L’Internet of things è essenziale nel processo decisionale basato sui dati: le informazioni raccolte sul campo dagli oggetti connessi permettono alle aziende di conoscere in tempo reale lo stato dei loro asset o il comportamento dei loro utenti. L’implementazione efficace non può prescindere dalle tecnologie di connettività per l’IoT: come scrive Abi Research, “La scelta di una soluzione wireless è una delle decisioni più importanti che un’azienda prende quando impiega i dispositivi IoT. Le capacità di rete delle diverse tecnologie wireless possono variare anche di molto, rendendo imperativo garantire che venga selezionata la soluzione giusta per il proprio specifico ambiente IoT”.
A tale scopo la società di ricerche ha messo a punto una guida con i pro e i contro delle diverse tecnologie disponibili per connettere gli oggetti tra loro e con il più ampio ecosistema IoT (sensori, tracker, tag, gateway, dispositivi indossabili, visori per la realtà aumentata e virtuale, elettrodomestici intelligenti, smart meter, ecc.), tenendo conto delle due categorie esistenti: Short-range wireless (Srw) e Low-power wide area (Lpwa).
Swr: pro e contro della connettività wireless a corto raggio
Le tecnologie di rete Short-range wireless (Srw) sono più adatte per piccoli ambienti in cui le applicazioni IoT non richiedono una connettività ad ampio raggio. Ad esempio, gli elettrodomestici intelligenti richiedono solo la connettività IoT all’interno di una piccola area geografica. Tre delle principali tecnologie di rete Srw: Bluetooth, wi-fi e Zigbee.
Bluetooth
Il Bluetooth è una delle tecnologie più diffuse per la connettività dei dispositivi IoT, spesso utilizzata in prodotti di consumo come cuffie, laptop, smartphone e dispositivi indossabili. Bluetooth 5.0 e Bluetooth Low energy (Le) hanno presentato aggiornamenti significativi per le applicazioni IoT.
Pro
- Già ampiamente noto, è implementato in numerose applicazioni di dispositivi connessi (ad esempio, sicurezza domestica e automazione).
- Bluetooth Le è un’alternativa al wi-fi per dispositivi a corto raggio che non hanno requisiti di throughput dati elevati.
- La mesh Bluetooth eccelle nei casi d’uso di tracciamento delle risorse basati su IoT.
Contro
- Senza essere abbinata alla tecnologia a lungo raggio, la connettività Bluetooth può essere limitata a piccoli spazi.
- Bluetooth Classic e Bluetooth Le non scalano bene e talvolta mancano di supporto per le densità di dispositivi richieste da un’applicazione Industrial IoT (IIoT).
- La mesh Bluetooth è percepita come meno matura di Zigbee nelle implementazioni più grandi.
Wi-fi
Il wi-fi ha storicamente faticato a trovare trazione nello spazio IoT, poiché la tecnologia non è stata progettata per il risparmio energetico. Tuttavia, wi-fi HaLow e wi-fi 6 hanno migliorato l’attrattiva del wi-fi per gli utenti IoT.
Pro
- Il wi-fi è quasi onnipresente negli edifici di tutto il mondo.
- Economico e molto accessibile per applicazioni IoT a corto raggio e ad alta intensità di dati.
- Wi-fi HaLow ha una gamma più ampia, un throughput di dati più elevato e un consumo energetico inferiore rispetto ad altri protocolli wi-fi e può supportare applicazioni IoT, per le quali le tecnologie Lpwa non sono ancora pronte.
- Il wi-Fi è migliore nel fornire connettività attraverso gli ostacoli rispetto al Bluetooth e ad altre tecnologie Srw.
Contro
- Nonostante i progressi del wi-fi HaLow, le tecnologie a lungo raggio ben consolidate (ad esempio, Lpwa cellulare e LoRa) sono supportate da un ecosistema di dispositivi robusto e globale e già affrontano molte delle applicazioni per le quali è stato progettato Wi-fi HaLow.
