FUTURE PROOF. Dispositivi standard per l'Internet delle cose

FUTURE PROOF

di Maurizio Dècina
I dispositivi elettronici, sensori e attuatori, che realizzano gli oggetti intelligenti dell’Internet delle cose, devono accogliere al loro interno varie altre funzioni oltre a quelle di rilevamento e di attuazione, quali: la raccolta e lo stoccaggio dell’energia, il micro calcolatore dotato di memoria e sistema operativo, e il chip radio. La figura mostra l’architettura di un nodo intelligente, realizzato con tecnologia Cmos al silicio, per una famiglia di funzioni di rilevamento: umidità, anidride carbonica, vibrazioni (shock), acidità (pH), temperatura, luce, etilene, ossigeno.

Molto attraenti sono le future realizzazioni di questi dispositivi tramite nano tubi di carbonio e grafene. Gli aspetti critici dei sensori riguardano sia la raccolta e l’accumulo dell’energia, sia l’elaborazione delle informazioni e la comunicazione con altri sensori e con la rete Internet. Visto che l’uso di batterie allo stato solido e di super-condensatori è ancora critico a causa della bassa durata di funzionamento, i sensori possono sfruttare per la raccolta continua di energia una varietà di fonti, che vanno dalle vibrazioni, ai gradienti di temperatura, agli effetti fotovoltaici e piezoelettrici, fino alle frequenze radio (come accade per le etichette intelligenti, Rfid).

Gli standard dell’Internet delle cose riguardano poi sia gli aspetti di rete, sia quelli dei servizi. Il consorzio Ipso (Internet Protocol for Smart Objects) è nato con lo scopo di stimolare lo sviluppo di questi standard, promosso da Ietf (Internet Engineering Task Force) e Ieee (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Più in particolare, il consorzio W3c (Www Consortium) e il più di recente ente Ws4d (Web Services for Devices) si occupano dei servizi ottenibili con l’Internet delle cose.

Per le reti di sensori senza fili, l’Ieee ha definito lo standard Zigbee (Ieee 802.15.4) che fornisce prestazioni di comunicazione su piccole distanze, decine di metri, e moderate velocità di cifra, centinaia di kbit/s. Zigbee è oggi il riferimento per molte realizzazioni di sensori, anche se sono impiegati altri standard (Wifi), oppure realizzazioni proprietarie di Mems (Micro Electro Mechanical Systems). l’Ietf ha specificato il protocollo 6lowpan (IP 6 over Low-Power Wireless Area Networks) che prevede la frammentazione del pacchetto Ip versione 6 (Ipv6) nella trama di Zigbee lunga 127 byte: l’indirizzamento nella rete di sensori può usare l’intero suffisso di 64 bit degli indirizzi Ipv6.

Inoltre, nell’ambito del gruppo di lavoro Roll (Routing Over Low power and Lossy networks), Ipso e Ietf hanno specificato il protocollo di instradamento per le reti di sensori chiamato Rpl (Ripple).
Ipso persegue la standardizzazione di quattro applicazioni delle reti di sensori: l’automazione della casa, degli edifici, degli ambienti urbani e degli impianti di produzione industriale.

Per quanto riguarda i servizi dell’Internet delle cose si parla più specificatamente del Web delle cose (Web of Things) e si applica il contesto dei Web Services in accordo alla Service Oriented Architecture. Per i sensori/attuatori il W3c raccomanda l’uso di Core (Constrained Restful Environment), un’architettura software ipermediale che offre migliori prestazioni quando applicata agli oggetti intelligenti, e del protocollo Coap (Constrained Application Protocol).

Si osserva infine che il problema strategico più rilevante dell’applicazione dell’Internet delle cose a beni quali la casa, gli edifici, la città, è il limitato ciclo di vita della tecnologia Ict, diciamo 5-10 anni al massimo, rispetto al ciclo di vita molto più lungo di questi beni, diciamo 50-100 anni.

04 Luglio 2011