Il 3rd Generation Partnership Project (3GPP) è una collaborazione tra gruppi di associazioni che si occupano di telecomunicazioni il cui scopo iniziale era quello di fornire le specifiche a livello globale per un  sistema di telefonia cellulare di terza generazione. Con il tempo il suo scopo ha incluso anche lo sviluppo ed il mantenimento dei successivi standard, come LTE e  il prossimo 5G. Con la crescita dell'IoT, 3GPP, sta rilasciando sempre nuove specifiche per permettere e incoraggiare l'uso della rete cellulare nel portare servizi di IoT il più presto possibile sul mercato. In questo articolo vedremo una panoramica delle tendenze di mercato in ambito IoT, mentre in un prossimo articolo analizzeremo i requisiti per i casi d'uso dell'IoT e di come LTE abbia trovato le soluzioni a queste richieste.

Introduzione

Il termine Internet delle cose è stato coniato per descrivere la visione di una rete interconnessa di oggetti fisici che interagiscono con le persone, con altri oggetti fisici e sistemi a beneficio della società come mai era stato fatto in precedenza. A questo fine, IoT è visto come un catalizzatore per il raggiungimento di un pieno potenziale in un mondo che ha gia visto come la comunicazione wireless possa migliorare la vita in ogni angolo del globo. 3GPP approfitta dell'ecosistema globale consolidato e delle economie di scala per gettare le basi per l'IoT, effettuando miglioramenti alla tecnologia LTE come eMTC, NB-IoT e di gestione della potenza. Poiché GSM rappresenta la tecnologia cellulare più utilizzata al mondo, 3GPP ha introdotto innovazioni anche per le reti GSM, estendendone la copertura, grazie alla tecnologia EC-GSM-IoT.

Ad oggi, IoT si è sviluppato seguendo due binari principali. Il primo è stato quello della miniaturizzazione, delle soluzioni cloud, della velocità di elaborazione sempre maggiore, e dell'uso dell'analisi dei dati che ha permesso alle compagnie di beneficiare di dati in tempo reale raccolti da un ambiente fisico. Il secondo è stato quello delle decrescita del costo dei componenti e dei metodi di raccolta dati sempre più economici e che hanno alterato il modello costo-beneficio, rendondo le soluzioni IoT convenienti per molte compagnie. Insieme questi due binari sono stati le basi per continuare a sviluppare nuovi prodotti e servizi IoT.

IoT è visto allo stesso tempo come una evoluzione e come un macro insieme della tecnologia Macchina-verso-Macchina (M2M). Fondamentalmente, mentre M2M è costruita su collegamenti di comunicazione diretti, IoT espande il concetto di connettività attraverso le reti IP. La comunicazione M2M non è un nuovo caso d'uso per le reti cellulari. Servizi, sicurezza, trasporti, e anche industria agricola, approssimativamente 400 milioni di dispositivi, usano rete wireless esistenti e piattaforme per comunicare e venire incontro alle richieste chiave del mercato. Finora, tali casi d'uso dovevano presentare un'imprescindibile richiesta da parte del mercato per superare gli ostacoli tecnologici e di costo. Mentre IoT è, principalmente e per prima cosa, applicazioni e dispositivi, e la connettività è la base sulla quale l'accesso delle “cose” ad internet è stabilita. Con una miriade di applicazioni in vista ed altre ancora prospettate per il futuro, c'è una enorme varietà di richieste sulla connettività come costi, durata batteria, copertura, capacità, latenza, sicurezza, affidabilità, solo per citarne alcune. Ed è attraverso questa combinazione di requisiti che miliardi di connessioni previste saranno realizzate nella pratica, e la natura delle stesse applicazioni detterà l'insieme dei requisiti che la connettività di rete dovrà soddisfare.

In funzione del tipo di applicazione da implementare, è stato proposto di segmentare il campo degli IoT in massivo e critico. IoT massivo, supervisiona un numero elevato di oggetti , e risiede, per esempio, in edifici, campi agricoli, navi da crociera, che riportano i dati nel cloud su base regolare e il cui costo deve essere sufficientemente basso affinché questo mercato abbia senso. Qui, le richieste si basano su dispositivi a basso costo con bassi consumi di energia, buona copertura e alta scalabilità. Al contrario le applicazioni critiche IoT, come l'assistenza sanitaria remota, controllo del traffico e controlli industriali, per citarne alcuni, richiedono disponibilità, affidabilità, e bassa latenza. Esistono comunque molti casi d'uso tra i due estremi , che già oggi sono operativi sfruttando la connettività 2G, 3G o 4G.

L'industria cellulare mobile rappresenta un'enorme e maturo ecosistema, che incorpora chipset, dispositivi e fornitori di equipaggiamento di rete, operatori, fornitori di applicazioni e molto altro. L'ecosistema cellulare globale è governato dal forum per gli standard 3GPP, che garantisce ampio supporto industriale per futuri sviluppi. Nel prossimo articolo verranno dettagliati gli sviluppi 3GPP conosciuti come Enhanced Machite-Type Communication (eMTC) e NarrowBand IoT (NB-IoT), le cui aspirazioni sono quelle di offrire un'eccellente piattaforma per un ampia varietà di casi d'uso in ambito IoT. La creazione di valore in ambito IoT richiede molte interdipendenze, incluse interoperabilità a livello servizi ed applicazioni. Gli standard 3GPP denominati eMTC e NB-IoT insieme ad altre tecnologie a bassa potenza senza licenza sono considerate le opzioni di connettività wireless che permettono le Low Power WAN. Mentre la connettività cellulare può servire un ampio spettro di applicazioni con richieste differenti attraverso un'unica rete, le tecnologie senza licenza per LPWAN sono progettate soltanto per alcune applicazioni.

Nelle pubblicazioni 14, 15 e oltre, di 3GPP, gli standard mirano a risolvere i colli di bottiglia esistenti dal punto di vista della tecnologia e del mercato cosi che tutto ciò che possa beneficiare della connettività wireless possa prenderne vantaggio. La visione dello standard 5G è quella che il mercato dell'IoT massivo esploderà con miliardi di dispositivi e sensori che realizzeranno una rappresentazione digitale del nostro mondo reale, guidati da dispositivi a basso costo, batterie di lunga durata, copertura ovunque e innovative applicazioni commerciali. La promessa di 5G è quella di rendere possibile realizzare applicazioni nel campo dell'IoT critico, che richiedano controllo in tempo reale e automazione di processi dinamici in vari campi come veicolo-verso-veicolo, veicolo-verso-infrastruttura, movimento ad alta velocità, e gestione di processo. Parametri critici per permettere le prestazioni richieste sono latenza di rete al di sotto dei millisecondi e affidabilità elevatissima ed entrambe sono componenti intrinseche del lavoro di 3GPP nel definire la nuova interfaccia radio 5G. L'architettura di rete 5G viene progettata per venire incontro ad entrambi gli scenari IoT.

Riassumendo, gli standard 3GPP mirano a portare innovazioni nelle già esistenti reti 4G e a progettare 5G [...]

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