I tanti volti del wireless per la connettività totale

Non basta una sola tecnologia wireless per connettere tutto e tutti, ovunque. Ma si possono combinare insieme tecnologie vecchie e nuove. Ecco quali, partendo da quelle a corto-medio raggio.

Tecnologie
Sinora la digitalizzazione ha portato i suoi effetti soprattutto ai settori di mercato cosiddetti "asset-light". Cioè quelli che già si basano su "beni" in forma digitale, come i dati e le informazioni. Con la diffusione delle tecnologie collegate genericamente al mondo Industry 4.0 (robotica, IoT, guida autonoma...) la digitalizzazione è arrivata e sta arrivando anche ai settori "asset-heavy". Quelli cioè in cui i beni sono fisici - dal singolo prodotto al container su una nave da carico - e hanno bisogno di un "ponte" verso il digitale.

Questa è una evoluzione in cui le tecnologie wireless avranno un ruolo essenziale. Lo scenario a cui guardano gli operatori dei mercati "asset-heavy", come ad esempio la logistica, è quello in cui tutto è connesso in rete. In qualsiasi momento e ovunque si trovi. Cosa che è possibile solo se quella rete è senza fili e ha una copertura globale.

Non sono certo temi nuovi e l'hype al momento è tutto per il 5G, nonostante le sue difficoltà. Ma sarebbe sbagliato guardare solo alle novità. Sono altrettanto interessanti altre tecnologie senza fili già ben note, come RFID, e anche meno note, come le reti Low Power Wide Area (LPWA). Insieme, tutte queste tecnologie possono realizzare uno scenario di copertura non solo totale. Ma anche adatta, caso per caso, alle esigenze specifiche di ciascuna applicazione.
rf tecnologieUna sintesi delle principali tecnologie di trasmissione dati (fonte: DHL)

Tecnologie wireless a corto raggio: RFID

Nella gamma delle tecnologie wireless a corto raggio, RFID - ossia Radio Frequency IDentification - è una vecchia conoscenza. Si tratta in realtà di una famiglia di diverse tecnologie. Che perlopiù prendono la forma di etichette (tag) passive, con al loro interno un chip e una antenna. Il lettore RFID le "illumina" con onde radio che danno energia alla tag, la quale risponde inviando i suoi dati. Ci sono anche tag attive, con una batteria, che trasmettono a banda maggiore (anche 640 kbps) e a lungo raggio (un centinaio di metri). Ma la batteria, prima o poi, va sostituita.

RFID ha avuto negli primi anni un boom di popolarità. Molti l'avevano considerata come la tecnologia di etichettatura "definitiva" per le smart tag. In particolare per un suo grande vantaggio: non occorre che tag e lettore si "vedano" fisicamente per scambiare i dati. In più la comunicazione è bidirezionale - la tag può ricevere dati dal lettore - e un lettore può leggere più tag allo stesso tempo.

L'interesse iniziale è poi in parte scemato perché una tag RFID ha comunque un costo superiore all'etichetta cartacea. Costo non giustificato nelle applicazioni di base. Ma ora il costo delle tag è diventato abbastanza basso da renderle di nuovo popolari. E si sono sviluppate applicazioni di logistica automatizzata abbastanza a valore aggiunto da giustificare l maggior costo delle tag RFID.

Tecnologie wireless a corto raggio: NFC

NFC, o Near Field Communications è un po' il nipotino di RFID. Tecnologicamente è più evoluto, ma ha una banda più bassa (430 kbps) e un raggio più corto (una decina di centimetri). Ciò che lo rende molto interessante è che tutti, o quasi, abbiamo un tasca una tag NFC e un lettore NFC. Sono integrati nei nostri smartphone, il che rende la tecnologia praticamente ubiqua. Non sono nemmeno due componenti distinti, perché un dispsitivo NFC fa sia da tag sia da lettore.
mir robotNFC è alla base di molti servizi "a sfioramento", come tutti quelli per i pagamenti contactless. In realtà i chip NFC sono abbastanza potenti ed elastici da permettere applicazioni più evolute. Ad esempio, in alcune applicazioni di logistica i chip NFC sono associati a diversi sensori ambientali che monitorano lo stato di un collo (o di un container). Basta avvicinarsi al chip per "leggere" lo storico dei dati raccolti. Altre tecnologie richiederebbero un approccio più complesso.

