Il futuro dell’elettronica per la produzione industriale e il controllo di processo dipende in buona parte da come riuscirà ad adottare con successo le tecnologie di comunicazione dati disponibili, e in particolar modo di come saprà sfruttare i vantaggi offerti dall’installazione di una rete di comunicazione geografica a basso consumo energetico o Lpwan. Come una delle pietre miliari che favoriscono la realizzazione pratica delle applicazioni Internet of Things e Industrial Internet of Things, una rete Lpwan utilizza dati e dispositivi connessi in modo intelligente per raccogliere dal campo i dati essenziali per ottimizzare le attività produttive. Per riuscire a farlo nella maniera più efficiente possibile, bisogna però risolvere due problemi fondamentali. Il primo fattore da considerare, e forse il più importante, è quello di capire dove siano i rischi e a chi competa la responsabilità di garantire la sicurezza della rete. Quando dei dispositivi vengono integrati in una rete Lpwan, garantire la sicurezza è compito del costruttore del dispositivo, del fornitore della rete è dello sviluppatore del prodotto finale? La crittografia gioca un ruolo importante per garantire la sicurezza della rete, ma qual è la crittografia più adatta da utilizzare in una rete Lpwan? È meglio adottare un algoritmo Aes (Advanced encryption standard) che supporta una lunghezza del blocco di 128 bit e lunghezze delle chiavi di 128, 192 o 256 bit? Oppure è meglio utilizzare una crittografia di tipo applicativo E2EE (End-To-End Encryption), perché in tal modo solamente gli utilizzatori finali della rete possono leggere i messaggi e le terze parti rimangono tagliate fuori?
Reti proprietarie o aperte?
Il secondo fattore da considerare per le organizzazioni che devono monitorare impianti o processi produttivi è se sia meglio scegliere di installare una rete privata (proprietaria) o una rete che coinvolge più aziende e dispositivi con diverse configurazioni? Con quest’ultimo scenario rimane il ragionevole dubbio che la rete possa rimanere a rischio di intrusioni o accessi non autorizzati di terzi parti alle stazioni base e che la complessa catena di dispositivi di sicurezza necessari possa creare dei seri problemi di compatibilità. Un’azienda ha sviluppato una soluzione per risolvere questa problematiche è SigFox, che offre una rete accessibile tramite un interlocutore unico configurata a gestita da una sola organizzazione che eroga il servizio. L’offerta di SigFox è una rete chiusa, con solo un accesso limitato all’infrastruttura. Ciò minimizza i rischi di accesso indesiderati che potrebbero influire sull’efficienza o la stabilità della rete. Poiché Sigfox chiede ai suoi clienti di validare l’integrità delle loro specifiche realizzazioni, l’azienda può essere sicura che tutti i moduli e i chip messi in servizio funzioneranno correttamente. Specializzata in prodotti che promuovono la digitalizzazione del mondo fisico attraverso IoT, SigFox ha già dato vita a più di otto milioni di oggetti nel mondo che prima non comunicavano. La soluzione SigFox - basata su moduli che costano la metà rispetti ai concorrenti - è stata progettata per facilitare l’integrazione dei sistemi più avanzati all’interno di una rete Lpwan.
Bassissimo consumo
La rete dedicata offerta da SigFox è stata sviluppata per mettere a disposizione una soluzione a basso consumo energetico per collegare sensori e dispositivi con un protocollo che elimina la necessità di configurazione, richieste di collegamento e segnalazione. Allo stesso tempo, la rete richiede ai dispositivi un livello di energia molto basso per comunicare, il che permette di garantire livelli di autonomia della batteria dell’ordine di anni tra una ricarica e l’altra. Infine, il protocollo SigFox funziona con pacchetti di dati utili di dimensioni minime, che facilitano la trasmissione di messaggi brevi, senza richiedere lo scambio di grandi file o contenuti multimediali. SigFox si presenta come una soluzione specializzata nel collegamento in rete di sensori tramite una tecnologie di rete Lpwan. Questi sensori producono dati che sono convertiti in informazioni leggibili e che possono essere usati efficacemente dagli utilizzatori finali, dando loro la possibilità di risparmiare tempo e denaro nello svolgimento delle rispettive attività caratteristiche. Grazie a questi sensori collegati in rete, gli utilizzatori potranno sapere in ogni momento cosa sta succedendo nell’ambito della loro organizzazione ed essere consapevoli di dove poter ottimizzare i costi e aumentare l’efficienza operativa.
