IOT DAY:

L’internet of things, dalla programmazione del chip

all’automazione industriale

Moving from Internet 1.0 to Iot: le tecnologie IoT

Ing. Fabio Gatti

24 Febbraio 2017

24 Febbraio 2017

Presentazione relatore

Ing. Fabio Gatti

pag. 2

IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Fabio Gatti

Titoli: Laurea in Ing. delle Telecomunicazioni a/a 1996 Univ. Pisa

Esperienze professionali: Sw developer Italtel Network Engineer Vodafone Global Sw manager C-Map CTO Master spa R&D Engineer Finmeccanica

Campi di interesse: Protocolli di comunicazione Radiofrequenza Tecnologie Internet

RiferimentiEmail: f.gatti@email.it

: www.linkedin.com/in/fabiogatti1969

24 Febbraio 2017

Indice degli argomenti:

Internet 1.0

The Internet of Things

Esempi pratici

Tecnologie lower level

Tecnologie network level

Tecnologie application level

Cloud

Conclusioni

Q&A

Riferimenti

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

24 Febbraio 2017

Internet 1.0

Un po’ di storia

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

1969: collegamento dei primi computer su rete Arpanet

1991: il CERN annuncia la nascita del WWW

1996: il numero di host supera 10M unit

24 Febbraio 2017

Verso l’ Internet of Things

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

1999: il ricercatore Kevin Ashton coniò il nome per descrivere un sistema doveInternet viene connessa al mondo fisico tramite una rete di sensori distribuiti

24 Febbraio 2017

Internet of Things

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Un insieme di tecnologie che permettono di collegare a Internet qualunque tipo di apparato.

Tecnologie di rete Indirizzamento globale Computing devices a basso costo e a basso consumo energetico Miniaturizzazione Sensori Data Analytics Cloud computing

Lo scopo di questo tipo di soluzioni è sostanzialmente quello di monitorare e controllare e trasferire informazioni per poi svolgere azioni conseguenti.

24 Febbraio 2017

Internet of Things: device, gw, cloud

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

In uno schema architetturale (semplificato) possiamo individuare: Device (constrained / full cap) Gateway Cloud Servizi applicativi

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Una applicazione pratica, la Domotica

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Sensori distribuiti comunicanti con diversi protocolli Gw multiprotocollo connesso a Internet su fibra/xDsl Servizi accessibili tramite app

Un insieme di tecnologie che collaborano per fornire un Valore al cliente

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Una applicazione industriale

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Sensori distribuiti in linea di produzione comunicanti su diversi protocolli Gw multiprotocollo connesso a Internet/Rete interna su fibra/xDsl KPI accessibili in real time

Un insieme di tecnologie che collaborano per l’ automazione industriale

(Assembly line SGW corp - Shenzhen CHN)

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Tecnologie lower level

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Rete locale BLE Wi-Fi 802.15.4 ZigBee

Rete geografica LoraWan NB-IOT

Attenzione ai vincoli di progetto:CostoCoperturaConsumo energetico

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Internet of Things:

Tecnologie lower level: qualche dato

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

tipo esempio Pout Sensitivity Consumption Range Costo

BLE Microchip RN4677

+2 dBm -92dBm Deep powerdown: 0.348 mASt-By: 0.7 mATx :13 mA

1-10 m 10 eur

Wi-Fi ESP8266 +20dBm -91dBm Deep sleep: 10uATx:170 mA

10-50 m 5 eur

802.15.4 / Zigbee

ETRX357-LRS

+20dBm -106dBm Sleep: 1 uATx: 140mA

10-100 m 17 eur

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Tecnologie lower level: qualche dato

Ing. Fabio Gatti

pag. 12

IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

tipo esempio Pout Sensitivity

Consumption Range Costo

LoraWAN

LoRaMicrochip RN2483

+14 dBm

-148dBm Deep sleep: 1 uATx :38 mA

1-3 km (urbano)15 km (rurale)

30 eur

NB-IOT UbloxSARAN201

TBD -116dBm TBD TBD TBD

Verificare l’infrastruttura di rete !

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Tecnologie LoraWan: qualche dato

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Rete LoraWan Segnale Chirped-FM modulation Processing gain = increase sensitivity Protocollo adattivo ADR (Adaptive Data Rate)

(Copertura RM provider Unidata)

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Tecnologie Network Level

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Indirizzamento globale 6LowPAN IPv4 (esaurimento 3/2/2011) IPv6: space address > 3.4*10^38 6LowPAN

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Tecnologie Network Level

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Caratteristiche 6LowPAN Header compression Fragmentation / Reassembly

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Tecnologie Application Level

Ing. Fabio Gatti

pag. 16

IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Sono disponibili diverse soluzioni: http / Rest MQTT (MQ Telemetry Transport) COAP (Constrained Application Protocol)

Attenzione ai vincoli di progetto:ArchitetturaDispositivo constrained / full capNatting

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Internet of Things:

Confronto COAP vs. MQTT

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

COAP: http-like basato su UDP QOS (messaggi CON/NON) DTLS Client / Server Role -> NAT Adatto per la trasmissione diretta tra device

MQTT Pattern PUB/SUB Richiede Broker Basato su TCP SSL Messaggi LWT

Micro 8/16 bitDecine KB RAMAlimentazione a batteria

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Confronto COAP vs. MQTT

Ing. Fabio Gatti

pag. 18

IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Un sistema complesso puo’utilizzarepiu’ di un protocollo

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Cloud

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Esistono svariati servizi Cloud: Amazon AWS Microsoft Azure Google Things (ex Brillo) …

Attenzione ai requisiti di progetto:Data analyticsInterfacciamentoPricing

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Internet of Things:

Whole picture

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Proviamo a mettere insiemequanto abbiamo visto…

Device

Gateway («fog»)

Cloud

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Conclusioni

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Utilizzo di tecnologie esistenti

Ottimizzazione degli standard

Non esiste una tecnologia per tutti i business case

Attenzione ai vincoli di progetto

Consideriamo la sicurezza tra le specifiche di progetto

24 Febbraio 2017

Internet of Things:

Domande

Ing. Fabio Gatti

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IOT DAY:L’internet of things, dalla programmazione del chip all’automazione industriale

Giorno Mese Anno

Nome relatore

From the Internet of Computers to the Internet of Things

https://www.vs.inf.ethz.ch/publ/papers/Internet-of-things.pdf

LoRa vs LTE-M vs Sigfox

http://www.nickhunn.com/lora-vs-lte-m-vs-sigfox/

6LoWPAN: An Open IoT Networking Protocol

Stefan Schmidt

Il protocollo CoAP su sistemi WiFi a basso consumo

Marco Nicolosi

MQ Telemetry Transport (MQTT) Specification v3.1, IBM, Eurotech

Constrained Application Protocol (CoAP) draft-ietf-core-CoAP-18, June 28, 2013

Studio e Specificazione del Protocollo CoAP per Sistemi Embedded

Ing. Lia Deotto

MQTT & IoT protocols comparison

Ing. Paolo Patierno

pag. 23

Corso di aggiornamento per coordinatori della sicurezza - modulo V

Riferimenti