L’efficienza energetica nelle tecnologie IoT

IoT

Nello stabilire la comunicazione tra i dispositivi, l'IoT espone a tante sfide ed è sempre più utile in molti settori come quello industriale. Uno degli obiettivi dell’IoT deve essere quello di cercare di migliorare l'efficacia energetica degli stessi dispositivi sviluppando metodi di conservazione dell'energia in grado di favorire la trasmissione e la comunicazione delle informazioni. Molto è stato fatto, ma altrettante opportunità sono ancora da cogliere.

Introduzione

Oggi sappiamo che l'IoT ha un impatto significativo in qualunque settore e contribuisce a ottimizzare processi, flussi di lavoro e migliorare la qualità della vita delle persone. Attraverso i sensori e i dispositivi IoT, tutto può essere tracciato e monitorato. Ciò è possibile perché i nodi sensori raccolgono continuamente dati, li elaborano e forniscono informazioni. Allo stesso tempo, la loro autonomia e conseguente risparmio energetico sta diventando sempre più un fattore determinante e complesso nel processo di realizzazione. Un numero enorme di dispositivi è connesso al web e questi sono limitati dal punto di vista energetico. L'IoT è sempre più pervasiva, la sinergia tra big data real time analytics e IoT sta cambiando interi settori, in primis quello industriale, e l'energia dovrebbe essere risparmiata a più livelli nei sistemi basati sull'IoT per aumentarne così l'efficacia e la durata. In questo articolo, cerchiamo di individuare i principi di progettazione, gli approcci e le soluzioni più significative legate in particolare alle reti di sensori IoT per ottenere maggiore efficienza energetica fino a parlare dell'utilizzo di algoritmi di rinforzo grazie al Deep Reinforcement Learning.

Efficienza energetica e IoT

Il termine efficienza energetica collegato ai sistemi IoT va a ricoprire diversi aspetti. I più comuni sono:

  • Energia per bit ricevuto correttamente: è l'energia spesa per trasportare un bit di informazioni dalla fonte alla destinazione
  • Energia per evento segnalato: è l'energia spesa per segnalare un evento
  • Ritardo/compromesso energetico: è la nozione di eventi urgenti e velocità nella segnalazione di tali eventi
  • Durata della rete: il tempo necessario per completare il compito

Energy by design

Il successo dei dispositivi IoT dipende sia dall'hardware che dal software. Quindi, la durata di entrambi deve essere regolata correttamente durante le fasi di prototipazione e implementazione. I dispositivi IoT sono difficili da aggiornare sia perché non è semplice sostituirli e sia perché lo stesso software all'interno dei dispositivi collegati molto spesso è difficile da aggiornare per motivi di sicurezza e di privacy. Ecco perché è fondamentale ottenere la soluzione migliore sin dall'inizio con una maggiore interazione hardware e software. I dispositivi IoT producono grandi quantità di dati e il loro utilizzo offre molte possibilità sia verso gli utenti (nell'IoT il concetto di fiducia ha grande importanza ed è legato soprattutto alla capacità di ridurre tempo, energia e stress d'uso), che verso processi e flussi dell'IoT. La progettazione in tutti gli aspetti dei dispositivi IoT è un compito impegnativo che include componenti diversi come sensori o attuatori, ma esistono dei principi teorici che possiamo definire inclusivi e da cui, oggi, non si deve più prescindere se si pensa all'importanza che la tecnologia assume nella vita dell'essere umano:

  • Concentrarsi sul valore
  • Assumere una visione olistica
  • Mettere la sicurezza al primo posto
  • Considerare il contesto
  • Costruire un marchio forte
  • Prototipazione precoce e frequente
  • Utilizzare i dati in modo responsabile

Wireless sensor network e conservazione dell'energia

Il nodo sensore non riceve e non invia dati ogni volta, ma ci sono stati di inattività in cui i nodi non comunicano. Questi periodi di inattività sono la ragione principale di consumo di energia nei nodi. Durante l'inattività, i nodi possono passare allo stato di sospensione in modo da richiedere meno energia. Le tecniche di gestione dell'attività del nodo regolano lo stato di trasmissione del nodo per ridurre il fabbisogno energetico. Pianificare lo stato di "sonno" del nodo vuol dire stabilire a priori quando è sospeso e quando invece è attivo. Ciò consente, come detto, di risparmiare energia negli intervalli di tempo di inattività. Contrariamente, la gestione del nodo può essere fatta anche "su richiesta" ovvero senza una precisa pianificazione. Il nodo è in stato attivo con alcune funzionalità in uso, quando avviene una attività di comunicazione/trasmissione, i nodi più vicini cambiano il loro stato in modalità attiva per consentire la trasmissione dei dati. La gestione dei nodi può prevedere anche una pianificazione delle attività per il rilevamento della copertura tra i nodi. Nella trasmissione dei dati, che consuma molta più energia rispetto alla loro stessa elaborazione, è importante sempre in ottica di risparmio, l'aggregazione dei dati. I dati provenienti da diverse fonti formano un unico pacchetto. Questo aiuta a ridurre la ridondanza e ridurre al minimo il numero di trasmissioni. 

[...]

ATTENZIONE: quello che hai appena letto è solo un estratto, l'Articolo Tecnico completo è composto da ben 1979 parole ed è riservato agli ABBONATI. Con l'Abbonamento avrai anche accesso a tutti gli altri Articoli Tecnici che potrai leggere in formato PDF per un anno. ABBONATI ORA, è semplice e sicuro.

Scarica subito una copia gratis

Scrivi un commento

Seguici anche sul tuo Social Network preferito!

Send this to a friend