l’autore:

Arthur Rowley è uno scrittore avido che si specializza principalmente nella tecnologia e nella vendita. Dopo aver trascorso anni finessing suo mestiere, ora può assicurare che ha molto plauso per queste aree ed è dedicato a fornire contenuti di blogging di alta qualità.