Come il numero di dispositivi IoT aumenta continuamente, la comunicazione o la connettività tra i dispositivi è diventato un argomento importante su cui riflettere. Secondo la ricerca di Gartner, i dispositivi Internet of Things raggiungeranno i 20,4 miliardi entro il 2020. Esistono diversi protocolli di comunicazione IoT disponibili e hanno diverse funzionalità, velocità di trasmissione dati, intervallo di comunicazione, potenza e memoria. E ognuno di loro ha vantaggi e carenze in termini di uno o più di questi fattori. Alcuni dei protocolli di comunicazione sono adatti per l’uso in piccoli elettrodomestici, mentre molti altri potrebbero essere utilizzati in enormi progetti di smart city.
Principali protocolli di comunicazione IoT
Poiché l’IoT è diventato un campo caldo per i professionisti IT, ecco un breve sguardo ai principali protocolli di comunicazione IoT che sono i più comunemente usati tra i dispositivi IoT.
Bluetooth Low Energy
Bluetooth Low Energy (BLE) è una versione migliorata di Bluetooth, una delle tecnologie wireless più antiche e più utilizzate per una comunicazione efficace nel breve raggio di circa 10 metri. Il concetto di Bluetooth è stato avviato da Nils Rydbeck a Ericsson Mobile in Svezia nel 1989. Tra il 2001 e il 2004, questo è stato ulteriormente ottimizzato come basso consumo energetico e la versione a basso costo Bluetooth Low Energy protocol o Bluetooth Smart di Nokia. È stato progettato per offrire un consumo energetico significativamente ridotto mantenendo la gamma di comunicazione. A causa di questo attributo, Bluetooth è il protocollo principale utilizzato dai dispositivi IoT. Attualmente è utilizzato da tutti i principali sistemi operativi come iOS, Android, Windows Phone, Blackberry, OS X, Linux e Windows. L’ultima versione della tecnologia Bluetooth, la versione 5.0, aggiunge un innovativo profilo di supporto del protocollo Internet. È stato completamente sviluppato e ottimizzato per i dispositivi Internet of Things.
WiFi
WiFi è un altro protocollo ampiamente utilizzato per la comunicazione tra dispositivi IoT. WiFi è diventato una parte indispensabile della nostra vita in quanto utilizza una vasta gamma di infrastrutture, offrendo trasferimenti di dati veloci accelerando fino a centinaia di megabit al secondo e la capacità di gestire enormi quantità di trasferimenti di dati. Per molti progettisti di dispositivi elettronici, questa è la scelta più preferita a causa dell’infrastruttura che sopporta. La portata per la comunicazione tra due dispositivi che utilizzano WiFi è di circa 50 metri, che è molto più alta rispetto ai dispositivi che comunicano con la tecnologia Bluetooth.
WiFi è basato sulla famiglia di standard IEEE 802.11 e la sua prima versione è stata rilasciata nel 1997. Questa versione era in grado di fornire fino a 2 Mbit/s velocità di collegamento. Attualmente, lo standard più comune di WiFi è 802.11 n, che si basa su IEEE 802.11, ma anche l’uso di 802.11 ac è in rapido aumento. L’ultima versione fornisce una comunicazione ancora più veloce di 802.11 n. Sebbene il WiFi sia un protocollo altamente adatto per la comunicazione tra dispositivi IoT, consuma un’elevata potenza per le sue operazioni. Tuttavia, è il protocollo più potente per i trasferimenti di file tra la maggior parte dei dispositivi IoT al momento.
ZigBee
ZigBee è un protocollo di comunicazione wireless a corto raggio basato sullo standard IEEE 802.15.4 e funziona sulla frequenza di 2,4 GHz con una velocità di trasmissione dati di 250 kbps. Gli attributi principali che rendono ZigBee adatto per una comunicazione efficace tra dispositivi IoT sono basso consumo energetico, elevata scalabilità, sicurezza e durata insieme a un elevato numero di nodi. Mentre il numero massimo di nodi nella rete può essere 1024 con un intervallo fino a 200 metri, ZigBee può persino utilizzare la crittografia AES a 128 bit.
La specifica ZigBee (IEEE 802.15.4-2003) è stata ratificata per la prima volta il dic. 14, 2004, ed è stato reso disponibile nel 2005. Il protocollo ZigBee è idealmente progettato per l’uso in domotica e grandi siti industriali in cui è richiesta una bassa potenza e lo scambio di dati tra casa o edificio è raro a basse velocità di trasmissione dati. Esiste una vasta gamma di utenti che utilizzano ZigBee come modalità di comunicazione preferita tra dispositivi IoT.
