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Bluetooth Zwave ZigBee MiWi. Comunicare wireless efficacemente

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Da Bluetooth a Zwave, da ZigBee a MiWi. Vediamo le modalità di connessione ed in particolare sui dispositivi a corto raggio.

Il nostro modo di comunicare è cambiato radicalmente negli ultimi vent’anni. Secondo un’indagine eseguita da Telegraph nel Regno Unito lo scorso anno il 90% delle persone possiede un telefono cellulare e più del 50% hanno un accesso Internet.

Tali dati sembrano essere in linea col mondo sviluppato, ma sono persino bassi in alcuni casi in cui ci si trova di fronte ad impedimenti fisici come la poca diffusione di linee telefoniche come in Finlandia.

Non si tratta di come comunichiamo tra di noi, il punto è come ci interfacciamo con i dispositivi e come questi ultimi interagiscono tra loro. Tutti i dispositivi odierni sono dotati delle medesime opzioni di connessione e questo sembra essere il trend del futuro. E’ giusto iniziare la nostra discussione concentrandoci sulle modalità di connessione wireless ed in particolare sui dispositivi a corto raggio.

Connessione Wireless

Inizialmente a parte le comunicazioni di telefonia mobile, l’unico esempio di connessione wireless popolare erano le variazioni dell’IEE802.11 standard per la connessione dell’equipaggiamento IT. Solamente il WiFi era sufficientemente veloce ed affidabile per eguagliare la prestazione dei protocolli di rete. Molte applicazioni sono inadatte alle reti senza fili. Oggi sensori remoti sono in grado di comunicare con un controller centrale. Prima ciò avrebbe richiesto l’intervento di un ingegnere. Questo genere di sensori possono effettuare delle letture non di frequente e non richiedono una grande quantità di trasferimento dati. Apparecchiature standard come il WiFi, utilizzate su vasta scala nella rete IT richiedono un supporto radio per poter operare, il che le rende inadatte a determinati tipi di applicazioni.

Molte aziende e singoli produttori hanno sviluppato un loro standard con tratti propri. Esso opera su canali ISM, poiché i dispositivi di comunicazione che sfruttano queste bande sono in grado di tollerare determinate interferenze.

Bluetooth

Il Bluetooth si presenta come una tecnologia a corto raggio capace di sostituire i cavi mantenendo alti livelli di sicurezza. Le caratteristiche chiave della tecnologia Bluetooth sono: solidità, basso consumo ed economicità. Le specifiche Bluetooth definiscono una struttura uniforme con una vasta gamma di dispositivi capaci di connettersi e comunicare tra di loro. Il Bluetooth viene molto usato nei cellulari, ma sta subendo dei cambiamenti, poiché stanno mutando gli standard del trasferimento dati,livelli di batteria e sicurezza.

La specifica originale bluetooth usava la modulazione di frequenza GFSK saltando sulle frequenze 79 per minimizzare le interferenze. Nella modalità base potrebbe essere archiviata una percentuale dati ad una velocità di 1Mbit/s in un raggio di 10m. Ulteriori iterazioni hanno aggiunto nuove funzionalità. Per esempio il Bluetooth 1.2 permette una connessione più veloce ed una resistenza maggiore alle interferenze. Il Bluetooth 2.0 consente un trasferimento dati a più di 3Mbit/s offrendo una larghezza di banda di 2.1Mbit/s. Come ultima specifica Bluetooth 2.1 migliora le capacità di sicurezza ed introduce una connessione più semplice con la tecnologia NFC.

Mantenendo tutte le nuove caratteristiche del Bluetooth standard ed aggiungendone di nuove per la gestione dei dati (connettività, sicurezza, e portata avanzata superiore a 100 m), il Bluetooth odierno è capace di essere destinato a ruoli vari e complessi.

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ZigBee

In accordo con ZigBee Alliance, ZigBee fu creato per rispondere al bisogno di effettività di costo e soluzione di connessione wireless standard che supporta dati a basso raggio ed un basso consumo energetico, sicurezza ed affidabilità. Dopo quello che sembrava essere un avvio lento, ZigBee ha guadagnato popolarità soprattutto all’interno della rete industriale.

