Le continue sfide ambientali che il nostro pianeta sta affrontando ormai da decenni portano all’impellente necessità di preservare il benessere delle persone e degli ecosistemi attraverso una costante attenzione verso i temi di sostenibilità e resilienza. I governi, le organizzazioni e le imprese stanno lavorando senza sosta con questo obiettivo e, anche grazie alle innovazioni della tecnologia IoT, si prospettano nuove opportunità per migliorare la sostenibilità e ridurre il consumo di risorse in molti settori.
La tecnologia NB-IoT, ad esempio, ha requisiti di bassa potenza e basso costo e raggiunge una copertura migliore di 20 dB rispetto al 2G, offrendo vantaggi davvero notevoli. Un tipico caso d’uso è la lettura remota dei contatori dei caloriferi, dove i requisiti di larghezza di banda, i costi operativi e la durata della batteria sono fondamentali. Vediamo nel dettaglio le caratteristiche della Tecnologia LPWAN, in particolare NB-IoT (Narrowband Internet of Things) e LoRaWAN, i loro vantaggi e i campi di applicazione.
Cos’è la tecnologia NB-IoT
Oggi ci sono diverse tecnologie utilizzate per il trasferimento dei dati, ognuno con i propri punti di forza e con le proprie debolezze. Negli ultimi anni, si parla spesso di tecnologia NB-IoT (chiamata anche Cat-M2) che, pur essendo simile alla tecnologia Cat-M, tuttavia, utilizza la modulazione DSSS invece delle radio LTE. NB-IoT non opera quindi nella banda LTE e, anche se, inizialmente i fornitori hanno un costo iniziale più elevato per implementarlo, il fatto che viene eliminata la necessità di un gateway che trasferisce i dati dai sensori al server principale (cosa che richiedono tutte le altre infrastrutture), abbassa notevolmente i costi complessivi.
Si tratta in sostanza di una soluzione di trasferimento dati dedicata ad aree inaccessibili: uno dei principali vantaggi è infatti la forte copertura di rete che lo rende il sistema ideale per penetrare negli edifici, soprattutto in aree con bassa copertura come i parcheggi sotterranei. Inoltre, la lunga durata della batteria permette ai sensori non collegati alla rete elettrica di lavorare per almeno dieci anni con una sola carica.
In particolare, la tecnologia NB-IoT è applicabile in vari settori e potrebbe essere una soluzione ideale per la lettura automatica dei contatori e per rilevare i consumi dei caloriferi.
La tecnologia NB-IoT sembra l’opzione migliore per la sua capacità di coprire un gran numero di dispositivi, ma anche per l’infrastruttura più semplice che consente un’implementazione più rapida e semplice. Allo stesso tempo, la copertura del segnale è senza precedenti rispetto ad altre tecnologie e l’autonomia del sensore è migliorata grazie al basso consumo energetico.
Vantaggi della tecnologia NB-IoT
Quali sono dunque in concreto i reali vantaggi della tecnologia NB-IoT?
- Copertura e connettività onnipresenti: l’elevata penetrazione rende la tecnologia NB-IoT lo standard di trasmissione ideale per essere utilizzato all’interno degli edifici, soprattutto se non è possibile accedere all’infrastruttura di rete interna esistente. Il segnale è infatti in grado di penetrare anche attraverso pareti spesse e nelle varie aree sotterranee: un enorme vantaggio, quindi, per i contatori smart di elettricità, acqua o gas.
- Basso consumo energetico: la tecnologia NB-IoT non ha bisogno di eseguire un sistema operativo pesante come Linux o di eseguire numerose elaborazioni del segnale, il che la rende più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ad altre tecnologie cellulari.
- Basso costo dei dispositivi: dal momento che è più semplice creare dispositivi con una complessità di realizzazione inferiore, il costo dei dispositivi è notevolmente più basso.
- Lunga durata della batteria: la maggiore capacità di consumo energetico consente alla tecnologia NB-IoT di supportare una lunga durata della batteria dei vari dispositivi.
