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LoRaWAN™, cos’è, a cosa serve, perché conviene utilizzarla

Marcello Marino, IoT business development manager Unidata, ha presentato per Internet 4 Things una completa panoramica su LoRaWan™, la tecnologia semplice e smart per l’IoT e la connessione degli oggetti intelligenti. Scopriamo insieme le caratteristiche di questa tecnologia.

L’IoT spiegato con un semplice esempio

Il più classico degli esempi utilizzati per spiegare l’IoT dovrebbe chiarire: la sedia. Diciamolo subito: è un esempio scolastico, piuttosto capriccioso e improbabile, ma aiuta a comprendere con più facilità; vedremo dopo alcuni esempi più concreti. Decidiamo di “rendere intelligente” la sedia sulla quale siamo seduti collegandola a internet, perché vogliamo sapere da remoto quando è occupata e da chi. Abbiamo bisogno di:
• darle un’identità unica per distinguerla dalle altre sedie;
• darle la capacità di comunicare, per esempio con una comunicazione wireless (tralasciamo per opportunità e costi le pur possibili comunicazioni cablate);
• darle dei sensi, in modo da sapere, per esempio, che se la pressione sulla superficie della sedia aumenta, vuol dire che la nostra sedia è occupata. E se la persona che la occupa è identificabile per esempio tramite un’associazione con il suo smartphone, potrò anche sapere chi la occupa;
• infine, occorre un terminale, come per esempio un PC, un tablet o uno smartphone, che mi consente di controllare la mia sedia, “resa intelligente”, da remoto, ovunque mi trovi.

Tradotto in concreto, occorre materialmente inserire nella nostra sedia una serie di chip che abilitano i quattro punti elencati sopra. La storia insegna che i chip diventano con il tempo sempre più piccoli ed economici e anche per questo ci si aspetta la crescita di un IoT sempre più economico. Ma l’IoT ha logiche decisamente più complesse rispetto al mondo dei PC dove vi è una diretta correlazione tra costo dei chip e costo finale del computer. L’IoT infatti è, e sarà ancora per molto, un vestito cucito su misura.

Di recente, sono state introdotte le tecnologie LPWAN (Low Power Wide Area Network) come la tecnologia LoRaWAN™. Questa tecnologia è capace di coprire distanze fino a 20 km in campo aperto, ed essendo ideale per trasmettere un quantitativo di dati limitato, consente di abbassare notevolmente i consumi abilitando una durata delle batterie anche oltre i 15 anni. Riepilogando: raggiungo sia la sedia che la panchina, costa poco e mi dimentico della batteria.

La tecnologia LoRaWAN™ riesce a trasmettere a grande distanza utilizzando una potenza confrontabile a quella di un comune telecomando apri-cancello. Per semplificare, possiamo dire che LoRaWAN™ è una tecnologia dalle “orecchie molto grandi” e per questo capace di sentire “un sussurro” a distanza di chilometri, senza dovere “strillare” per farsi sentire. Come vi riesce?
Dal punto di vista fisico, viene utilizzata la banda di frequenza libera 868 MHz e una modulazione radio per la quale il segnale informativo viene trasmesso su una banda di frequenze decisamente più ampia di quella strettamente necessaria. Questo ha due importanti effetti:
1. la possibilità di trasmettere con potenze di trasmissione inferiori alla soglia del rumore
2. quella di elevare notevolmente l’immunità alle interferenze.

I vantaggi di LoRaWAN™

Ampio raggio di copertura: si susseguono nel mondo gli annunci di record nella distanza di comunicazione tra un end node e un gateway LoRaWAN™. L’ultimo, riportato dalla comunità della LoRa Alliance, parla di ben 832 km utilizzando una potenza di trasmissione di soli 25 mW! Nella pratica questo consente di ridurre drasticamente il numero di gateway per kmq se confrontato con una rete cellulari. L’infrastruttura di rete è dunque di gran lunga più snella di una rete cellulari, il che si traduce in costi operativi decisamente più bassi.

Deep Indoor (in profondità): l’elevata immunità al rumore di questa tecnologia, consente di raggiungere facilmente luoghi “nascosti” come per esempio i contatori dell’acqua che tipicamente si trovano nelle cantine, sotto ai tombini o nei cavedi. Questo è un elemento di grandissimo rilievo per molte applicazioni IoT. Non posso, infatti, avvicinare un contatore dell’acqua alla rete per facilitare la comunicazione come faccio con il cellulare quando non ha campo. È la rete che deve avere la capacità di raggiungere il contatore nel punto in cui si trova.

Flessibilità della rete: sul mercato sono disponibili gateway LoRaWAN™ sia per esterno che per interno, abilitando una flessibilità nella realizzazione della rete di fondamentale importanza. Prendiamo, ad esempio, la necessità di ripartire i consumi dell’acqua di un condominio. Attualmente la lettura avviene manualmente e una volta l’anno. Quest’attività è ritenuta spesso talmente fastidiosa e costosa che la ripartizione dei consumi dell’acqua avviene per millesimi con inevitabili sprechi di una delle risorse più importanti. Se nel condominio venissero, invece, sostituiti i contatori esistenti con quelli aventi modulo radio LoRaWAN™, avrei la possibilità di fornire all’amministratore del condominio uno strumento che consente una lettura giornaliera dei consumi dei singoli condomini, senza che debba muoversi dal suo ufficio. Non solo, avrei la possibilità di dare al singolo condomino la consapevolezza dei propri consumi tramite una semplice app da installare sul suo smartphone.

Sicurezza: ogni dispositivo periferico che viene fabbricato possiede due chiavi di criptazione che vengono fornite dal produttore, garantendo la sicurezza dei dati.

Semplicità: il meccanismo delle chiavi di criptazione non garantisce soltanto la sicurezza dei dati, ha anche un impatto determinante sulla semplicità di implementazione delle soluzioni sul campo. Con i sensori LoRaWAN™, grazie al meccanismo delle chiavi e alla caratteristica dei gateway che non filtrano i messaggi, ho la possibilità di applicare il sensore e basta senza doverlo ricercare ad ogni utilizzo.
Lunga durata delle batterie: la tecnologia LoRaWAN™, potrebbe richiedere la sostituzione della batteria perfino dopo 15 anni.

Ecosistema ricco: nel 2019 erano già oltre 100 milioni i dispositivi periferici LoRaWAN™ sviluppati nel mondo. Non solo il numero di aziende che fanno parte della LoRa Alliance è notevole, ma anche quello dei produttori di sensori e gateway, così come degli operatori.
Nessun Lock-in: trattandosi di uno standard de facto aperto, l’utente finale ha la garanzia che non si troverà legato a un solo operatore. Potrà scegliere di cambiare operatore senza dover cambiare i dispositivi o l’infrastruttura. Un vantaggio di non poco conto in ambito IoT dove i processi di standardizzazione faticano a progredire.



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