Internet of things, la connettività per… tutto

Internet of Things (IoT) è un argomento molto in voga che genera più di una curiosità, ma forse non sono evidenti tutte le implicazioni di uno dei più rilevanti prossimi cicli di innovazione. Spiegando il contesto e lo stato delle tecnologie, questo articolo si propone di fare chiarezza oltre che invitare a riflettere sui nuovi scenari di business e sulle trasformazioni industriali che queste soluzioni stanno abilitando.

 

Se si pensa alle black box assicurative installate in Italia in più di 4 milioni di veicoli, ai sistemi di gestione flotte aziendali e commerciali che contano oltre 700.000 mezzi, ai contatori del gas che diventano connessi per trasferire automaticamente la telelettura al distributore, con circa 2 milioni di contatori oggi connessi….. l’acronimo IoT diventa più chiaro. L’Internet Of Things è già fra noi, anche se non ce n’eravamo accorti. Oggi se ne parla anche al telegiornale, con lo slogan di Industria 4.0, che appare quasi tutti i giorni nelle cronache e fa parte di interventi mirati del Governo per il rilancio dell’economia industriale Italiana.
Ma la strada da percorrere è senz’altro più lunga di quella già percorsa, vediamo perché.
Innanzitutto, IoT è un paradigma, è un modello di servizio . Alla base di tutto c’è la trasformazione degli Oggetti ( “things”) in Smart Objects, ovvero la combinazione di capacità di calcolo, di sensori e microprocessori e sistemi di comunicazione per rilevare un fenomeno fisico o un evento e trasmettere informazioni su questo fenomeno ad una piattaforma capace di ricevere il dato.
Utilizzando questo principio basilare in ogni ambito è possibile trovare un modello di funzionamento che trae beneficio dalla remotizzazione delle informazioni, consentendo dal semplice monitoraggio del corretto funzionamento al controllo remoto dell’automazione, alla rilevazione di anomalie e segnalazione di allarmi, alla prevenzione di malfunzionamenti o pericoli per la sicurezza delle persone.
E’ facile capire come si possa passare nei prossimi anni dai milioni di oggetti connessi ai miliardi ed alle decine di miliardi previste dagli analisti di settore.
E’ opportuno però mettere ordine in questo sconfinato universo, perché ogni ambito richiede una conoscenza specifica, delle tecnologie e sistemi di sensori adeguati, uno sviluppo applicativo che riesca ad interpretare correttamente i processi operativi, i modelli di business e le esigenze di quel determinato settore. Ecco perché parliamo di settori verticali dell’Internet of Things: quali Automotive, Smart Metering, Smart Cities, Smart Vending, Smart Manufacturing, Smart Agriculture, Smart Asset Management e Smart Environment. E ognuno di questi verticali ha una sua declinazione in applicazioni con sempre maggiore specificità.
Uno degli obiettivi che si possono raggiungere con l’IoT è quello di trasformare un processo tradizionale in processo digitale. Significa che l’esecuzione ed il controllo di processo, oggi affidati a persone che si muovono sul campo, possono essere supportati dalla tecnologia e resi più efficienti. Un caso esemplificativo è quello del rifornimento di bevande in un distributore automatico che oggi avviene tramite una visita quotidiana di un addetto che ha con sé un carrello carico di qualsiasi tipo di bevanda erogata dalla Vending Machine. Questi verifica – a vista - se manca qualche prodotto e quindi rifornisce la macchina. Con l’IoT, è invece possibile conoscere in anticipo se quell’intervento  sia o meno necessario, quali siano i prodotti che mancano o stanno per finire, e quindi operare in modo più mirato con risparmio di tempo e di denaro.

 

Un occhio alle tecnologie abilitanti

Per supportare questa trasformazione abbiamo bisogno essenzialmente di 3 componenti:

  • sensori da mettere negli oggetti per rilevare le informazioni e trasmetterle via radio;
  • una tecnologia wireless per trasmettere i dati verso le piattaforme, sia essa radiomobile (2G, 3G, LTE, Nb-IoT) o capillary (168Mhz, LPWA, LoRa, SigFox);
  • applicazione che interpreti i dati ed implementi processi di gestione (es. billing per le utilities, monitoraggio qualità dell’aria nelle Smart Cities)  digitalizzati grazie alla connessione con gli oggetti.

