INTERNET OF THINGS: STANDARD E TREND TECNOLOGICI - GRUPPO TELECOM ITALIA IOT ED IL MONDO IPERCONNESSO: OPPORTUNITÀ E MINACCE PALERMO, 28 MAGGIO ...
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GRUPPO TELECOM ITALIA IoT ed il mondo iperconnesso: Opportunità e Minacce Palermo, 28 maggio 2016 Internet of Things: Standard e Trend Tecnologici Sandro Dionisi Technology – Global Advisory Services
Agenda
origine e definizione dell’IoT
soluzioni architetturali
standard di connettività degli oggetti
soluzioni di accesso radio
interoperabilità tra piattaforme
conclusioni
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 2
L’origine dell’IoT
Kevin ASHTON 1997: apre la strada all’uso del RFID
nella gestione della supply chain
«What if I took the radio
microchip out of the credit
card and stuck it in my
lipstick? Could I then know
1999: conia per primo il termine
what was on the shelf if I
had the shelf talk to the «Internet of Things»
lipstick?»
…che ha poi assunto significati sempre più estesi
… genero in un anno produco
100 GB di 7 000 litri di latte e ho più di
informazioni … 200 MB di dati 100.000…..
al minuto followers !
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 3
Con il termine IoT si intende…..
Una rete di elementi Forma di comunicazione dati che
(ciascuno con sensori coinvolge una o più entità senza
integrati ) connessi necessariamente bisogno di
ad Internet interazione umana
Machine-to-Machine
(M2M) è la comunicazione
tra due o più entità che
Rete world-wide di oggetti non hanno bisogno
interconnessi indirizzabili necessariamente di un
in modo univoco, basata intervento umano diretto.
su protocolli di I servizi M2M hanno
comunicazione standard obiettivo di automatizzare
i processi decisionali e di
comunicazione
Infrastruttura globale per la società
dell'informazione, che abilita servizi avanzati
grazie all’interconnessione degli «oggetti»
fisici e virtuali sulla base di soluzioni ICT
(esistenti e evolutive) interoperabili
Descrive l’IoT come un “ubiquitous network”
che è “available anywhere, anytime, by
anything and anyone”
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 4
Internet of things:
Una definizione più esaustiva «A proposed development of the internet
in which everyday objects have network
connectivity, allowing them to send and
receive data»
IERC (IoT European Research Cluster): August 2013
«Una infrastruttura di rete globale e dinamica con capacità di autoconfigurazione basata su
protocolli di comunicazione standard e interoperabili nei quali le «cose» fisiche e virtuali
hanno identità, attributi fisici e una «personalità» virtuale, utilizzano interfacce intelligenti e
sono perfettamente integrati nella Rete»
A dynamic global network have identity, physical
infrastructure attributes, and virtual
“personalities”
with self configuring use intelligent interfaces
capabilities
Based on standard and and are seamlessly
interoperable integrated
communication protocols
where physical and virtual into the information
“things” metwork
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 5
Internet of Things o Internet of Everything
Things
Physical devices
and objects connected
to the Internet and each
other for intelligent
decision making
People Internet Data
Connecting people in of Converting data into
more relevant intelligence to make better
valuable ways Things
Everything
Process
Delivering the right
information to the right
person (or machine )
at the right time
Rete di collegamento tra Persone, Oggetti, Dati e Processi
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 6
La convergenza di tecnologie moltiplica le applicazioni
SOCIAL MOBILE CLOUD BIG DATA
1011000
1110010
0011000
50 Mdi oggetti connessi al 2020
……ma curando gli aspetti di sicurezza e privacy ….
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 7
L’architettura
Network Cloud & Data Center
Infrastructure Infrastructure
Devices Network & Cloud
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 8
L’architettura
Network Cloud & Data Center
Infrastructure Infrastructure
Devices Gateway Network & Cloud
IoT: Standard e Trend Tecnologici
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L’architettura
Smart City Smart Home Smart Health
Smart Transport Smart Energy Smart Industry
Application IoT
Layer Applications
Service & Application
Support Layer
Capabilities
Management
Generic Support Specific Support
Capabilities
Security
Capabilities Capabilities
Network Networking Capabilities
Layer
Transport Capabilities
Device Device Gateway
Layer Capabilities Capabilities
Modello Architetturale ITU-T
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 10Molte soluzioni per la connettività degli oggetti….
WAN
GPRS
MAN
LAN
Nota: ZigBee, 6LoWPAN, WirelessHART utilizzano lo standard
IEEE 802.15.4 per il livello fisico e MAC
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 11Con caratteristiche diverse….
