AS_04_2021

Automazione e Strumentazione Maggio 2021 INDAGINE approfondimenti 37 bilità molto elevata per mantenere una connessione in presenza di segnali di ingresso relativamente deboli. Una rete LPWan è dunque ottimizzata per applicazioni M2M e IoT che richiedono bassi con- sumi e ridotte velocità di trasferimento dati. Le principali tecnologie LPWan sono LoRa (Long Range) - LoRaWan (rete su cui sono stati sviluppati progetti Open Data), SigFox (più limi- tata rispetto al sistema LoRa in termini di dimen- sione e frequenza del trasferimento dati, ma con una copertura molto estesa), Link Labs , Nwave , Ingenu , NB-IOT . LoRa rappresenta il livello fisico utilizzato per creare un link di comunica- zione a lungo raggio. Usa una tecnica di modu- lazione attiva da decenni negli ambienti militari e nelle comunicazioni aerospaziali. Il suo punto di forza è quello di permettere distanze di comu- nicazione considerevoli con richieste di potenze limitate. Nel tentativo di ottimizzare lo scambio di dati tra i vari dispositivi smart sono sempre più numerosi gli enti che propongono standard ottimizzati e protocolli più efficienti. Uno degli ultimi nati in questo settore è il Narrowband IoT (abbreviato in NB-IoT), una tecnologia LPWan sviluppata appositamente per offrire una copertura ottimale in ambienti chiusi a quei dispositivi che richie- dono uno scambio di dati molto limitato su lun- ghi periodi di tempo. Si tratta, insomma, di uno standard pensato per ridurre drasticamente i con- sumi energetici e consentire, allo stesso tempo, lo scambio di dati tra device IoT a basso tasso di interazione (per esempio sensori di movimento in spazi vuoti). La sfida del 5G Le tecnologie 5G sono candidati ideali a soste- nere la quarta rivoluzione industriale, in quanto promettono di abilitare le funzionalità necessarie all’IoT, la disponibilità di banda ultra larga , l’ ef- ficienza energetica . Ciò che differenzia 5G dalle reti di precedente generazione è la possibilità di abilitare molteplici servizi a una velocità di col- legamento più elevata, tra i quali la connessione tra macchine e sensori. Ma perché il 5G è essen- ziale per lo sviluppo dell’Industria 4.0? Per prima cosa per la sua bassa latenza : le nuove tecnologie automatizzate richiedono una risposta rapida dal sistema. Pensiamo ai robot industriali che devono operare simultaneamente su più fronti o ai sistemi di guida autonoma. In secondo luogo, la nuova generazione di connessioni mobili garantisce velocità fino a 100 volte superiori a quelle 4G . Il 5G rappresenterà la fine dei chip inseriti nei dispositivi portatili e favorirà la diffusione defi- nitiva dell’IoT. Si prevede che nel corso dei pros- simi anni riusciremo a sfruttare frequenze tra i 6 e i 100 GHz, usando lo stesso approccio MIMO (Multiple Input Multiple Output) presenti in molti router wireless. L’idea di fondo è quella di uti- lizzare molte antenne per coprire grandi distanze con velocità teoriche fino a 100 Gbps. Protocolli di messaggistica Nello scenario IoT gli oggetti smart devono comunicare a livello applicativo (Point-To-Point o Machine-To-Machine) e raccogliere una serie di dati per poi inviarli a un server centrale . Per assicurare la diffusione di questi dati occorrono altri server e sistemi di back-end che supportino diversi framework e offrano un approccio ben identificato per il controllo dell’accesso degli utenti ai flussi di dati IoT e ai microservizi. In sostanza i sistemi IoT necessitano di protocolli di messaggistica in grado di consentire interazioni a più livelli. Vediamone i principali. AMQP AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) è un protocollo di livello software per ambienti middleware orientati ai messaggi. Tra i protocolli di tipo publish-subscribe, AMQP si è già affer- mato nel settore dei servizi finanziari e dispone di meccanismi idonei a garantire il completamento delle transazioni . In ogni caso AMQP definisce il comportamento del broker e del client di mes- saggistica per rendere interoperabili le implemen- tazioni di fornitori diversi. È utilizzato per con- nessioni ‘server-to-server’ snelle e robuste. CoAP CoAP (Constrained Application Protocol) è stato progettato per lavorare in ambienti con limitata Mercato globale IoT (Statista, IoT Analytics)