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Standard Wireless per Internet of Things

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La Redazione

Uno standard wireless inizialmente concepito per controllo e monitoraggio in ambito home automation viene ora proposto per applicazioni in cui dispositivi con livelli diversi di intelligenza interagiscono e comunicano con altri dispositivi, ambienti e infrastrutture.

I concetti di fondo dell’Internet of Things sintetizzano degli obiettivi che già oggi si possono ottenere, e la molteplicità di contesti applicativi e finalità funzionali sono tali da richiamare soluzioni tecnologiche non necessariamente concepite ad hoc, ma comunque omogenee con le finalità che l’IoT si propone. Un recente esempio riguarda lo standard wireless Z-Wave, inizialmente nato per controllo e monitoraggio in ambito home automation, il che non esclude edifici adibiti a vocazione industriale, e ora lanciato verso più diversificate implementazioni, come si è visto al recente CeBIT di Hannover in cui la Z-Wave Alliance ha proposto la propria soluzione come tecnologia abilitante dell’IoT.

La tecnologia

Z-Wave, con quasi 12 milioni di dispositivi smart di più di 700 tipologie venduti finora nel mondo, è una tecnologia di comunicazione RF Low Powered gestita dalla Z-Wave Alliance, organizzazione fondata nel 2005 e che attualmente conta 160 membri. Il protocollo prevede l’utilizzo di una topologia di rete di tipo mesh (a maglia) senza necessità di un nodo di coordinamento; ne consegue un “campo” sostanzialmente diffuso di dispositivi in un’ambientazione cooperativa, che agiscono da ricevitori, trasmettitori e ripetitori. Come caratteristiche del protocollo, ogni comunicazione è riconfermata dall’unità ricevente in modo che l’unità trasmittente possa ripetere l’invio dati in caso di problemi di connessione. Ogni dispositivo con propria alimentazione opera come router per tutti gli altri dispositivi, e se un messaggio non può essere inviato direttamente alla prevista destinazione causa eventuali ostacoli al segnale, si ha un reindirizzamento automatico con diverso percorso tramite altri nodi, da cui una garanzia di affidabilità delle comunicazioni. La frequenza di lavoro è sub-1Ghz, precisamente 868,42Mhz, quindi senza interferenze con dispositivi WiFi o basati su altre tecnologie wireless operanti nel range 2,4Ghz quali Bluetootk o Zigbee; il data rate è fino a 100Kbps (low bit rate communication), con crittografia AES125, uso di IPv6 e operazioni multicanale, distanze fino a 100 metri se outdoor, 25 metri se indoor. Chiaramente si tratta di prestazioni non certo paragonabili a quelle di altre tecnologie wireless, ma comunque omogenee con gli obiettivi delle applicazioni Z-Wave. Il Communication Stack prevede 4 strati: Application, Network, Media Access (MAC) e Fisico. Gli ultimi due strati, il MAC e il Phy, sono standard ITU (International Telecommunications Union), precisamente ITU-T G.9959, a garanzia di interoperabilità con dispositivi di produttori diversi.

Da dispositivo stand-alone a nodo intelligente

L’obiettivo base di Z-Wave è quello di trasformare qualsiasi dispositivo stand-alone in nodo di rete intelligente che possa essere controllato e monitorato in modalità wireless, quindi con capacità di trasmettere e ricevere dati, e per ottenere questo risultato occorre un hardware e un firmware. Per supportare il layer radio dello stack Z-Wave occorre uno specifico transceiver, e attualmente i fornitori principali sonola Sigma Designs con la serie 400 e il SoC ZM401 come componente standard, ela Mitsumi Corporation, con chip compatibili a livello pin e funzioni. La parte radio transceiver è integrata nel SoC, ma è possibile acquistarla separatamente solo in quantità, quindi per progetti di largo volume definiti dall’utente. Come ulteriore dettaglio, il Systen on Chip Z-Wave integra un core CPU compatibile 8051 (uno dei primi e più diffusi microcontrollori Intel), radio transceiver con ricevitore e trasmettitore, memoria SRAM da 2 a 16Kbyte, ROM da 32 a 64 Kbyte, e alcune funzioni periferiche.

Standard Wireless per Internet of Things - Ultima modifica: 2013-05-31T14:56:54+02:00 da La Redazione