Nell’approccio di TIM ed Olivetti, le parole chiave che governano lo sviluppo tecnologico delle soluzioni per l’IoT sono chiaramente due: rete e piattaforma. Data l’infinita varietà degli oggetti interconnessi, delle possibili applicazioni, degli scenari di impiego, il ruolo di un Telco provider nella catena del valore IoT è quello di predisporre soluzioni abilitanti per differenti mercati e differenti livelli di servizio (resilienza, latenza, throughput, disponibilità), dimensionalmente scalabili rispetto alla numerosità degli oggetti; inoltre queste soluzioni devono essere nativamente aperte all’integrazione con le tecnologie (sensori, applicazioni) di partner e clienti, ed in grado di garantire interconnessione ed interoperabilità.  Con queste caratteristiche, una piattaforma IoT non può essere una soluzione overlay, necessariamente parziale, ma deve essere integrata in un percorso di trasformazione delle tecnologie di rete nel loro complesso.

 

…ed uno agli standard

A livello di standard, con la recente approvazione delle specifiche NB-IoT (giugno 2016), a cui anche TIM ha contribuito, il 3GPP ha aggiunto un ulteriore tassello alle potenzialità delle rete cellulare 2G, 3G ed LTE per supportare molti degli attuali casi d’uso IoT, dal metering alla sensoristica ambientale, alla smart manufacturing. Rispetto a 2G, 3G, LTE lo standard garantisce maggiore possibilità di copertura a parità di potenza trasmessa, minore consumo delle batterie dei dispositivi grazie ad una semplificazione delle procedure di segnalazione, migliore impiego dello spettro e nel contempo garantisce  prestazioni interessanti per i dispositivi not human, dell’ordine di svariate centinaia di kbps.  Ulteriori evoluzioni sono già in roadmap all’interno delle specifiche 5G, previste a più fasi nei prossimi anni, e costruite per supportare scenari di comunicazione a bassissima latenza (uLLC) e massiva (massive MTC) anche tramite una nuova interfaccia radio e nuove risorse spettrali. Questa vitalità della Cellular Industry non ci deve far dimenticare anche altre tecnologie, come WMbus, LoRA e Sigfox, che tuttavia non sono nativamente integrabili nella rete dell’Operatore cellulare, in quanto sono proprietarie ed operano in bande non licenziate, quindi più esposte a congestione ed interferenza.
Analogo percorso sta caratterizzando l’industria automobilistica e la grande trasformazione in atto associata alla “connected car” ed alla nuova frontiera dell’autonomous driving, che richiede una interazione profonda  del veicolo non solo con il cloud, ma anche con l’ambiente., Data la varietà delle applicazioni IoT, è comunque verosimile che nei prossimi anni ci sarà spazio per tecnologie wireless cellulari e non, e dunque a maggior ragione è importante l’interoperabilità dei dati raccolti. Su questa seconda dimensione, importanti risultati li sta avendo ONEM2M, il progetto congiunto di 8 enti di standardizzazione mondiali,tra cui ETSI, ARIB (Giappone), CCIA (Cina), TIA (Nord America) e 200 partners, tra cui TIM come Vice Chair,  che si propone di definire degli standard di riferimento (“framework di interlavoro”) per la costruzione di piattaforme di servizio interoperanti. Nella sua Release 2, pubblicata ad agosto 2016, vengono indirizzati  aspetti cruciali come il modello e la semantica dei dati, la sicurezza del dato scambiato, i protocolli e le API di comunicazione  tra differenti applicazioni, abilitando scenari di “networking applicativo” non solo tra differenti solution providers, ma anche tra domini applicativi differenti.
Uno scenario complesso ed in grande evoluzione, che si associa ad importanti opportunità di mercato anche in Italia. Secondo i dati dell’Osservatorio IoT del POLIMI si è registrata nel 2015 una crescita del mercato nazionale del 30%, arrivato a circa 2 BE, trainato da settori come lo smart metering (circa 1.5 M di contatori residenziali ed industriali), e l’auto connessa (oltre 6 M di veicoli connessi).
In linea con il progressivo sviluppo degli standards, le soluzioni tecnologiche in sviluppo da parte TIM ed Olivetti hanno pertanto l’obiettivo di favorire lo sviluppo di tutti questi comparti, senza puntare su soluzioni verticali per singole applicazioni e perseguendo un modello che sia economicamente sostenibile nello sviluppo dell’infrastruttura e nel contempo aperto a partners. 