Tecnologie wireless a corto raggio: Bluetooth

Anche Bluetooth è una tecnologia praticamente ubiqua. È nata per abbandonare i cavi che collegavano i computer alle loro periferiche più semplici. E in questo ha funzionato bene. Poi è diventata la tecnologia preferenziale per la connettività degli smartphone. Poi ancora ha trovato applicazione in campi che vanno dalla Smart Home al mondo IoT passando per il retail.

Questa sua versatilità è il suo principale punto di forza. Deriva dal fatto che la tecnologia è sempre stata implementata in modo omogeneo, senza incompatibilità serie. E si è adattata nel tempo a nuovi scenari d'uso. Con Bluetooth 4 abbiamo avuto anche Bluetooth Low Energy, adatto ai device a bassissimo consumo energetico tipici dell'IoT. L'attuale versione Bluetooth 5 offre bande abbastanza elevate (sino a 2 Mbps) e funzioni accessorie interessanti. Come la possibilità, per i nodi Bluetooth, di realizzare vere e proprie reti mesh.

Tecnologie wireless a medio raggio: WiFi

WiFi è ormai parte integrante della nostra vita digitale. La maggior parte dei computer sono connessi in rete via WiFi, per la sua maggiore praticità rispetto alle reti cablate. Si perde in prestazioni pure, ovviamente, ma il vantaggio della comodità compensa ampiamente questa perdita. Anche WiFi, inteso come il complesso dei protocolli 802.11, nel tempo ha avuto il pregio di adattarsi al modo in cui le persone e le imprese gestivano la connettività senza fili. Anche questa è stata una ragione del suo successo.
wifi wirelessLa versione attuale WiFi 6, o meglio 802.11ax, offre il meglio di questa evoluzione. Ossia una banda pura decisamente ampia: 5-6 Gbps, una decina di picco. Unita alla capacità di servire in maniera stabile un elevato numero di client. Si adatta anche a profili di uso particolari. Come in ambito IoT, dove supporta in modo specifico la connessione verso device a basso consumo che non richiedono bande elevate.

Tecnologie wireless a medio raggio: LiFi

Quasi tutte le tecnologie wireless gestiscono trasmissioni in radiofrequenza. Tranne, tra le principali, LiFi. LiFi prende il nome dal WiFi, con un cambio di consonante che rimanda al termine Light. Perché si basa su trasmissioni all'interno delle frequenze della luce visibile. Anche se sono, all'atto pratico, "invisibili" come quelle radio.

In un sistema LiFi, i segnali digitali sono convertiti in una trasmissione a frequenza variabile di segnali luminosi. Questi vengono ricevuti da un decodificatore che li riconverte in segnali digitali e quindi in dati. La logica è la stessa di qualsiasi comunicazione dati. Cambia solo la frequenza della portante. Le pulsazioni luminose sono comunque a frequenza talmente elevata che l'occhio umano non le rileva, quindi le trasmissioni LiFi non sono percettibili.
philips lightLe varie implementazioni LiFi sul mercato - non molte, a dire il vero - sono destinate agli uffici. In misura minore, al retail e alla logistica. La "rete dati" è il sistema di illuminazione di edificio: le sue sorgenti hanno alcuni LED dedicati solo a veicolare i segnali LiFi. Che saranno ricevuti dai dispositivi dotati di appositi sensori ottici. I vantaggi: non ci sono da realizzare cablaggi LAN, non si usano segnali radio. Il che rende LiFi adatto agli scenari dove non ci sono reti dati o in cui le frequenze RF sono sconsigliate.

Tecnologie wireless a medio raggio: UWB

UWB, o Ultra Wideband, è una tecnologia di trasmissione radio che ha più in comune con i sistemi radar che con le altre tecnologie RF. Usa un sistema di modulazione dei segnali del tutto diverso da queste ultime, il che permette di far convivere senza problemi le trasmissioni UWB con quelle di altre tecnologie. In effetti, però, oggi viene raramente usata per la pura trasmissione di informazioni perché ci sono tecnologie di più semplice implementazione, a parità di complessità e di costo.

È comunque una tecnologia che sta crescendo in popolarità, per una caratteristica specifica che deriva dalla sua parentela con i sistemi radar. È facile usare i segnali UWB per determinare la distanza e la posizione relativa dei nodi che stanno comunicando. Questo permette di realizzare architetture in cui più nodi riescono, allo stesso tempo, a scambiarsi dati e determinare le rispettive posizioni. Oltretutto potendolo fare anche se i nodi sono separati da muri oppure ostacoli. UWB infatti riesce a penetrarli, operando a frequenze particolarmente elevate. Tutte caratteristiche interessanti per applicazioni industriali e di logistica.
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