Reti Cellulari tradizionali LPWA (*)
Consumi energetici alti Consumi ridotti
GPRS
Impiego anche in combinazione con Low Power
Collegamenti a media-lunga distanza
Mesh Lan e WBus tra dispositivi di 2 livello
Basse capacità (tip. < ~ 100 kbit/s)
(concentratori) e centri di controllo
Esempi: Smart Metering, Smart Car,
Smart Logistics, traporti pubblici
Wireless Bus Power Line
Consumi energetici contenuti Per il mondo residenziale e per la rete di media
Medie distanze, in modo da ridurre il e alta tensione con diversa distanza massima di
numero di concentratori necessari. comunicazione e di bitrate supportato
Esempi: Smart Metering non elettrico Esempi: Smart Metering elettrico
Low Power Mesh Network PAN
Nodi auto-configuranti a basso consumo Comunicazione a corto raggio
Applicazioni per reti PAN e LAN Bande di comunicazione molto
Esempi: monit. ambientale, e-health, parcheggi, strette
illuminazione pubblica in competizione con Esempi: domotica, e-health,
Power Line fitness, servizi turistici.
IoT: Standard e Trend Tecnologici
(*) LPWA = Low Power Wide Area networks 12
Sandro Dionisi, Global Advisory ServicesAlcuni esempi
Confronto delle soluzioni di accesso radio
PAN LAN MAN WAN
100
Wi Fi
10 Reti
Capacità [Mbit/s]
Cellulari
tradizionali
Wi Fi HaLow
1 (2017?)
Bluetooth Smart
ZigBee
NFC
0,1 RFID
W MBus
Z Wave
0,01
LoRa
KNX
100 bit/s Sigfox
1 10 100 1000 IoT: Standard e Trend Tecnologici
13
Distanza [m] Sandro Dionisi, Global Advisory ServicesPrevisioni di mercato per le diverse soluzioni di connettività
35
Numero Device
30 M2M [Mdi]
25
20 Serie 1
15 Serie 2
Fixed and Short Range
10 Serie 3
5 LPWA
Cellular
0
1 2016
2015 2 2017
3 4
2018 5 2020
2019 6 7
2021 8 2023
2022 9 2024
10 2025
11
Source: Machina Research, May 2015
• gran parte delle connessione saranno via collegamenti fissi o a corto raggio
• molte connessioni (al 2025 circa 7 Mdi) sono previste tramite rete mobile o soluzioni
LPWA
Si può cogliere con le reti mobili anche la porzione di mercato LPWA?
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 14Vantaggi delle soluzioni basate su reti cellulari
Estensione
globale QoS
Ecosistema TCO Scalabilità
Flessibilità Sicurezza
Source: Ericsson
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 15Use case diversi hanno …. requisiti diversi
Sicurezza
Trasporti e Logistica Imprese pubbliche Protezione beni e persone
Gestione flotte Smart metering Device to device, 3D – Droni
Tracciamento merci Capillary network Cont. Territorio (terremoti/inondazioni)
Automotive Imprese
Agricoltura Smart City V2I, V2V, V2P, V2C Pubbliche
Monitoraggio Smart bike Car entertain. Smart grid
agricoltura Smart ligthing SDC automation
bestiame Sensori Video
parcheggio Mission
Massive sorveglianza
critical
Ambiente IoT Smart
Monit. Industria IoT Medicina
Building
Ambientale Rilev. fumo Controllo Chirurgia
(clima, acqua, Sist. allarme remoto remotizzata
aria, rumore,…) Domotica Automaz. fabbrica E-health: life critical
Collaborative robots Sensori biomedicali
Industria Persone Interazione uomo-oggetti
Monitoraggio e Sensori indossabili Immersive augmented reality
controllo processi Localizz. bambini/animali Immersive gaming
Vending machine Monitoraggio medico Tactile internet
Source Ericsson rielaborata
basso costo alta disponibilità
basso consumo Low Power Reti mobili alta affidabilità
bassa capacità solutions 2G, 3G, 4G, … bassa latenza
elevato numero di apparati alta capacità
Titolo della Relazione
Nome del Relatore, Nome Struttura 16Soluzioni cellulari per LPWA: gli aspetti da migliorare
Estensione Copertura
Massive
Costo del Device
IoT
Durata Batteria
Scalabilità
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 17Soluzioni cellulari per LPWA: le proposte
Soluzione IoT
EC-GSM globale per tutti
i mercati GSM
Massive Applicazioni IoT
IoT NB-IoT con bitrate
ultra-bassa
Ampia gamma
LTE-M di applicazioni
IoT
EC-GSM = Extended Coverage GSM
NB-IoT = NarrowBand IoT
LTE-M = LTE M2M anche definito come eMTC (enhanced Machine Type Communication)
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 18Soluzioni cellulari per LPWA: le azioni migliorative
Estensione Copertura
+15dB (LTE-M); +20dB (EC-GSM); +20dB (NB-IoT)
Massive Costo del Device
IoT
10÷25$ (LTE-M);Soluzioni cellulari per LPWA: le 3 soluzioni
ecosistema banda capacità fino a
GSM 200kHz/canale ~ 240 kbit/s
EC-GSM banda tipica (bit rate bidirez.