 

Prospetto delle frequenze usate e requisti di banda (source: Heavy Reading)

Un altro tassello essenziale è costituito dalla diffusione dello standard NB-IoT sulla rete cellulare LTE, tramite aggiornamenti SW delle stazioni radio già dispiegate, con un obiettivo di estensione della capability ad oltre il 90% della rete entro il 2017. Con la diffusione della tecnologia e la disponibilità di chipset NB-IoT a basso costo e pin-to-pin compatibili con le precedenti versioni 2G e 3G si ritiene che il NB-IoT possa essere disponibile rapidamente su svariate tipologie di dispositivi. Alcuni di questi sono già in trial nel nuovo laboratorio integrato IoT Open Lab di TIM inaugurato  a novembre a Torino in collaborazione con partners tecnologici e Olivetti.

 

NB-IoT: copertura radio ottimale, anche deep indoor

 

Il contesto italiano (Osservatori Digital Innovation – Politecnico di Milano – dati 12/2015)

 

NB-IoT - i vantaggi

 

5G - gli elementi distintivi

 

In sintesi cosa cambia

In prima battuta la Core Network mobile dovrà seguire un percorso di adeguamento. In particolare dovranno essere supportate procedure di autenticazione di vario tipo, basate su SIM tradizionale, ma soprattutto embedded, nonchè in prospettiva anche altre forme di autenticazione.  Inoltre la grande differenziazione di SLA delle applicazioni IoT sarà supportata da istanze della rete abilitate dalla Virtualizzazione e dai modelli di Telco Cloud, con introduzione di una “virtual EPC” scalabile in base alla crescita della domanda. In prospettiva, questo modello evolverà grazie alla standardizzazione delle prestazioni di Network Slicing nell’ambito del 5G.
Il modello definito presuppone inoltre lo sviluppo di una piattaforma di gestione della Connettività IoT, che implementa il  modello di framework definito in ONEM2M. Questa piattaforma (denominata ICON), cloud based e modulare, in sviluppo da parte TIM ma già impiegata per un sottoinsieme di applicazioni di interesse commerciale, gestisce in modo unitario le funzionalità di autenticazione e policy, sicurezza dei dati e interfacciamento con le diverse forme di connettività di rete. Soprattutto, espone i dati raccolti ed armonizzati attraverso API integrate nel framework EASYAPI di Telecom Italia.
L’estrema pervasività delle tecnologie e soluzioni IoT sta suscitando l’interesse anche del regolatore.
Ad oggi i servizi IoT e le singole comunicazioni M2M non sono soggetti ad una specifica regolamentazione in materia e, quando applicabili, valgono le regole previste per il settore TLC. Tuttavia la recente proposta CE di nuova Direttiva sul Codice Europeo delle Comunicazioni Elettroniche  (pubblicata il 14 settembre scorso) introduce alcune proposte di misure regolamentari destinate ai servizi IoT. La proposta di Direttiva, che potrà subire modifiche nel corso dell’iter legislativo per la sua approvazione presso il Parlamento e il Consiglio dell’UE, affronta temi particolarmente critici legati:

  • alla regolamentazione dei servizi di connettività usati per l’IoT su cui TIM ritiene opportuno, anche in ottica 5G, che sia lasciata sufficiente flessibilità da permettere soluzioni differenziate in grado di abilitare diversi modelli di business;
  • alla concessione dei diritti d’uso delle numerazioni (su cui è proposto dalla CE che anche soggetti diversi dagli operatori autorizzati alla fornitura di reti e servizi di comunicazione elettronica possano avere accesso ai diritti d’uso delle numerazioni). Il tema richiede attente analisi in quanto comporta ripercussioni negative, a detta TIM,   sul mercato dell’IoT con il rischio di una frammentazione verticale. Inoltre lo scenario frammentato porrebbe difficoltà nel controllo del corretto utilizzo delle numerazioni ed in termini di sicurezza;
  • al passaggio agevole da un Operatore ad un altro attraverso la promozione di modalità di gestione  delle numerazioni over-the-air che consentano il provisioning degli identificatori da remoto senza necessità di accesso fisico al dispositivo: anche in tal caso è ritenuta, da parte TIM, necessaria  una’nalisi assai attenta;
  • la gestione dello spettro che dovrebbe tener conto anche di esigenze di altri settori tra cui l’Internet of Things.