La sua ultima versione è ZigBee 3.0, che può essere considerato come diversi standard wireless ZigBee avendo tutte le loro caratteristiche combinate in uno. I sistemi elettrici come l’illuminazione stradale e i contatori elettrici nelle aree urbane che richiedono un basso consumo energetico utilizzano il protocollo ZigBee come modalità di comunicazione preferita tra i dispositivi IoT. Il protocollo ZigBee può essere utilizzato anche con sistemi di sicurezza e case intelligenti.
Z-Wave
Simile a ZigBee, Z-Wave è un protocollo di comunicazione a bassa potenza a radiofrequenza progettato principalmente per sistemi di automazione domestica e dispositivi elettronici come controller di lampade e sensori. La frequenza del protocollo di comunicazione Z-Wave è 900 MHz e la gamma è di circa 30-100 metri, motivo per cui l’interferenza di questo protocollo con altri protocolli di comunicazione wireless come WiFi, Bluetooth e ZigBee (che funzionano a 2,4 GHz) è trascurabile. La sua velocità di trasmissione dati varia approssimativamente da 40kbps a 100kbps.
Z-Wave è un protocollo più semplice di tutti gli altri protocolli là fuori, e quindi può essere sviluppato facilmente e ad un ritmo molto più veloce. La banda di radiofrequenza utilizzata in Z-Wave è specifica per il suo paese. Ad esempio, c’è un 868.Banda SRD a 42 MHz (Europa), una banda ISM a 900 MHz o 908,42 MHz (Stati Uniti), 916 MHz (Israele), 919,82 MHz (Hong Kong), 921,42 MHz (Australia/Nuova Zelanda) e 865,2 Mhz (India).
LoRaWAN
Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) è un protocollo destinato principalmente a dispositivi IoT a batteria wireless a lungo raggio in reti regionali, nazionali o globali. È specificamente noto per la sua capacità di comunicare a lungo raggio con il minor consumo energetico e rileva i segnali al di sotto del livello di rumore. Questo protocollo è utilizzato principalmente nelle città intelligenti, dove c’è una grande rete con milioni e milioni di dispositivi collegati tra loro che funzionano con meno potenza e memoria, comunicazione sicura mobile a basso costo nei dispositivi IoT e una vasta gamma di applicazioni industriali. Ha una velocità di trasmissione dati da 0,3 kbps a 50 kbps.
L’illuminazione stradale intelligente è un esempio pratico del sistema che utilizza il protocollo LoRaWAN, in cui i lampioni sono collegati con il gateway LoRa che utilizza il protocollo LoRaWAN. Il gateway, a sua volta, è collegato a un’applicazione cloud che controlla completamente la luminosità delle lampadine in base all’illuminazione naturale presente nell’ambiente. Aiuta notevolmente a ridurre il consumo di energia durante le ore diurne oscurando le lampadine.
Near Field Communication
Near Field Communication (NFC) è un protocollo semplice e sicuro che semplifica la comunicazione bidirezionale tra dispositivi IoT. Pricipalmente usa l’induzione elettromagnetica fra due antenne del ciclo situate all’interno di a vicenda vicino al campo. È specificamente progettato per gli smartphone che consentono ai clienti di effettuare transazioni di pagamento contactless. Aiuta anche gli utenti ad accedere ai contenuti digitali e collegare dispositivi elettronici. Fondamentalmente, estende la capacità della tecnologia delle carte contactless e consente ai dispositivi IoT di condividere informazioni a una distanza di circa meno di 4 centimetri.
La velocità di trasmissione dati del protocollo NFC varia da 106kbps a 424kbps. Poiché il protocollo NFC è un protocollo di comunicazione a corto raggio, consuma meno energia. Ci vuole meno tempo per impostare e non richiede l’accoppiamento dei dispositivi. A causa della comunicazione a corto raggio, la possibilità di interferenze indesiderate con altre reti presenti nell’ambiente è notevolmente ridotta.
Protocolli di comunicazione IoT:’ Best option ‘vs.’best suitable option’
Oggi i protocolli di comunicazione IoT più comunemente utilizzati sono Bluetooth e WiFi, ma Near Field Communication sta avanzando rapidamente. Decidere su quale protocollo di comunicazione discusso sopra è il migliore per i dispositivi IoT è difficile, ma il vincitore sarebbe quello che è facilmente disponibile nella maggior parte dei dispositivi IoT e dei telefoni di nuova produzione a un ritmo confortevole. Sebbene, in base all’attuale ampia varietà di casi d’uso, invece di trovare l’opzione “migliore”, potrebbe piuttosto essere una questione di trovare l’opzione “più adatta” a seconda dei requisiti. Ad esempio, se hai bisogno di trasferire enormi quantità di dati e file sulla rete, il WiFi sarebbe la scelta ideale, mentre se vuoi effettuare pagamenti istantanei con la tecnologia delle carte contactless, NFC sarà in cima alla lista. Pertanto, il protocollo di comunicazione vincente dipende interamente dagli obiettivi che stai cercando di raggiungere.
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