Sono 12 i protocolli standard IoT più utilizzati.
Ogni protocollo ha le sue caratteristiche e, per questo, occorre scegliere quello giusto a seconda della distribuzione, del dispositivo e dell’alimentazione e sicurezza richiesti.
I dispositivi IoT dominano la rete internet con un volume di connessioni maggiore rispetto a quelli non IoT.
Secondo la società di ricerche di mercato IoT Analytics , nel 2020 c’erano 11,7 miliardi di connessioni IoT contro 10 miliardi di connessioni non IoT (come smartphone e computer) . E i ricercatori hanno stimato che il numero di connessioni IoT aumenterà a 30,9 miliardi entro il 2025.
Perché i protocolli IoT sono importanti?
Grazie a questi protocolli i dati dei dispositivi IoT viaggiano attraverso la rete fino a destinazione. Tra il dispositivo e il server finale spesso è necessario convertire i dati lungo la catena OSI per rendere comprensibili ed utilizzabili queste informazioni ai diversi livelli.
I protocolli IoT sono quindi fondamentali per l’esistenza dell’IoT quanto i dispositivi stessi.
I protocolli non sono tutti uguali. Non tutti i protocolli sono adatti ad ogni circostanza.
Quanti protocolli ci sono nell’IoT?
Sono disponibili più protocolli IoT, ognuno dei quali offre determinate funzionalità o combinazioni di funzionalità che lo rendono preferibile rispetto ad altre opzioni per implementazioni IoT specifiche.
Ciascun protocollo IoT consente la comunicazione da dispositivo a dispositivo, da dispositivo a gateway o da dispositivo a cloud/data center o combinazioni di tali comunicazioni.
Fattori come la posizione geografica, il consumo energetico, le barriere fisiche e il costo determinano la scelta del protocollo ottimale.
Una premessa sui diversi livelli dell’architettura IoT
I sistemi di rete sono costruiti come una pila di tecnologie; questi sono spesso visualizzati in un modello di riferimento, che viene utilizzato per rappresentare il modo in cui i dati viaggiano attraverso questi livelli.
Il più noto è il modello Open Systems Interconnection (OSI) , che elenca sette livelli. Dal basso verso l’alto, i livelli sono i seguenti:
Bluetooth e wireless ad esempio supportano la comunicazione ai livelli più bassi, mentre Data Distribution Service (DDS) e MQTT funzionano nel livello dell’applicazione.
Protocolli più comuni
1. AMQP
Abbreviazione di Advanced Message Queuing Protocol, AMQP è un protocollo standard aperto utilizzato per middleware più orientato ai messaggi. In quanto tale, consente l’interoperabilità della messaggistica tra i sistemi, indipendentemente dai broker di messaggi o dalle piattaforme utilizzate.
Vantaggi
Offre sicurezza e interoperabilità, nonché affidabilità, anche a distanza o su reti scadenti. Supporta le comunicazioni, anche quando i sistemi non sono disponibili contemporaneamente.
2. Bluetooth e BLE
Bluetooth è una tecnologia wireless a corto raggio che utilizza onde radio a lunghezza d’onda corta e frequenza ultraelevata. È diventato un importante abilitatore di dispositivi wireless e connessi.
Vantaggi
Connettività a bassa potenza e a basso raggio.
Bluetooth Low Energy , noto come Bluetooth LE o BLE, che è una nuova versione ottimizzata per le connessioni IoT.
Vantaggi
BLE consuma meno energia rispetto al Bluetooth standard.
3. Cellulare
È una delle migliori opzioni per implementazioni in cui le comunicazioni necessitano di distanze maggiori. Gli standard 2G e 3G vengano gradualmente eliminati, in favore di nuovi standard ad alta velocità, come 4G/LTE e 5G. Costi e consumi energetici sono tra i più elevati.
Vantaggi
La rete cellulare fornisce un’elevata larghezza di banda e una comunicazione affidabile. È in grado di inviare elevate quantità di dati.
4. CoAP
CoAP, Constrained Application Protocol, è stato progettato per funzionare con i sistemi IoT basati su HTTP.
CoAP si basa sul protocollo User Datagram per stabilire comunicazioni sicure e consentire la trasmissione di dati tra più punti. L’utilizzo principale è per applicazioni machine-to-machine ( M2M ).
Vantaggi
CoAP consente ai dispositivi un ambiente IoT, anche con bassa larghezza di banda, bassa disponibilità e/o dispositivi a basso consumo energetico.
5. DDS
Servizio di distribuzione dei dati per i sistemi in tempo reale. DDS (Data Distribution Service) è un protocollo middleware e uno standard API per la connettività, integra i componenti in un sistema con connettività dati a bassa latenza, affidabilità estrema e un’architettura scalabile.
Vantaggi
Consente lo scambio di dati in tempo reale ad alte prestazioni e altamente scalabile utilizzando un modello di pubblicazione-sottoscrizione.
6. LoRa e LoRaWAN
LoRa (Lungo Raggio), è una tecnologia wireless non cellulare che offre la capacità di comunicazione a lungo raggio. È una tecnologia proprietaria.
LoRaWAN , è un protocollo aperto basato su cloud che consente ai dispositivi IoT di comunicare in LoRa.
Vantaggi
È a basso consumo con trasmissione dati sicura per applicazioni M2M e implementazioni IoT.
7. LWM2M
Lightweight M2M è un protocollo di gestione dei dispositivi progettato per le reti di sensori e le esigenze di un ambiente M2M. Questo protocollo di comunicazione è stato progettato specificamente per la gestione remota dei dispositivi e la telemetria in ambienti IoT e altre applicazioni M2M; in quanto tale, è una buona opzione per dispositivi a bassa potenza con capacità di elaborazione e archiviazione limitate.
8. MQTT
Message Queuing Telemetry Transport, elimina la coda di messaggi. Con un’architettura di pubblicazione-abbonamento, il suo semplice protocollo di messaggistica funziona con dispositivi vincolati e consente la comunicazione tra più dispositivi.
Vantaggi
Funziona in situazioni di larghezza di banda ridotta su reti inaffidabili.
MQTT, nato come protocollo proprietario, è ora il protocollo open source leader per la connessione di dispositivi IoT e IoT industriali .
9. Wi-Fi
Offre un trasferimento dati veloce ed è in grado di elaborare grandi quantità di dati. Il consumo energetico è alto, ha una bassa portabilità e scalabilità.
Vantaggi
È particolarmente adatto in ambienti LAN, con distanze da breve a medio raggio.
10. XMPP
Extensible Messaging and Presence Protocol permette la comunicazione in tempo reale. Utilizzato per la comunicazione M2M in middleware leggero e per l’instradamento di dati XML.
Vantaggi
Supporta lo scambio in tempo reale di dati strutturati ma estensibili tra più entità su una rete. È un protocollo open source.
11. Zigbee
È un protocollo di rete mesh progettato per applicazioni di automazione domestica e di edifici. Ha una portata più lunga rispetto a BLE ma ha una velocità dati inferiore.
Vantaggi
È un protocollo a corto raggio e a bassa potenza. può estendere la comunicazione su più dispositivi.
12. Onda Z
Z-Wave è un protocollo di comunicazione di rete mesh wireless basato sulla tecnologia a radiofrequenza a bassa potenza.
Vantaggi
Consente ai dispositivi intelligenti di comunicare con la crittografia, fornendo un buon livello di sicurezza.
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