- Il supporto video è un elemento chiave di differenziazione per wi-fi HaLow. Tuttavia, gli utenti di telecamere di videosorveglianza temono che le telecamere wireless comportino un alto rischio di interruzione della connessione e sono, quindi, meno inclini a investire in dispositivi supportati da wi-fi.
Zigbee
Questa tecnologia funziona meglio nelle applicazioni IoT con requisiti di connettività a corto raggio e basse velocità di dati (ad esempio, domotica, dispositivi indossabili, misurazione intelligente, ecc.).
Pro
- Zigbee è adatto per dispositivi IoT a corto raggio e a bassa potenza.
- Zigbee supporta topologie star e mesh.
- È una tecnologia consolidata e la Zigbee Alliance fornisce una supervisione continua.
- Zigbee è più scalabile per le implementazioni IoT rispetto a Bluetooth Le grazie alla gestione di più endpoint.
Contro
- Zigbee ha un’area geografica limitata.
- Fa fatica a supportare applicazioni IoT con velocità di dati elevate.
Tecnologie di connettività Lpwa (Low-power wide area)
Sempre più implementazioni IoT trasmettono piccole quantità di dati su grandi distanze, come nel caso della misurazione dell’acqua e del gas, della smart city, dell’agricoltura intelligente e delle applicazioni ambientali. Queste applicazioni richiedono una lunga durata della batteria e la connettività Lpwa supporta meglio queste applicazioni commerciali, fornendo sia una copertura più ampia rispetto alle tecnologie Srw, sia un eccellente conservazione della batteria. Le tecnologie wireless Lpwa sono divise tra soluzioni cellulari e proprietarie.
Le tecnologie Lpwa cellulari includono Narrowband internet of things (NB-IoT), Lte-M e Lte Cat-1. Le tecnologie proprietarie includono principalmente LoRaWan e Sigfox.
Lpwa cellulare (Nb-IoT, Lte-M e Lte-Cat-1)
Pro
- Forniscono un’area di copertura sufficiente e una durata della batteria per molti casi d’uso IoT.
- Sono meno soggette alle interferenze di canale per via dell’uso di bande con licenza.
- Lte Cat-1 ha un’ampia disponibilità, è su misura per i casi d’uso IoT ed è visto come un solido sostituto per i dispositivi 2G e 3G.
- I clienti IoT possono scegliere tra una varietà di opzioni a seconda del caso d’uso, del budget, dei requisiti di dati/potenza e di altri fattori.
Contro
- La disponibilità di Lpwa cellulare è influenzata dalla regione; per esempio, in alcune aree in Asia non è disponibile Lte-M.
- I costi possono diventare alti poiché i dispositivi cellulari sono in genere più costosi di altre tecnologie Lpwa.
- Gli utenti di Lpwaa cellulare esternalizzano la gestione della rete agli operatori di rete mobile (Mno) e, di conseguenza, hanno meno controllo sulle prestazioni della loro rete.
- LoRaWan e altre tecnologie a basso costo e a basso consumo sono viste come valide alternative ai dispositivi Nb-IoT.
LoRaWan per l’IoT
Siccome l’azienda Sigfox è alle prese con serie difficoltà finanziarie, nell’ambito delle tecnologie proprietarie si è ulteriormente consolidato l’uso della connettività LoRaWan, di proprietà di Semtech.
Forse il più grande vantaggio di LoRaWan per le applicazioni IoT è che la tecnologia può essere implementata sia in reti private che pubbliche. Non mancano, però, alcuni svantaggi, come latenze più elevate e una massiccia concorrenza dalla tecnologia mesh 5G di Wirepas. Tuttavia, l’ampio raggio di copertura, il bassissimo consumo energetico e la flessibilità di LoRaWan rendono questa tecnologia competitiva nei casi d’uso che richiedono una bassa trasmissione di dati su aree sparse, come smart city, smart building e tracciamento delle risorse.
Pro
- LoRaWan ha un forte ecosistema e il sostegno della LoRa Alliance.
- A differenza del 2G, 3G e persino del 4G Lte, LoRaWan non è destinato alla sostituzione e ciò lo rende una soluzione di connettività IoT a lungo termine più affidabile rispetto alle tecnologie cellulari.
