In questo articolo parleremo delle tecnologie di comunicazione wireless. Quando si parla di comunicazione wireless nell’ambito dell’Internet delle cose, credo che la maggior parte delle persone ne abbia già familiarità, ad esempio con tecnologie come 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth e altre tecnologie comunemente utilizzate nella vita quotidiana. La tecnologia di comunicazione wireless è ampiamente utilizzata nelle case intelligenti, nei trasporti intelligenti e in altri settori. Approfondiamo la tecnologia di comunicazione in rete wireless. Per prima cosa presenteremo due tipi di metodi di comunicazione wireless: la comunicazione mobile cellulare a lunga distanza e la comunicazione wireless a breve distanza.
A lungo raggio – comunicazioni mobili via rete cellulare
Il primo tipo di tecnologia di comunicazione wireless è la comunicazione mobile cellulare, che solitamente si riferisce a quelle che comunemente chiamiamo tecnologie di comunicazione 2G, 3G e 4G. Attualmente, la maggior parte dei dispositivi terminali dell’Internet delle Cose utilizza il metodo di comunicazione GPRS, spesso denominato 2G. Una delle tecnologie utilizzate, ad esempio per l’accesso alla rete di molte biciclette in condivisione e per l’accesso alla rete dei terminali POS, è proprio il GPRS. (Le tecnologie per le lunghe distanze non si limitano al 2G, al 3G e al 4G; parleremo delle altre più avanti)
Tecnologia di comunicazione wireless a corto raggio
La seconda categoria comprende i metodi di comunicazione wireless a breve raggio, quali Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave, ecc. Per prima cosa, parliamo del Bluetooth.
(1) Bluetooth
Il Bluetooth è uno standard di tecnologia di comunicazione digitale wireless a corto raggio e ad alta capacità. Creato dal colosso delle telecomunicazioni Ericsson come alternativa alle linee dati RS232, il Bluetooth consente la comunicazione a breve distanza tra dispositivi fissi e mobili, nonché la creazione di reti personali (PAN). L'interazione dei dati utilizza principalmente onde radio nella banda ISM compresa tra 2,4 e 2,48 GHz, con una velocità massima di trasmissione dati di 1 Mbps e una distanza massima di trasmissione compresa tra 10 cm e 10 metri (la distanza di trasmissione può raggiungere i 100 metri aumentando la potenza di trasmissione).
Tra le applicazioni più comuni del Bluetooth figurano, oltre ai telefoni cellulari, auricolari Bluetooth, altoparlanti, dispositivi indossabili intelligenti ed elettrodomestici, tutti collegati tramite la rete Bluetooth. La comunicazione Bluetooth è caratterizzata da velocità elevata, basso consumo energetico e elevata sicurezza. Tuttavia, presenta anche alcuni svantaggi: la rete Bluetooth, infatti, ha pochi nodi e non è adatta al controllo multipunto.
(2) Wi-Fi
La seconda cosa da presentare è il Wi-Fi. Il Wi-Fi è noto a tutti. Si tratta di una tecnologia che consente ai dispositivi elettronici di connettersi a una rete locale wireless (WLAN). Di solito utilizza la banda di frequenza radio ISM a 2,4 GHz (UHF) o a 5 GHz (SHF). La connessione a una LAN wireless è solitamente protetta da password, ma può anche essere aperta. Quando è aperta, qualsiasi dispositivo che si trovi nel raggio d’azione della WLAN può connettersi. Il Wi-Fi svolge un ruolo importante nella nostra vita. PC personali, telefoni cellulari e molti altri terminali possono connettersi tramite Wi-Fi. Il Wi-Fi offre un’ampia copertura e una velocità di trasmissione dati elevata, ma la sicurezza della trasmissione Wi-Fi non è ottimale, la stabilità è scarsa e il consumo energetico è leggermente elevato.
(3) ZigBee
Ma cos’è la tecnologia ZigBee? Tra le tecnologie di comunicazione wireless a breve raggio, ZigBee è una delle più diffuse nell’ambito dell’Internet delle cose. ZigBee è un protocollo per reti locali a basso consumo energetico basato sullo standard IEEE 802.15.4. ZigBee si differenzia dalle comunicazioni mobili cellulari in quanto è ampiamente utilizzato nell’industria e nel settore della domotica; ZigBee presenta caratteristiche quali maggiore semplicità, facilità d’uso, affidabilità operativa e basso costo.
Le reti di comunicazione mobile sono progettate principalmente per le comunicazioni vocali. Il valore di ciascuna stazione base supera generalmente il milione di yuan, mentre quello di una “stazione base” ZigBee è inferiore a 1.000 yuan. Ogni nodo di rete può essere utilizzato non solo come oggetto di monitoraggio, ma anche come nodo di rete a cui è collegato. I sensori raccolgono e monitorano direttamente i dati e possono anche trasferire automaticamente i dati trasmessi dai nodi di rete identificati.
In molte applicazioni IoT, ZigBee viene utilizzato per la comunicazione. In alcuni terminali di elettrodomestici funzionali, comprese alcune soluzioni IoT integrate tramite gateway, ZigBee viene utilizzato nella comunicazione in downlink. La tecnologia ZigBee è una tecnologia di comunicazione wireless a breve raggio e bassa velocità, caratterizzata da breve portata, bassa complessità, auto-organizzazione, basso consumo energetico e bassa velocità di trasmissione dati.
Sebbene ZigBee possa raggiungere centinaia di metri in ambienti aperti punto-punto, in alcuni scenari applicativi, come quelli relativi ai parcheggi intelligenti, quando un oggetto di grandi dimensioni come un’auto blocca il segnale, l’attenuazione del segnale risulta molto marcata e la compatibilità tra i diversi chip ZigBee è scarsa. La rete ZigBee è più flessibile ma più difficile da gestire.
(4) Z-Wave
Z-Wave è una tecnologia di comunicazione wireless a breve raggio emergente, basata sulle radiofrequenze, a basso costo, a basso consumo energetico e ad alta affidabilità. Z-Wave è una specifica di rete wireless promossa dall’azienda danese Zensys. La Z-Wave Alliance: i membri sono tutti produttori che dispongono già di prodotti sul mercato nel settore della domotica. L’alleanza conta già più di 160 aziende di fama internazionale, che coprono praticamente tutti i paesi e le regioni del mondo.
La tecnologia Z-Wave è progettata per applicazioni di controllo in ambito residenziale, illuminotecnico e commerciale, nonché per la lettura di dati di stato quali la lettura dei contatori, il controllo dell’illuminazione e degli elettrodomestici, il controllo degli accessi, il rilevamento di effrazioni e incendi, ecc. Il raggio di copertura effettivo dei segnali Z-Wave è di 30 m in ambienti interni e può superare i 100 m in ambienti esterni, rendendola adatta ad applicazioni a banda stretta.
Il vantaggio della comunicazione Z-Wave è che la struttura della rete Z-Wave è semplice, con un basso consumo energetico, costi contenuti e un’elevata affidabilità. Lo svantaggio è che la velocità è bassa e lo standard non è aperto. Il chip è disponibile esclusivamente presso Sigma Designs, l’unico fornitore.
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