Dal campo industriale a quello biomedicale, è sempre più comune per un dispositivo elettronico la necessità di scambiare dati in modo wireless con altri oggetti e con il cloud.
Gli scenari applicativi sono innumerevoli: aggiornamento dei dispositivi sul campo, monitoraggio remoto delle condizioni ambientali, dei parametri vitali di un paziente, dei regimi di utilizzo di un dispositivo, controllo remoto di dispositivi ed apparati, ecc…
A seconda del campo di applicazione e dei vincoli di funzionamento, i principali fattori da tenere in considerazione nella progettazione di una soluzione IoT sono i seguenti:
- Data Rate: definire la quantità di dati è il primo elemento da considerare per la scelta della giusta tecnologia wireless. Le tecnologie operanti nella banda 2.4 GHz (Bluetooth Low Energie e IEEE 802.15.4) offrono Data Rate più spinti rispetto quelli operanti nella banda Sub-1-GHz.
- Range: la distanza tra i dispositivi e se l’applicazione funzionerà in ambiente outdoor/indoor sono parametri di scelta fondamentale. Un altro aspetto da considerare è la capacità di penetrazione del segnale attraverso gli ostacoli. Da questo punto di vista, le tecnologie Sub-1-GHz possono offrire prestazioni migliori rispetto a quelle a 2.4 GHz.
- Power Consumption: una larga parte dei dispositivi è alimentato a batteria, quindi necessita di un utilizzo estremamente ottimizzato dell’energia. Non solo in fase di progettazione HW, ma anche in fase di sviluppo del SW, si devono sfruttare al meglio le modalità di Low Power Management per massimizzare i tempi di vita della batteria.
Altro aspetto da considerare in tema di consumi è il numero di core computazionali da utilizzare e la relativa allocazione dei task. Spesso una soluzione multicore, abbinata ad adeguata gestione dei low power mode sui vari core, è più vantaggiosa di una single core. Ad esempio, un core può essere allocato alla gestione della comunicazione radio, un secondo core all’edge computing. - Antenna: è comune avere vincoli stringenti sulla dimensione dell’oggetto che si deve sviluppare. Infatti, area, costo e performance sono i fattori principali da considerare nella scelta tra le principali tipologie di antenne: PCB, wire, chip.
- Accesso al cloud: con le più recenti tecnologie disponibili, come Nb-IoT o LTE-M, è possibile accedere al cloud direttamente da un nodo IoT, mantenendo basso il costo della BOM ed il Power Consumption. In alternativa deve essere valutato l’utilizzo di gateway a cui accedere localmente (BT, Wi-Fi) o tramite tecnologie a lungo raggio (ad es. LoRa).
- Security: di fondamentale importanza è l’implementazione in ogni nodo IoT del supporto per una comunicazione sicura con il cloud e contro ogni tipo di contraffazione. Ciò richiede specifiche soluzioni hardware, che comprendano accelerazioni per gli algoritmi di crittografia, immagazzinamento sicuro di chiavi e certificati, contatori monotonici, generatori di numeri casuali, boot sicuro e decrittazione run-time del firmware. Stante l’adeguatezza dell’hardware, anche il firmware deve implementare tutte le procedure di security allo stato dell’arte, evitando tassativamente soluzioni deprecate o prive di validazione scientifica.
MediCon Ingegneria è in grado di gestire la progettazione dei dispositivi wireless scegliendo la tecnologia più opportuna attraverso avanzate metodologie di simulazione, una progettazione HW/SW con componenti innovativi e metodologie allo stato dell’arte.
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Voci correlate:
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- Implementare l’IoT – Time Division Multiple Access
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