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NOVEMBRE 2021 FIELDBUS & NETWORKS 32 I l concetto di sistemi distribuiti è stato ormai quasi completamente fagoci- tato dal paradigma IoT (Internet of Things), che sta pian piano soppiantando anche le tradizionali soluzioni per l’automazione, in accordo a quella che è la sua variante nota come ‘Industrial’ IoT (o IIoT). Ma se è pur vero che la connettività è alla base di qualunque applicazione (I)IoT, i requisiti possono essere così diversificati che è sostanzialmente impossibile affidarsi a un’unica strategia di comunicazione. Questa affermazione è tanto più vera se si pensa all’universo delle comunicazioni wireless, che stanno prendendo sempre più piede grazie all’innata flessibilità che le contraddistingue. Per capire punti di forza e debolezze di qualunque tecnologia radio disponibile, occorre innanzitutto soffermarsi su quella che è la topologia di rete, ovvero la modalità con la quale i vari attori presenti (i nodi produttori e consumatori dell’informazione di interesse) comunicano tra loro all’interno della rete stessa. Una diversa topologia può risultare in prestazioni anche molto differenti, in termini di sicurezza, consumo energetico, costi, throughput e complessità. Per questo motivo, prima di scegliere e implementare una particolare tecnologia di comunicazione è importante capire quale topologia è più rilevante per l’ap- plicazione in esame. In particolare, agli antipodi delle topologie comunemente impiegate troviamo le reti mesh piuttosto che quelle a stella, che sono anche i due tipi di architettura più comuni per le reti wireless in ambito (I)IoT. Le topologie di rete Nelle reti mesh, ovvero ‘a maglia’, un messaggio ‘salta’ (traduzione letterale del termine anglosassone ‘hop’) da un dispositivo all’altro per raggiungere la sua de- stinazione, per esempio un gateway/concentratore. Pertanto, un generico nodo funge sia da sorgente (pensando a un sensore), sia da destinazione (pensando a un attuatore), o da ripetitore (più propriamente, router) che si fa carico di trasmet- tere le informazioni degli altri nodi. In una rete ‘parzialmente magliata’ solo alcuni nodi, preventivamente configurati in tal senso, svolgono la funzione di inoltro e sono quindi connessi con più dispositivi. In questo modo è possibile ridurre la complessità e i consumi dei nodi rimanenti rispetto a una topologia completa- mente interconnessa, dove tutti i nodi sono sì omogenei, e la flessibilità è pertanto maggiore, ma lo è anche, appunto, la loro complessità. Se viene installato un numero sufficiente di dispositivi, è possibile coprire aree vaste, come un intero impianto industriale, anche se, essendo la distanza am- messa tra due nodi relativamente piccola, il numero di ripetitori necessari può aumentare rapidamente, specialmente in presenza di ostacoli alla propagazione del segnale, rendendo queste reti costose da installare, gestire e manutenere. In molti casi è necessario prevedere dei dispositivi aggiuntivi al solo scopo di garantire la copertura desiderata. La complessità che una rete con tale topologia può raggiungere ne vincola la scalabilità e, nonostante la bassa potenza di trasmissione che il corto raggio permette, il compito di inoltro impone un consumo energetico relativamente elevato, perché i nodi devono essere costantemente ‘svegli’, in ascolto di pos- sibili messaggi da instradare. Il traffico da gestire può quindi essere elevato, indipendentemente dal quantitativo di dati generato localmente, abbassando la vita utile del dispositivo, per esempio, in caso di soluzioni a batteria. Anche la vulnerabilità agli attacchi può essere un limite, poiché la violazione di un singolo nodo può portare alla perdita di un’intera porzione di rete. Un approccio alternativo è quello della topologia a stella, in cui tutti i nodi co- municano con un hub/punto di accesso centrale, generalmente denominato ga- teway. In questo modo, tutta la complessità è spostata nel gateway, che può Fieldbus & Networks Tutorial di Emiliano Sisinni L’UNIVERSO WIRELESS ONDE MILLIMETRICHE, WI-FI, RADIO LAN, 5G… QUAL È LA SOLUZIONE MIGLIORE DA ADOTTARE QUANDO LA COMUNICAZIONE È SENZA FILI? Fonte Shutterstock