Smart City: Low Power Network
Una rete per l’Internet delle cose
Se si dovrà interconnettere in un Internet delle cose una gran quantità di apparecchi, macchine, edifici e oggetti, è necessaria una rete radio mobile affidabile, dai costi contenuti ed efficiente dal punto di vista energetico.
Urs Binder,
Quando si parla di Internet delle cose (IoT) ci si immagina di solito il pluricitato frigorifero che ordina automaticamente il latte quando è finito o un qualsiasi altro gadget legato a Internet che non sembra avere una grande utilità.
La città intelligente
L’“Internet delle cose” è però tutt’altro che un semplice gadget. Apparecchi, macchine, edifici, ma anche oggetti di tutti i tipi, dalla cassetta della posta fino alla bicicletta, dotati di sensori e collegati ad altri tramite servizi software centrali, costituiscono la base della città del futuro. La “smart city” reagisce in modo intelligente alle condizioni ambientali, ottimizza ad esempio il flusso del traffico e controlla lo stato degli idranti e il livello di riempimento dei cassonetti per la raccolta differenziata. I sensori possono essere ad esempio sensori della temperatura, contatori di elettricità, sensori di avvicinamento o di rotazione. In una smart city ci sono inoltre termostati, interruttori, dimmer, pompe, valvole, motori e altri componenti tecnici che è possibile controllare elettronicamente e intervengono in circuiti regolabili.
Niente funziona senza una connessione
Affinché tutto funzioni, gli apparecchi e gli edifici necessitano di una connessione stabile a Internet che abbia costi di configurazione il più possibile contenuti, offra un’ampia portata e consumi poca energia. L’uso di cavi non è un’opzione fattibile, anche solo per i costi, e inoltre non è possibile usare dei cavi per il collegamento di oggetti mobili. La WLAN ha costi ridotti, ma una portata limitata, mentre l’obiettivo è l’interconnessione di numerosi elementi sparsi sull’intero territorio della città. La comunicazione radiomobile, invece, necessita di una carta SIM per ogni singolo apparecchio e ha un consumo di energia relativamente elevato. Non è quindi la soluzione ottimale per sensori che funzionano a batteria. In compenso la WLAN e la comunicazione radiomobile dispongono di una larghezza di banda elevata.
Risparmio di energia e di costi con la LPN
Alcuni processi, ad esempio una misurazione periodica della temperatura, richiedono tuttavia una ridotta quantità di dati e non dipendono da una velocità di trasmissione elevata. Per questo tipo di applicazioni è adatta una Low Power Wide Area Network (LPN o LPWAN), che funziona con frequenze nell’intervallo radio e ha una potenza di trasmissione molto ridotta. Esistono varie tecnologie LPN, come ad esempio Sigfox, che vengono utilizzate in modo circostanziato, ma si sta affermando in misura crescente uno standard sviluppato dall’affermata LoRa Alliance. Si tratta della LoRaWAN, che utilizza la banda SRD, una banda non soggetta a concessione, offre una comunicazione di dati bidirezionale da 0,3 a 50 kbit/s e garantisce una portata da 2 a 15 km a seconda dell’ambiente. Il traffico di dati è crittografato con l’algoritmo AES da 128 bit. Un modulo LoRaWAN per sensori costa appena un paio di franchi e consuma talmente poca energia che la batteria dura fino a cinque anni.
«La prima smart city in Svizzera è San Gallo»
La prima smart city in Svizzera potrebbe essere San Gallo. L’azienda municipalizzata locale ha testato per sei mesi, in cooperazione con Effectas e IBM Research Rüschlikon, una LPN basata su LoRaWAN. Il test ha avuto esito positivo, tanto che all’inizio di giugno del 2016 è stato sottoposto al consiglio municipale un progetto per la copertura dell’intero territorio municipale con la Low Power Network.
Anche Swisscom è all’avanguardia in questo settore. Dall’inizio del 2015 l’azienda fa parte di LoRa Alliance e già nel 2015 ha lanciato delle installazioni pilota a Zurigo e Ginevra. Swisscom Broadcast ha costruito la prima stazione di ricezione sull’Üetliberg. Secondo Alexandra Reich, EVP Solution Center Mobility Enterprise Customer presso Swisscom, sono state già messe in funzione oltre 35 stazioni. L’obiettivo è di garantire l’accesso alla LPN anche in luoghi all’aperto almeno all’80 percento della popolazione entro la fine del 2016. A tal fine sono necessarie in tutta la Svizzera circa 300 stazioni di ricezione. I costi per la realizzazione della rete sono limitati, dal momento che spesso è possibile utilizzare stazioni di Swisscom Broadcast già esistenti. Per la fornitura di base si prevedono costi complessivi inferiori a 10 milioni di franchi.
«LPN è la soluzione per l’Internet delle cose.»
Molteplici applicazioni
L’interesse per la LPN di Swisscom è notevole. Già oltre 100 tra aziende, istituzioni e università hanno mostrato interesse per il test pilota e sono nati vari progetti concreti. Due esempi:
FeedbackNow offre una soluzione in tempo reale per il rilevamento della soddisfazione della clientela direttamente nel punto di vendita. I clienti possono esprimere la propria opinione sulla qualità del servizio con l’aiuto dello “smiley box”. Questo dispositivo di voto si basa sulla tecnologia LoRa, che dà un vantaggio competitivo a FeedbackNow in termini di costi di installazione e di gestione.
“My Lock” di Swissprime Technologies è una soluzione di accesso intelligente per serrature di porte, mobili, cassette della posta e così via. Le serrature vengono controllate dallo smartphone tramite bluetooth o NFC. Per la trasmissione dei processi dalla serratura al Cloud per l’accesso remoto viene impiegata in un primo prototipo la tecnologia LoRa.
Oltre alla rete vera e propria, a servizi di consulenza e alla Connectivity Management Platform (CMP) basata su LPN, Swisscom offre anche soluzioni pronte per l’uso. Un esempio è lo “smart parking” per i gestori di parcheggi: i singoli posti auto vengono dotati di sensori radio che trasmettono tramite LPN lo stato di occupazione del parcheggio. La piattaforma di gestione elabora i dati e li mette a disposizione del sistema di gestione dei parcheggi o di un’applicazione mobile con cui l’utente non dovrà più cercare all’infinito un parcheggio ma lo troverà immediatamente.
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