Le Tecnologie LPWAN

Le tecnologie LPWAN (Low Power Wide Area Networks) non sono un fenomeno nuovo, tuttavia stanno diventando sempre più popolari grazie all’incremento di interesse verso l’Internet delle Cose (IoT). La tecnologia LPWAN viene spesso utilizzata quando le altre tipologie di reti wireless non sono molto valide in quanto spesso non garantiscono la disponibilità per prestazioni di connessioni a lunga distanza, come ad esempio le reti Bluetooth e BLE e reti cellulari M2M che sono molto costose e consumano molta energia.

Introduzione

La tecnologia LPWAN è molto adatta per la connessione di dispositivi che necessitano di inviare piccole quantità di dati su lunghe distanze, consentendo nel contempo una lunga durata delle batterie. Alcune applicazioni IoT necessitano solo di trasmettere un minimo quantitativo di informazioni, come ad esempio i sensori di parcheggio nei garage che devono trasmettere solo l’informazione di libero o di occupato di un posto auto. Il basso consumo di energia di tali dispositivi consente di minimizzare i costi e l’impiego delle batterie.Le peculiarità della LPWAN sono: la lunga distanza che può arrivare fino a 10 km dal gateway; la bassa velocità di trasmissione dati inferiore a 5000 bits per secondo, spesso vengono inviati per un messaggio solo pochi byte in un giorno; basso consumo di energia che consente una lunga durata delle batterie (dai 5 ai 10 anni).

Ci sono due principali aree in cui l’impiego delle tecnologie LPWAN è più adatto; una è rappresentata dalle connessioni fisse e a media/alta densità, ovvero nelle città o negli edifici, dove la tecnologia LPWAN è una valida alternativa alle connessioni cellulari M2M, ad esempio, nelle applicazioni di controllo della illuminazione intelligente; l’altra area è costituita da applicazioni che necessitano di alimentazione con batterie di lunga durata, ad esempio quando necessita una copertura a lunga distanza, la tecnologia LPWAN garantisce il miglior risultato, come ad esempio nelle applicazioni di misurazioni di acqua e gas di vaste aree di rilevamento, nell’agricoltura intelligente e nei punti di controllo degli accessi. Si consideri che tipiche applicazioni IoT che prevedono connessioni a lunga distanza e a banda stretta non sono supportate al meglio dalle esistenti tecnologie wireless. Molti utilizzatori di reti wireless hanno tentato di risolvere problemi di connessione wireless mediante la topologia mesh di reti come la ZigBee. Il risultato è stato una battaglia persa poiché i link budgets di queste connessioni sono molto limitati a causa dell’alta velocità di trasmissione dati e della scarsa sensibilità del ricevitore. Alcune connessioni ZigBee hanno problemi nell’invio di dati poiché possono addirittura raggiungere solo 20-30 metri a causa della rapida perdita di potenza dal trasmettitore verso il ricevitore. Inoltre, gli utilizzatori hanno dovuto constatare la necessità di notevoli infrastrutture per la realizzazione di una affidabile tale rete. Invece di una topologia di rete mesh, molte tecnologie LPWAN utilizzano una topologia di rete a stella. Similarmente alla rete Wi-Fi, i punti terminali delle reti a stella sono connessi direttamente all’Access-Point. È possibile utilizzare un ripetitore per coprire i vuoti di copertura, il quale deve garantire, anche nelle più critiche applicazioni, una buona affidabilità in termini di latenza e copertura. [...]

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