ZigBee è basato su uno standard IEEE 802.15.4-2006 ed opera su bande a 2.4GHz, 915MHz e 868MHz ISM. Nella banda 2.4 GHz ci sono 16 canali ZigBee, ognuno dei quali necessita di un’ampiezza di banda di 5MHz. La larghezza di banda è di massimo 250kbit/s per canale nella banda 2.4GHz, 40kbit/s per canale nei 915MHz ,20kbit/s, nella banda 868MHz. Il raggio di trasmissione si aggira sui 10 e 75m, sebbene dipenda dall’ambiente.

La bassa percentuale di trasmissione dati paragonata paragonata al Bluetooth rende ideale lo ZigBee per una totalità di differenti applicazioni. Una potenziale applicazione killer può essere la rete di casa, specialmente se si considera il boom dell ‘utility monitoring. Poiché le tipiche applicazioni per ZigBee sono generalmente time critical, si può utilizzare un ciclo a basso consumo per assicurare una fornitura di energia al massimo.

Wibree

Wibree è uno standard wireless adattato inizialmente da Bluetooth per Nokia. Il protocollo era destinato ad avere successo nel futuro. Nel Giugno 2007 Wibree divenne una specifica del Bluetooth. Wibree è progettato per supportare la tecnologia Bluetooth in particolari dispositivi, essendo più piccolo e più efficiente. Wibree opera su una banda a 2.4GHz ISM, con un ampio tasso di trasferimento dati ed una velocità di 1Mbit/s ed una portata di 10m. I settori a cui è destinato Wibree sono: orologi, applicazioni wireless e giocattoli.

Z-Wave

Sviluppato da una società Danese, la Zensys, Z-Wave standard è progettato per il controllo remoto di applicazioni in ambienti residenziali e commerciali. Il sistema Z-Wave RF è ottimizzato per comandi low-overhead, con la possibilità di includere dispositivi metadata nelle comunicazioni. Z-Wave sfrutta la banda 900 MHz ISM, evitando la frequenza popolare 2.4GHz ed è meno soggetta alle interferenze. Grazie alla modulazione GFSK, Z-Wave ha una velocità di trasferimento dati tra 9.6Kbit/s e 40Kbit/s con un raggio approssimativo di 30m a seconda dell’ambiente. Le applicazioni a cui la tecnologia Z-Wave sembra essere destinata sono : l’illuminazione, un controllo per l’accesso in casa, sistemi di intrattenimento ed elettrodomestici.

SimpliciTI

Il protocollo SimpliciTI RF ed il relativo sistema di reti con meno di 100 nodi supporta dei dispositivi a basso consumo energetico che necessitano di una durata di batteria abbastanza lunga, basso trasferimento dati, e basso ciclo. Il protocollo è stato progettato per una implementazione agevole con una fonte di micro controller minimale (4K FLASH, <512byte RAM).

SMAC/Synkro

SMAC e Synkro sono protocolli Freescale basati sull’IEEE 802.15.4. SMAC opera con i trasmettitori Freescale con controllo MCU 8-bit. Il protocollo è usato per perseguire un rapido sviluppo ed una valutazione di sistema. Le Applicazioni a basso costo che richiedono funzioni base come trasmissione, ricezione ed alimentazione, selezione canali sono esempi di tecnologie supportate da SMAC.

SMAC può adattarsi ai 4-8 Kbyte a seconda degli elementi. Synkro inizia con 802.15.4 ma include miglioramenti nella resistenza alle interferenze aggiungendo un’agilità di canale ed una bassa latenza di trasmissione. Synkro è stato creato per controllare, monitorare ed automizzare i prodotti di alto consumo come televisori, lettori DVD , registratori, box, ricevitori audio e video e telecomandi.

MiWi

Miwi e MiWi P2P sono protocolli Microchip wireless. Essi utilizzano radio a basso consumo digitale basate sull’IEEE 802.15.4 progettate per una bassa trasmissione di dati, a corto raggio e reti costrette. I protocolli MiWi sono un’alternativa (3K-17K) a ZigBee (40K-100K) e sono utili per applicazioni a basso costo con memoria ridotta. Sebbene gli stacks possano essere scaricati gratuitamente non c’è obbligo nell’usarli solo con microcontroller Microchip.

 

 

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