Internet of Things: tecnologie e ultimi trend per il futuro

L’Internet of Things (IoT) è un paradigma in costante crescita, non solo dal punto di vista del mercato, ma anche da quello delle tecnologie abilitanti, che negli ultimi anni hanno fatto registrare evoluzioni importanti. Queste tecnologie IoT consentono di raccogliere dati mediante sensori e dispositivi, di scambiarli mediante strumenti di connettività e, in seguito, di analizzare i dati raccolti in tempo reale. Gli utenti possono poi monitorare e interagire con i dispositivi IoT attraverso app o comandi vocali. Anche le aziende, mediante i dati raccolti, hanno un maggiore controllo dei dispositivi, oltre che analisi e insight per prendere decisioni sicure e strategiche. Alla base del concetto di Internet of Things vi è quindi una rete di oggetti "intelligenti" in grado di comunicare tra loro, la domanda sorge spontanea: qual è la tecnologia utilizzata per connettere gli oggetti dell'Internet delle cose (IoT)? E quali sono i trend tecnologici che decideranno il futuro dell'Internet of Things?

Quali sono le tecnologie IoT e come funzionano

Il paradigma dell’IoT racchiude numerose tecnologie, ciascuna con diversi gradi di maturità e diffusione.

Per comprenderne l’attuale scenario applicativo, l’Osservatorio Internet of Things del Politecnico di Milano ha analizzato le principali tecnologie a livello internazionale, classificandole in otto cluster di connettività in base alle loro caratteristiche strutturali, funzionali e operative:

RFId passivo

Il RFId (Radio Frequency Identification) passivo è la tecnologia più semplice con cui un oggetto può integrarsi nell’Internet of Things. Racchiude tutti gli standard di identificazione automatica in radiofrequenza che non richiedono la presenza di una batteria all’interno dell’oggetto.

RFId attivo

Nel RFId attivo, grazie all’utilizzo di una batteria, le funzionalità sono maggiori rispetto alla tecnologia passiva – le prestazioni di comunicazione sono migliori e il funzionamento è autonomo.

Personal Communication

Il Personal Communication è un gruppo di standard per la comunicazione in reti a corto raggio (PAN – Personal Area Network) pensate per applicazioni consumer e caratterizzate da bande di comunicazione molto strette (es. Bluetooth low energy, NFC).

• Wireless Bus - I canali di comunicazione Wireless Bus sono un’alternativa “senza fili” a soluzioni cablate già presenti da tempo in ambito industriale.
• WiFi - Sono protocolli per l’accesso wireless a reti locali a banda larga. Poiché richiedono la trasmissione di un’ingente mole di dati, hanno elevati consumi energetici che ne limitano l’applicabilità in ambito IoT.
• RMLP - Le reti RMLP (acronimo di Reti Mesh Low-Power) oggi rappresentano una delle fonti principali per lo sviluppo dell’IoT, sono formate da nodi low-power e dotate di architetture di rete complesse, auto-configuranti, in grado di supportare l’instradamento dinamico dei dati e ottimizzate per un basso consumo energetico.
• Reti cellulari - Si tratta di tecnologie di comunicazione cellulare, come GPRS, HSPA – 3G, LTE – 4G, 5G.
• PLC - I PLC (acronimo di Power Line Communication) sono protocolli per la trasmissione delle informazioni tramite la modulazione del segnale elettrico utilizzato per l’alimentazione.

I principali trend tecnologici del mercato IoT

Nei vent’anni dalla loro nascita, le tecnologie IoT si sono moltiplicate e sviluppate, così come si sono evoluti gli ambiti applicativi. Basti pensare alle soluzioni Smart Home, che oggi permettono di accendere le luci di casa con un semplice comando vocale, o ancora all’ambito Smart Car, che realizza automobili dotate di connettività a bordo fin dalla loro produzione (mentre inizialmente erano connesse solo tramite box GPS-GPRS).

Ma i trend evolutivi sono molteplici e riguardano vari aspetti di questo ambito. E non si parla solo di nuovi standard o nuovi prodotti, ma anche di come implementarne le funzionalità e di come migliorare i servizi per gli utenti. Nello specifico, la prospettiva tecnologica per il futuro coinvolge almeno 4 tendenze, che analizzeremo di seguito.

Protocolli di comunicazione a corto raggio

Il panorama dei protocolli di comunicazione a corto raggio, in linea con gli anni scorsi, continua a essere frammentato: la sua lenta evoluzione avviene spesso attraverso prodotti con tecnologie eterogonee, senza che vi siano standard dominanti.

Per esempio, da anni i protocolli radio specifici per l’ambito IoT stanno vivendo trasformazioni significative, come la necessità di ridurre i consumi energetici e, conseguentemente, di allungare la durata della batteria dei dispositivi (es. ZigBee), o addirittura permetterne il funzionamento senza alimentazione (es. EnOcean, che sfrutta tecnologie energy harvesting). Tuttavia, le versioni più recenti degli standard si diffondono lentamente, come nel caso della versione 3.0 di ZigBee: benché sia stata definita già nel 2015, soltanto negli ultimi mesi ha iniziato a diffondersi in maniera significativa.

Tecnologie di comunicazione a lungo raggio

Nel caso delle tecnologie di comunicazione a lungo raggio la situazione è più promettente, dato che continuano a diffondersi a livelli costanti. Si parla in questo caso di tecnologie LPWA (acronimo di Low Power Wide Area), ossia reti a bassa potenza ma ad ampio raggio, caratterizzate da basse velocità, dallo scambio di poche decine o centinaia di bit e da elevate durate delle batterie dei dispositivi connessi a tali reti. I principali esponenti di questa tecnologia operanti su frequenze libere, LoRaWAN e SigFox, stanno espandendo la propria copertura anche nei Paesi emergenti dell’Asia e dell’America Latina, dopo essersi consolidate in Europa.

Interoperabilità tra dispositivi IoT

Un terzo trend particolarmente rilevante riguarda l’interoperabilità tra dispositivi IoT. Il primo passo prevede l’integrazione a livello Cloud, cioè tra i diversi sistemi informativi che governano il funzionamento dei dispositivi connessi: in questo modo, le componenti Cloud dei dispositivi possono integrarsi tra di loro e creare funzionalità comuni.

Ma tutto questo come funziona nella pratica? Basti pensare ai produttori di Smart Objects che, soprattutto in seguito alla diffusione degli assistenti vocali intelligenti, predispongono i propri sistemi in modo da renderli compatibili con Amazon Alexa e Google Home o con piattaforme IoT come Samsung SmartThings.

Sistemi operativi embedded

Un altro passo verso l’integrazione tra oggetti connessi potrebbe basarsi sull’utilizzo dei sistemi operativi embedded, in grado di offrire una serie di funzionalità e servizi omogenei tra dispositivi compatibili e integrabili a livello hardware. Un esempio in tal senso è il caso di Android Things, una piattaforma sviluppata da Google e resa open-source per realizzare applicazioni IoT. Tuttavia, di recente Google ha posto alcune restrizioni, limitando l’utilizzo del sistema operativo solo a smart speaker e display.