HART: Il pioniere degli ibridi

Il protocollo Highway Adressable Remote Transducer (HART) è emerso negli anni '80 come ponte tra comunicazione analogica e digitale.

• Principio di funzionamento: HART sovrappone un segnale digitale (frequency shift keying) al tradizionale circuito di corrente analogica da 4 ‰ 20 mA.
• Caratteristiche chiave:
• Comunicazione bidirezionale
• Diagnostica e configurazione del dispositivo
• Compatibilità con sistemi legacy

Vantaggi

• Integrazione senza soluzione di continuità con le infrastrutture analogiche esistenti
• Affidabile e ben compreso
• Sostenuto da un vasto ecosistema di dispositivi sul campo

Limitazioni

• Larghezza di banda e velocità dei dati limitate
• Richiede un cablaggio fisico
• Non veramente wireless, anche se WirelessHART ha successivamente esteso le sue capacità

WirelessHART: un passo verso la mobilità

WirelessHART si basa sulla base di HART, introducendo reti mesh e nodi wireless.

• Architettura: I dispositivi formano una rete a maglia auto-riparabile, comunicando tramite IEEE 802.15.4 radio.
• Sicurezza: La crittografia AES-128 e i protocolli di gestione della rete garantiscono una trasmissione sicura dei dati.

Vantaggi

• Elimina i cablaggi in aree pericolose o remote
• Interoperabilità con i sistemi HART esistenti
• Dimostrato in industrie di processo come petrolio e gas e impianti chimici

Limitazioni

• Portata e scalabilità limitate
• Consumo di energia superiore rispetto alle tecnologie LPWAN

Bassa potenza, lungo raggio

LoRa (Long Range) è una tecnica di modulazione utilizzata nei sistemi LPWAN (Low Power Wide Area Network), ideale per la trasmissione di piccoli pacchetti di dati su lunghe distanze.

• Principio di funzionamento: LoRa utilizza la modulazione dello spettro di diffusione del chirp per raggiungere una comunicazione a lungo raggio con una potenza minima.
• Architettura di rete: I dispositivi comunicano con i gateway, che trasmettono i dati ai server cloud tramite reti backhaul.

Vantaggi

• Consumo di energia estremamente basso
• Autonomia fino a 15 km nelle zone rurali
• Ideale per sensori a batteria

Limitazioni

• Velocità dei dati limitata (non adatta per il campionamento ad alta frequenza)
• Richiede un'infrastruttura di gateway privata o condivisa

NB-IoT: connettività a livello cellulare per sensori

L'IoT a banda stretta (NB-IoT) è una tecnologia LPWAN basata sul cellulare standardizzata da 3GPP.

• Principio di funzionamentoNB-IoT opera all'interno dello spettro LTE concesso in licenza, offrendo una connettività sicura e affidabile.
• Integrazione: i dispositivi si collegano direttamente alle reti di telecomunicazione; non sono necessari gateway privati.

Vantaggi

• Ampia copertura utilizzando le infrastrutture cellulari esistenti
• Forte sicurezza e QoS (Qualità del servizio)
• Ideale per le installazioni urbane e per la penetrazione interna

Limitazioni

• Consumo di energia superiore a LoRa
• I costi di abbonamento e la dipendenza dai fornitori di telecomunicazioni

Confronto strategico

Il wireless come filosofia: dal segnale alla comprensione

La trasmissione wireless è più di un aggiornamento tecnico, è un cambiamento di mentalità. Trasforma la misurazione da punti dati isolati in una rete vivente di intuizione.WirelessHART ci ha dato il movimentoLoRa e NB-IoT ci danno una portata.In questa evoluzione, vediamo non solo sensori migliori, ma sistemi più intelligenti, decisioni più agili e un futuro in cui i dati fluiscono liberamente come il pensiero.