- Fornisce un elevato livello di flessibilità nell’installazione.
- Le specifiche tecniche di LoRaWan lo rendono meno ad alta intensità di risorse rispetto a Nb-IoT e più economico di altre reti cellulari.
Contro
- Fornire una soluzione di connettività integrata e facile da usare per l’IoT può essere difficile con LoRaWan, simile ad altre tecnologie di connettività.
- Una maggiore latenza (secondi) non rende LoRaWan competitivo rispetto ad altre tecnologie di connettività per casi d’uso mission-critical che richiedono la consegna entro pochi millisecondi.
- La posizione di LoRaWan nello spazio IoT potrebbe essere minacciata dalla soluzione mesh 5G di Wirepas in futuro.
IoT satellitare
Il fascino della connettività IoT satellitare è la sua capacità di fornire una copertura globale con un’infrastruttura terrestre minima, che è soggetta a danni o interferenze. Alcuni operatori di rete terrestre di Nb-IoT e Lte-M si sono alleati con gli operatori di comunicazioni satellitari per migliorare la connettività IoT. Queste partnership sono stimolate dall’introduzione di 3Gpp Release 17 di due nuovi standard di comunicazione satellitare: NR Non-terrestrial network (Ntn) e IoT-Ntn. Satellite IoT è adatto per casi d’uso che richiedono una copertura espansiva, come la gestione della flotta, l’agricoltura connessa e il monitoraggio delle risorse.
Geosynchronous Earth Orbit (Geo) e Low Earth Orbit (Leo) sono le due principali costellazioni satellitari utilizzate per l’IoT. I satelliti Geo raggiungono throughput di dati più elevati rispetto ai satelliti Leo, ma hanno latenze più elevate perché sono posizionati più lontano dalla superficie terrestre (36.000 km di distanza contro 250 km a 2.000 m di distanza). I satelliti Leo, come Starlink, non sono solo più economici e più accessibili, ma in genere hanno latenze più basse e consentono la connettività Direct-to-satellite (Dts).
Pro
- L’IoT satellitare può potenzialmente fornire connettività in qualsiasi parte del mondo.
- Il satellite può fornire connettività IoT alle zone remote spesso non coperte dagli operatori mobili.
- Le apparecchiature di rete terrestre non sono quasi mai necessarie, riducendo i costi e la complessità.
- La tecnologia Leo sta crescendo ed è conveniente.
Contro
- L’IoT satellitare è ancora un concetto relativamente nuovo e spesso le aziende preferiscono rivolgersi alle tecnologie terrestri consolidate (cellulare e LoRaWan).
- Il costo d’ingresso è elevato, il che ostacola la concorrenza sul mercato dell’IoT satellitare.
- L’implementazione di una flotta di satelliti può essere costoso per le compagnie satellitari.
- Le reti satellitari in genere mancano di copertura interna, il che è un enorme svantaggio rispetto ad altre soluzioni di connettività.
Come scegliere tra le tecnologie di connettività IoT
Abi research sottolinea che le diverse tecnologie di connettività IoT non si escludono a vicenda: non c’è motivo per cui queste soluzioni non possano essere abbinate in un’offerta ibrida. Anzi, molti analisti del settore ritengono che la combinazione di tecnologie di connettività a corto e lungo raggio sarà essenziale per consentire ulteriori casi d’uso dell’IoT in futuro.
Quando si sceglie una tecnologia di connettività IoT, le aziende dovrebbero valutare alcuni specifici parametri: range, velocità massima dei dati, larghezza di banda del canale e le frequenze utilizzate. La valutazione di queste specifiche tecniche consente di scegliere la tecnologia più adatta alle esigenze di connettività dell’organizzazione e alle applicazioni che si vogliono implementare. La domanda fondamentale è, dunque, quale tecnologia di connettività, date le sue specifiche, può supportare al meglio le applicazioni di destinazione dell’azienda.
Al di là delle specifiche tecniche, per la scelta di una soluzione di connettività per l’IoT, le aziende dovranno anche considerare i costi, la scalabilità, la facilità d’uso e il processo di installazione.