I vantaggi della modulazione Bpsk
Una caratteristica particolare della soluzione sviluppata da SigFox è l’utilizzo della modulazione Bpsk (Binary phase shift keying) come sua tecnologia di base, che è supportata praticamente da tutti i produttori di chip al mondo. SigFox offre agli utilizzatori l’accesso a un’infrastruttura completa per mettere in comunicazione dei dispositivi con dei server. L’installazione e la messa in servizio della rete è gestita attivamente dall’azienda stessa: predisposizione delle stazioni base, ottimizzazione della copertura radio e sviluppo dell’infrastruttura per tutto ciò che si collegherà. L’accesso a questa soluzione completa avviene tramite un abbonamento, in quanto SigFox è l’unica azienda che offre questo servizio. Sebbene si possa affermare che una soluzione Lpwan può essere la scelta corretta per un particolare tipo di applicazione, ma non per un’altra, un evidente fattor comune è che sia necessario un consumo energetico molto ridotto, e questo è proprio il concetto alla base della soluzione proposta da SigFox. Un’altra caratteristica della soluzione Lpwan offerta da SigFox è che si tratta di una rete ideale per le aree urbane dove sono presenti un gran numero di utilizzatori della rete, con molti dispositivi che occupano le stesse frequenze tentando di accedere alle stesse stazioni base. E il numero di clienti potenziale non può che essere destinato a crescere. L’azienda ha investito pesantemente nello sviluppo e nell’espansione globale della sua rete, in Europa dove è praticamente disponibile ovunque, ma anche in molte altre parti del mondo, tra cui l’Asia, dove l’area di copertura è in rapida crescita.
Responsabilità e sicurezza
A proposito di chi dovrebbe essere responsabile che una rete Lpwan abbia sempre il livello di sicurezza necessario, sarebbe meglio che gli sviluppatori del prodotti finali adottino loro stessi le misure di sicurezza richieste. Ciò semplicemente perché ogni rete e ogni utente può aver bisogno di rispettare requisiti di sicurezza molto diversi e l’offerta di una soluzione unificata per tutti potrebbe non essere né pratica, né fattibile. La sicurezza è chiaramente un problema con le reti aperte che si utilizzano e l’adozione di una rete basata sulla tecnologia open source potrebbe portare al rischio di compromissione dei dati con accessi non autorizzati di terze parti che hanno visibilità sull’infrastruttura di rete. Con SigFox, invece, ogni dispositivo collegato alla rete viene autenticato attraverso una comunicazione sicura a livello applicativo usando delle chiavi Aes. Nello scenario di una reta a stella, ogni sensore in una rete SigFox è collegato a una stazione base, una soluzione ideale per la applicazioni a bassissimo consumo dove di trasferiscono solo dati, perché solamente un nodo deve essere collegato alla rete elettrica.
Collegamenti alle reti wireless
Uno dei principali vantaggi offerti dalla soluzione SigFox è che si posiziona perfettamente per garantire dei collegamenti wireless. Poiché l’intera rete è gestita da una sola azienda, il roaming non è un problema e non è necessario inserire chiavi diverse per ciascun dispositivo collegato in rete. In termini di trasmissione dati, SigFox permette ai suoi utilizzatori di inviare 12 byte di dati per ciascun messaggio con velocità fino a 100 bps. Allo stesso tempo, si possono ricevere fino a 8 byte e ogni dispositivo può spedire fino a 140 pacchetti al giorno. Ci sono dei chiari vantaggi nell’affidarsi a un’azienda che copre l’intero spettro di una soluzione Lpwan e fornisce tutto ciò che serve, dai chip per gli sviluppatori ai gateway, dallo spazio di archiviazione Cloud ad altri componenti applicativi. I moduli SigFox vengono sviluppati da numerosi costruttori di hardware, contengono tutti i componenti ad alta frequenza necessari già integrati con le antenne e le relative certificazioni, affinché il time-to-market per qualunque sviluppo futuro sia ridotto al minimo e che non serva alcuno sforzo supplementare per l’elaborazione dei dati raccolti sul Cloud.