Inoltre, ad aprile 2016 la CE ha pubblicato il documento di lavoro “Advancing the Internet of Things in Europe” congiuntamente a due comunicazioni sulla digitalizzazione dell’industria europea e sugli standard prioritari per il Digital Single Market (dove l’IoT viene indicato tra i 5 temi prioritari e da promuovere a livello di standardizzazione). Tra le questioni che devono essere approfondite secondo la CE vi sono:

  • la privacy e la cybersecurity su cui valgono le indicazioni del recente regolamento sulla General Data Protection e della Direttiva Network Information Security ;
  • la proprietà dei dati e la loro portabilità in UE su cui è previsto il lancio entro fine anno da parte della CE di un’iniziativa per il libero flusso dei dati in UE;

Su questi temi è opportuna, a livello sia Europeo che nazionale una riflessione che potrà contribuire alla migliore evoluzione  dell’IoT e delle scelte tecnologiche sottese. 

 

Digital Transformation

Torniamo al tema generale, ovvero la cosiddetta Digital Transformation, un percorso che prima o poi tutte le aziende intraprenderanno in diverse aree operative. La trasformazione digitale non è solo un cambiamento di tecnologia, ma soprattutto un cambiamento nel modo di lavorare. La “Fabbrica 4.0” non sarà solo un concentrato di tecnologia dove non servono più gli operai. Sarà invece un luogo nel quale si produce con un grado di conoscenza elevato, in modo da poter individuare le attività che introducono ritardo nei processi, oppure gli eventi che hanno determinato un prodotto di minor qualità. Questa conoscenza si può estendere ai prodotti della fabbrica che per loro natura possono essere connessi, ad esempio macchine per la lavorazione del legno o dei metalli, apparati per la produzione alimentare o caldaie, condizionatori e frigoriferi; in logica IoT tali prodotti continueranno a fornire informazioni al produttore anche dopo la vendita, in tal modo egli sarà in grado di assicurare la manutenzione, ma anche di prevedere in anticipo eventuali guasti o rotture.

 

Un secondo esempio è la trasformazione digitale nel mondo del lavoro: il personale di campo, già supportato da anni dalle tecnologie mobili potrà beneficiare dell’IoT in almeno due applicazioni. La prima è quella della sicurezza. Con opportuni sensori sul suo equipaggiamento (ad esempio i dispositivi individuali di protezione) è possibile avere in tempo reale la posizione degli operai in un cantiere o area industriale, verificarne lo stato di salute misurando parametri vitali, fornire un allarme in caso di uomo a terra. Oppure con un casco dotato di visore VR (Virtual Reality) potrà effettuare la supervisione delle attività, oppure la manutenzione con un supporto tecnico remoto che lo accompagna nelle operazioni più complesse.
Un terzo esempio è il cambiamento indotto dall’IoT nel mondo delle assicurazioni. Oggi le maggiori compagnie assicurative stanno adottandoil modello Insurance Telematics che fornisce i dati di eventuali incidenti e consente di stimare immediatamente l’entità di un impatto, riducendo le frodi piuttosto che, per le moto, il modello UBI (Usage Based Insurance), che, attraverso un’elevata profilazione dei comportamenti di guida, consente di personalizzare la polizza assicurativa. Si stanno inoltre prevedendo modelli simili in altri campi quali le assicurazioni per la casa (dove gli eventi di allagamento, incendio, presenza di gas possono essere rilevati), quelle sanitarie (assistite da soluzioni di tele-medicina) o quelle per il settore agricolo (rilevando un insieme di parametri ambientali e colturali che consentiranno di accertare se i raccolti hanno subito danni da maltempo).

 

Arriviamo all’ultimo step (per ora) del processo di trasformazione digitale, quello delle conoscenze predittive e dell’intelligenza artificiale. Applicando questo concetto agli oggetti, ma anche alle persone, è possibile interpretare anche i loro comportamenti e predisporre da remoto la tecnologia affinché garantisca un’user experience appropriata. In Olivetti si chiama Internet of Behaviours, ed è un potente strumento di profilazione che può far nascere nuovi modelli di business.
Forse il prodotto di punta di questa evoluzione sono i veicoli a guida autonoma sui quali molte case automobilistiche, e non solo, stanno puntando insieme ai colossi dell’informatica. Negli USA alcune auto innovative (Tesla) sulle ampie autostrade californiane possono usare l’autopilota, ma  già si parla di newcomers come Uber che sono diventati il riferimento per il taxi social,che stanno puntando sulla realizzazione di taxi senza autista. Dobbiamo solo aspettare, ma nel frattempo dovremo impegnarci per realizzare le soluzioni da portare sul mercato e fare di TIM, con Olivetti come polo Digitale, il riferimento di mercato in Italia per l’Internet of Things.

 
 

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