Sfruttare NB-IoT e LoRaWAN per il monitoraggio e controllo dei consumi dei caloriferi

È ormai indispensabile prestare costante attenzione al tema della resilienza e della sostenibilità: il nostro pianeta è impegnato a combattere perenni sfide ambientali ormai da un decennio e diventa preminente focalizzarsi sul benessere delle persone e degli ecosistemi.

I governi di molti paesi, le aziende e le varie organizzazioni con grande impegno mirano a questo obiettivo, utilizzando la tecnologia IoT e le sue innovazioni che aprono nuove strade verso una migliore sostenibilità e verso la riduzione dei consumi delle risorse in vari campi di applicazione.

Ad esempio, la tecnologia NB-IoT, con le sue caratteristiche di basso costo, di bassa potenza e una copertura migliore rispetto al 2G di 20 dB , offre davvero notevoli vantaggi. Una tipica applicazione è la lettura da remoto dei contatori dei caloriferi, le cui prerogative fondamentali sono la durata della batteria, la larghezza di banda e i bassi costi operativi. Ecco in modo dettagliato quali sono le caratteristiche della tecnologia LPWAN, nello specifico NB-IoT (Narrowband Internet of Things) e LoRaWAN, i campi di applicazione e i vantaggi.

La tecnologia NB-IoT

Al giorno d’oggi sono molteplici le tecnologie utilizzate per il trasferimento dei dati, e tutte presentano punti di forza e mancanze. Ultimamente, si parla spesso di tecnologia NB-IoT (detta anche Cat-M2) che, nonostante le sue similitudini con la tecnologia Cat-M, tuttavia, utilizza la modulazione DSSS invece delle radio LTE. Quindi, NB-IoT non lavora nella banda LTE e, anche se, inizialmente la sua implementazione ha un costo iniziale più elevato, l’eliminazione di un gateway per trasferire i dati dai sensori al server principale (cosa che richiedono tutte le altre infrastrutture), abbassa in modo notevole i costi complessivi.

Sostanzialmente è una soluzione di trasferimento dati dedicata ad aree difficilmente accessibili: il vantaggio, tra gli altri, di una forte copertura di rete lo rende il sistema ideale per penetrare negli edifici, principalmente in aree con bassa copertura come ad esempio i parcheggi sotterranei. Inoltre, grazie alla lunga durata della batteria, i sensori non collegati alla rete elettrica sono operativi, con una sola ricarica, per almeno dieci anni.

In particolare, la tecnologia NB-IoT è applicabile in vari settori e potrebbe essere una soluzione ideale per la lettura automatica dei contatori e per rilevare i consumi dei caloriferi.

La tecnologia NB-IoT sembrerebbe quindi l’opzione migliore grazie alla sua capacità di raggiungere un grande numero di dispositivi, ma anche per l’infrastruttura meno complessa che consente un’implementazione più rapida e semplice. Allo stesso tempo, si è riscontrata una copertura del segnale senza eguali rispetto ad altre tecnologie e il basso consumo energetico consente una migliore autonomia dei sensori.

Quali sono i vantaggi della tecnologia NB-IoT?

Quali sono dunque in concreto i reali vantaggi della tecnologia NB-IoT?

• Copertura e connettività sempre presenti: l’elevata penetrazione rende la tecnologia NB-IoT la modalità di trasmissione ideale per essere utilizzata all’interno degli edifici, soprattutto nel caso in cui non sia possibile accedere all’infrastruttura della rete interna già esistente. Il segnale è infatti in grado di passare anche attraverso pareti di notevole spessore e nelle varie zone sotterranee: quindi un vantaggio enorme per i contatori intelligenti per l’elettricità, l’acqua o il gas.
• Basso consumo energetico: la tecnologia NB-IoT non necessita di un sistema operativo pesante come Linux o di eseguire numerose elaborazioni del segnale, e questo, rispetto ad altre tecnologie cellulari, la rende più efficiente dal punto di vista energetico.
• Basso costo dei dispositivi: poiché sono necessari dispositivi meno complessi, il loro costo si riduce notevolmente.
• Lunga durata della batteria: il ridotto consumo energetico consente alla tecnologia NB-IoT di supportare una lunga durata della batteria dei vari dispositivi.
• Sicurezza: la tecnologia NB-IoT ha molte similitudini con il 4G e comprende tutte le funzionalità di crittografia e autenticazione basate sulla SIM.

