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FUTURE PROOF. Dispositivi standard per l’Internet delle cose

04 Lug 2011

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.