Connettività IP: l’automazione degli edifici

In un articolo precedente abbiamo parlato di come un "approccio IP" possa rendere più efficienti le reti aziendali, estendendo il tradizionale campo della connettività ad Internet o del Voip ad altre funzioni, come ad esempio la videosorveglianza. In questo articolo continueremo sul filone teorico dell’articolo precedente introducendo le attività possibili nel campo dell’automazione di ambienti.

Un’altra applicazione interessante dell’architettura IP è infatti l’integrazione delle reti di sensori wireless per l’automazione degli edifici allo scopo di migliorare l’efficienza energetica degli edifici e di rendere più salubri e confortevoli gli ambienti di lavoro. Le reti di sensori wireless hanno ottenuto grande attenzione negli ultimi anni. Grazie a questi sensori intelligenti connessi in rete, gli edifici sono ora in grado di misurare i parametri dell’ambiente circostante (come ad esempio la temperatura) e di regolare di conseguenza i consumi di energia risparmiano così nella bolletta elettrica.

Le macchine intelligenti connesse in rete in modalità wireless sono anche in grado di richiedere automaticamente gli interventi di manutenzione quando è necessario un aggiornamento o una riparazione. Uno standard per la connettività wireless che sta prendendo piede nel campo dell’automazione degli edifici è l’IEEE802.15.4 o ZigBee. ZigBee è un protocollo di rete caratterizzato da consumi molto bassi, concepito per applicazioni con requisiti di banda ridotta, a bassa potenza e ad alta scalabilità. Il protocollo ZigBee è stato impiegato con successo anche per gestire da remoto per via wireless una rete di stampanti.

L’applicazione delle tecnologie basate su IP alle reti di sensori wireless è stata presa in seria considerazione soprattutto negli ultimi due anni, grazie agli sforzi di standardizzazione compiuti dal working group 6LoWPAN dell’IETF (Internet Engineering Task Force). 6LoWPAN è l’acronimo di IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks e ha lo scopo di integrare il protocollo IPv6 e quindi della diffusissima architettura TCP/IP alle PAN (Personal Area Network). I promotori dell’uso del protocollo IP nelle reti di sensori hanno costituito lo scorso Settembre la IP for Smart Objects Alliance (IPSO), la quale ha definito uno standard per l’interoperatività per applicare il protocollo Ipv6 su reti basate sullo standard IEEE 802.15.4. Fra i 25 membri fondatori del consorzio IPSO figurano aziende come Cisco e Sun Microsystems.

Il protocollo IP offre l’opportunità di collegare i sensori e altre semplici reti direttamente ad internet, eliminando la necessità di gateway per la traduzione dei protocolli di rete. Tuttavia, per il corretto funzionamento di tali sistemi, sono necessari software ad hoc per adattare il protocollo Ipv6 ai requisiti di memoria e di consumi delle reti di sensori. La sfida per i membri del consorzio IPSO consiste nel riuscire a mettere a punto il protocollo IP in un dispositivo come un sensore, caratterizzato da un costo molto basso, al di sotto di 2 euro. Esistono tuttavia delle soluzioni software ottimizzate che realizzano il protocollo IP e richiedono appena 4 Kbyte di RAM e 32 Kbyte di flash.

Il neo-costituito consorzio IPSO prevede di rendere operativo un programma per l’interoperatività entro novembre, ed effettuerà inizialmente una serie di test per l’interoperatività su oltre dieci software stack di tipo 6LoWPAN presenti in commercio. Il consorzio analizzerà inoltre le estensioni per la sicurezza e per la localizzazione dei nodi della rete.

L’approccio IP e il protocollo Power over Ethernet

La tecnologia Power over Ethernet consente agli apparecchi connessi ad una rete IP, come telefoni, access point, videocamere per la sorveglianza, webcam, sistemi di controllo dell’ambiente e dell’illuminazione di ricevere sia l’alimentazione, sia i dati trasmessi attraverso i cavi esistenti di tipo Cat 5 e superiore, senza dover modificare l’infrastruttura Ethernet esistente e senza dover disporre di nuove prese elettriche. L’alimentazione di questi apparecchi è fornita direttamente dalla rete tramite switch Ethernet. La tecnologia elimina in questo modo i costi e i rischi legati all’aggiunta di nuovi cavi elettrici con la connessione di nuovi apparecchi alla rete IP.

La nuova versione dello standard, IEE802.3at, nota anche come PoE Plus, è in grado di alimentare più apparecchi attraverso lo standard PoE, fornendo una potenza di alimentazione di 60 W più che doppia rispetto alla generazione precedente.

La tecnologia PoE diventerà con ogni probabilità pervasiva nell’arco dei prossimi anni, dato che il costo legato all’aggiunta degli switch Ethernet per l’alimentazione è molto contenuto, e comunque molto inferiore rispetto all’aggiunta di nuovi cavi e prese elettriche. Nella sostanza, Power over Ethernet costituisce il primo standard veramente internazionale per la distribuzione dell’alimentazione attraverso le reti IP.