- Sicurezza: la tecnologia NB-IoT è molto simile al 4G, comprese tutte le funzionalità di crittografia e autenticazione basate su SIM.
Cos’è la tecnologia LoRaWAN
La tecnologia LoRaWAN è invece un protocollo di rete WAN a bassa potenza basato sulla tecnica di modulazione radio LoRa. In sostanza, la tecnologia LoRaWAN collega i dispositivi alla rete in modalità wireless e gestisce la comunicazione tra i dispositivi end-node e i gateway di rete. L’utilizzo della tecnologia LoRaWAN negli spazi industriali e nelle città intelligenti è in crescita perché si tratta un protocollo di comunicazione bidirezionale a lungo raggio conveniente, con un consumo energetico molto basso: i dispositivi possono infatti funzionare fino a dieci anni con una piccola batteria, proprio come quelli che utilizzano la tecnologia NB-IoT.
Un terminale può connettersi a una rete con LoRaWAN con un’attivazione via etere (OTAA) in cui un dispositivo deve stabilire una chiave di rete e una chiave di sessione dell’applicazione per connettersi o, in alternativa, con un’attivazione tramite personalizzazione (ABP) in cui un dispositivo è codificato con le chiavi necessarie per comunicare con la rete, rendendo la connessione meno sicura ma più semplice.
Vantaggi della tecnologia LoRaWan
Quali sono i vantaggi della tecnologia LoRaWAN?
- Lungo raggio di trasmissione: la tecnologia LoRaWAN è in grado di fornire comunicazioni fino a 15 km.
- Basso consumo energetico: la trasmissione e la ricezione dei dati richiedono meno di 50 mA di corrente.
- Lunga durata della batteria: l’autonomia della batteria è garantita fino a 10 anni.
- Comunicazione bidirezionale: tale tipo di comunicazione permette l’utilizzo in diverse aree.
L’esperienza di melita.io nell’implementazione delle tecnologie NB-IoT e LoRaWAN
Tra le aziende più attente ai temi di ESG e sostenibilità, un ruolo da protagonista spetta sicuramente a Melita, impegnata tra l’Europa e gli Stati Uniti ad offrire soluzioni vantaggiose non solo per diversi settori industriali ma anche per l’ambiente. Vogliamo citare, in particolare, due degli use case più emblematici nell’implementazione delle tecnologie NB-IoT e LoRaWAN.
La prima riguarda l’utilizzo della tecnologia NB-IoT sul mercato dei contatori del gas utilizzato per il riscaldamento. La tecnologia NB-IoT, utilizzata per rilevare e monitorare i consumi dei caloriferi, ha offerto il massimo risparmio sui costi per la sicurezza e, al tempo stesso, ha garantito l’efficienza energetica in linea con le normative di legge. Attraverso la connessione ad una piattaforma smart, è stato possibile leggere, da remoto e in tempo reale, migliaia e migliaia di contatori e rilevare i consumi di migliaia di caloriferi in modo veloce, pratico e altamente efficiente.
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Un esempio di utilizzo della tecnologia LoRaWAN è connesso invece ai contatori d’acqua di una cittadina che, a causa di cambiamenti legislativi, dovevano essere sostituiti in modo massivo. Ciò avrebbe portato a sforzi logistici ed economici enormi che sono stati evitati grazie alla tecnologia LoRaWAN. Il suo segnale radio è stato infatti in grado di raggiungere i dispositivi anche sotto terra, nel rispetto delle normative vigenti ed offrendo una soluzione efficiente, economica e solida.
Anche in questo caso, un portale web memorizzava e mostrava in chiaro i dati dei ripartitori collegati e l’utente addetto doveva solo collegarsi alla piattaforma per rilevare i dati e trasmetterli al consumatore.
Le tecnologie NB IoT e LoRaWAN potranno in futuro offrire soluzioni concrete, a basso costo e ad alta efficienza in diversi settori, dalla logistica ai trasporti, dalle industrie alle smart cities. L’ambiente troverà notevoli benefici nel loro utilizzo e, di conseguenza, anche il nostro benessere e la qualità stessa della nostra vita potranno migliorare.