2,4 MHz min 160 bit/s)
GSM 200 kHz stand-alone
scalabile fino banda capacità fino a
180 kHz
a capacità 180 kHz ~ 250 kbit/s guard band
NB-IoT molto basse (bit rate bidirez. LTE LTE
min 160 bit/s)
180 kHz
in band
Evoluzione LTE
verso il 5G
NB-IoT deployment
soluzione LTE banda capacità fino a
per low power 1,4 MHz 1 Mps
LTE-M BB IoT
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 20Soluzioni cellulari per LPWA: un portafoglio completo
Costo / Capacità
Device
< 25$ 10 Mbit/s
LTE CAT-1 Processi
Industriali
< 10$ 1 Mbit/s
LTE-M
Smart Localizzazione
Grid bambini/animali
< 5$ 10s kbit/s Monitoraggio Gestione
NB-IOT ambientale flotte
Smart City Smart metering
Illuminazione Smart building
Gestione rifiuti Smart home
100 bit/s LPWA bande non licenziate
10 km Copertura
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 21Interoperabilità tra piattaforme IoT
Edificio Energia Sicurezza Edificio Energia Sicurezza
One M2M Platforms/Clients
Infrast. ICT Infrast. ICT Infrast. ICT oneM2M
esistente esistente esistente convergent
Interworking convergente
interworking
OneM2M
Device Device Device Device Device Device
specifici specifici specifici M2M M2M M2M
Frammentazione delle soluzioni, intra- ad Interoperabilità a livello di protocolli e
inter-dominio semantica dei dati
Uso di tecnologie specifiche anche quando Interazione seamless fra applicazioni e
non opportuno device eterogenei
225G abilita gli use case più sfidanti per l’IoT
BB ad alta velocità BB experience ovunque
Emergenza e sicurezza Massive IoT (>200.000 a km2)
Bassissima latenza (< 1ms) Affidabilità al 99,999%
Accessi Ultra BB
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 23Conclusioni (1/3)
• Mercato in forte espansione:
$70.0
Revenue for IoT Subsystems (IC Insights)
Tutti gli analisti concordato sulla rapida crescita di $60.0 Connected Homes
oggetti connessi (@2020 da 25 a 50 Mdi oggetti). $50.0
Connected Vehicles
Wearable Systems
Worldwide Revenue [$B]
Nel 2015 60 B$ (fonte IC Insights) a livello mondiale $40.0
e circa 2 Mdi€ (fonte Osservatorio IoT PoliMI) a $30.0
livello Italia con +30% rispetto 2014.
$20.0
Cisco prevede, per il periodo 2013-2022, un valore di Connected Cities
mercato mondiale pari a 19 T$ (mercato diretto + $10.0
nuovi lavori originati o risparmi procurati da IoT, ….) $ 0.0
2012 2013 2014 2015F
• IoT = Cloud + Big Data + Analytics
La combinazione dell’IoT, dei social media e dei servizi (anche) di terze Parti darà
ulteriore slancio alle applicazioni e produrrà un flusso di dati senza precedenti da
trattare in real time o near real time
Il cloud computing, lo storage e la capacità di calcolo scalabili e on demand, così come
l’attivazione di meccanismi di cyber security saranno elementi essenziali per l’offerta, in
particolare, al mercato business
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 24Conclusioni (2/3)
• La connettività cellulare
Tra le diverse soluzioni di connessione degli oggetti, in prima fila c’è la rete
radiomobile per alcune sue caratteristiche fondamentali:
• opera per standard globali e ha sistemi
di interconnessione tecnica e
commerciale tra i diversi operatori che
consentono di avere una copertura Smart Transportation
planetaria
• ha caratteristiche di scalabilità e Industry 4.0 e Health care
flessibilità per servire in modo efficiente
applicazioni con esigenze di traffico
diverse
• dispone di standard elevati per la Smart City Smart Home
qualità del servizio, la sicurezza e la
privacy dei dati
La varierà delle applicazioni IoT richiede, però, l’evoluzione delle soluzioni
radiomobili, così da sfruttare al massimo le opportunità di un mercato in
espansione e abilitare nuovi «use case»
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 25Conclusioni (3/3)
• Many standards no standard?
Molte sono le soluzioni (standard o «de facto» standard) esistenti o in corso
di definizione, con rischio di eccessivo frazionamento del mercato e di
innalzamento dei costi operativi
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 26Conclusioni (3/3)
• Many standards no standard?
Molte sono le soluzioni (standard o «de facto» standard) esistenti o in corso
di definizione, con rischio di eccessivo frazionamento del mercato e di
innalzamento dei costi operativi
• ogni soluzione ha caratteristiche diverse ed il mercato sceglierà le migliori
• per abilitare e potenziare l’ Internet of Things la priorità non è tanto avere un unico
standard di connettività, quanto garantire l’interoperabilità tra le applicazioni
• sono state avviate, in tal senso, (diverse!) iniziative:
IoT: Standard e Trend Tecnologici
Sandro Dionisi, Global Advisory Services 27….tutto per migliorare la nostra vita!
Indossi questo sensore Wow! Non sapevo che L’impiegato 179
così il Direttore potrà aveste così a cuore la non ha il respiro
controllare la sua mia salute. affannoso.
salute durante tutto Presto, diamogli un
il giorno. Certamente! po’ di lavoro in più!
28Grazie
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