La tecnologia LoRaWAN

La tecnologia LoRaWAN è invece un protocollo di rete WAN a bassa potenza basato sulla tecnica di modulazione radio LoRa. In pratica, la tecnologia LoRaWAN collega i dispositivi alla rete in modalità wireless e gestisce la comunicazione tra i dispositivi end-node e i gateway di rete. L’utilizzo della tecnologia LoRaWAN nelle realtà industriali e nelle smart city è in crescita perché si tratta un protocollo conveniente di comunicazione bidirezionale a lungo raggio che presenta un consumo energetico molto basso: infatti i dispositivi hanno una durata di vita fino a dieci anni utilizzando solo una batteria di dimensioni molto ridotte, proprio come quelli che utilizzano la tecnologia NB-IoT.

Un terminale può connettersi a una rete con LoRaWAN con un’attivazione via etere (OTAA) in cui un dispositivo deve stabilire una chiave di rete e una chiave di sessione dell’applicazione per connettersi o, altrimenti, con un’attivazione tramite personalizzazione (ABP) in cui un dispositivo è codificato con le chiavi necessarie per comunicare con la rete, a discapito della sicurezza ma in modo più semplice.

I vantaggi della tecnologia LoRaWAN

Quali sono i vantaggi della tecnologia LoRaWAN?

• Lungo raggio di trasmissione: la tecnologia LoRaWAN ha un raggio di comunicazione fino a 15 km.
• Basso consumo energetico: la trasmissione e la ricezione dei dati utilizzano meno di 50 mA di corrente.
• Lunga durata della batteria: autonomia della batteria garantita fino a 10 anni.
• Comunicazione bidirezionale: questa tipologia di comunicazione consente l’utilizzo in varie aree.

L’implementazione delle tecnologie NB-IoT e LoRaWAN: l’esperienza di melita.io

Melita, un’azienda tra le più attente ai temi di ESG e sostenibilità, svolge sicuramente un ruolo da protagonista con il suo impegno in Europa e negli Stati Uniti nell’offrire soluzioni vantaggiose non solo per diversi settori industriali ma anche per l’ambiente. Ci preme citare, in particolare, due dei casi d’uso più emblematici nell’implementazione delle tecnologie NB-IoT e LoRaWAN.

Il primo riguarda l’utilizzo della tecnologia NB-IoT per quanto riguarda i contatori del gas per il riscaldamento. L’impiego della tecnologia NB-IoT per rilevare e monitorare i consumi dei caloriferi ha consentito il massimo risparmio sui costi per la sicurezza e, allo stesso tempo, ha garantito l’efficienza energetica in linea con le norme di legge. Grazie alla connessione ad una piattaforma intelligente, è stato possibile leggere da remoto e in tempo reale migliaia e migliaia di contatori e rilevare i consumi di migliaia di caloriferi in modo veloce, pratico e altamente efficiente.

Un altro esempio di utilizzo della tecnologia LoRaWAN è legato invece ai contatori d’acqua di una piccola città che, per adeguarsi a nuove normative, dovevano essere sostituiti in modo pressoché totale. La tecnologia LoRaWAN ha consentito di evitare gravosi impegni logistici ed economici. Il segnale radio è stato infatti in grado di raggiungere i dispositivi anche sotto terra, rispettando le norme vigenti e offrendo una soluzione efficiente, economica e concreta.

In questo caso, un portale web memorizzava e mostrava in chiaro i dati dei ripartitori collegati e un addetto doveva solo collegarsi alla piattaforma per rilevare i dati e trasmetterli all’utente finale.

Le tecnologie NB IoT e LoRaWAN in futuro potranno fornire soluzioni concrete, a basso costo e ad alta efficienza in vari campi, dalla logistica ai trasporti, dalle industrie alle città intelligenti. Chi ne trarrà maggiore beneficio dall’utilizzo sarà l’ambiente e, conseguentemente, il benessere e la qualità della nostra vita non potranno che migliorare.