Autore: Brian Buchanan, Strategic Marketing Manager di ON Semiconductor
Per cercare di definire nel modo più accurato possibile la propria visione del futuro ON Semiconductor consulta su base regolare numerose fonti qualificate e attendibili. Dai dati ottenuti da queste consultazioni è possibile affermare che IoT è senza ombra di dubbio una realtà attuale e concreta. L'elemento trainante è la connettività: a questo proposito basti pensare che entro il 2025 è previsto che vi saranno 75 miliardi di dispositivi connessi, un numero cinque volte maggiore rispetto a quello attuale. Nell'arco del prossimo triennio una macchina su cinque sarà connessa, mentre entro i prossimi cinque anni il numero di dispositivi connessi presenti nelle abitazioni passerà da 8,6 a 500, con un incremento pari a 60 volte. Le applicazioni attuali generano da sole un traffico giornaliero destinato a passare da 2 a 120 exabyte nel giro dei prossimi tre anni.
Sfide tecnologiche e di mercato
Bilanciare e abbinare i requisiti espressi dal mercato e con le tecnologie disponibili è senza dubbio una delle sfide più impegnative. Da un lato il mercato richiede a ritmi sempre più serrati l'introduzione di nuovi prodotti che, oltre a caratteristiche quali maggiore semplicità d'uso, scalabilità e costi ridotti, devono essere in grado di generare una percezione del valore superiore nel consumatore. Per soddisfare questo insieme di esigenze, gli architetti di sistema e i produttori di dispositivi devono integrare tecnologie molto differenti tra loro – software, connettività, elaborazione dati, efficienza energetica – in tempi più ristretti e all'interno di fattori di forma via via più compatti. Senza dimenticare che ogni applicazione è diversa dalle altre e ha requisiti specifici, per cui ogni soluzione deve essere contraddistinta da doti di adattabilità. La banda larga mobile ha permesso di ampliare di campo di azione di IoT e richiede velocità di trasferimento dati dell'ordine di parecchi Gbps e capacità dell'ordine di 10 Tbps per km2. Applicazioni quali veicoli autonomi, infrastrutture, automazione industriale e apparati medicali sono per loro natura di tipo "mission-critical" e richiedono quindi un elevato grado di sicurezza, un'integrità dei dati senza compromessi e bassa latenza.
Nel momento in cui le applicazioni IoT raggiungono le aree più remote, l'efficienza energetica diventa un fattore critico, ragion per cui le batterie devono essere in grado di garantire durate dell'ordine dei 10-20 anni, anche se la soluzione ideale sarebbe un funzionamento che non preveda il ricorso alle batterie stesse. Il rilevamento è un compito fondamentale in ambito IoT in quanto consente ai sistemi di comprendere il mondo che li circonda, elaborare decisioni sulla base delle informazioni acquisite e inviare informazioni utili al cloud. Anche se vi sono stati notevoli progressi nel campo del rilevamento e della misura di parametri fondamentali come luce, calore e pressione, l'attenzione è ora focalizzata sul rilevamento basato sulla visione. Attraverso l'acquisizione di immagini basata su telecamere, i nodi IoT possono rilevare e persino identificare oggetti in movimento e persone, nonché ottenere altre informazioni di natura visiva in tempo reale, permettendo in tal modo di implementare soluzioni di rilevamento molto più sofisticate rispetto a quelle finora disponibili. L'innovazione che caratterizza il mercato consumer si diffonderà in diverse applicazioni e mercati, con effetti benefici sotto tutti i punti di vista. Per questo motivo ON Semiconductor e altre società attive in questo settore continuano a sviluppare prodotti innovativi estremamente efficienti dal punto di vista energetico in grado di supportare tutte le esigenze delle implementazioni IoT.
Una vasta gamma di soluzioni IoT
Secondo ON Semiconductor, le future soluzioni IoT saranno basate su quattro funzionalità fondamentali: analisi, rilevamento, gestione/supporto e comunicazione/interconnessione. Uno degli sviluppi più interessanti per quanto riguarda la connettività in ambito IoT è sicuramente Sigfox®, una rete LPWA (Low Power Wide Area) globale che ha di fatto "reinventato" la connettività IoT. La tecnologia SigFox ha permesso di ridurre i costi e i consumi di energia richiesti per collegare in modo sicuro dispositivi fisici al Cloud.
Di recente ON Semiconductor ha annunciato l'introduzione di un nuovo SiP (System in Package) RF programmabile (AX-SIP-SFEU) che si propone come la soluzione SigFox a più elevato grado di integrazione per le comunicazioni sia in uplink sia in downlink. Si tratta del capostipite di una nuova linea di SiP che verrà resa disponibile nei prossimi mesi la quale mette a disposizione una gamma completa di soluzioni RF "chiavi in mano" già pronte all'uso capaci di supportare un gran numero di applicazioni diversificate che richiedono la connettività IoT. Poiché i vincoli in termini di spazio sono un problema comune di parecchie applicazioni IoT, un transceiver SiP di dimensioni di soli 7x9x1 mm (un footprint pari a 1/3 e dimensioni complessive pari a 1/10 rispetto a quelle di una soluzione basata su modulo) garantisce una libertà decisamente maggiore in fase di progetto. Realizzato sulla base della affermata famiglia di SoC (System on Chip) AX-SFEU e dotato di tutte le funzionalità necessarie, AX-SIP-SFEU è a tutti gli effetti una soluzione basata su un unico chip da utilizzare in applicazioni SigFox. Vera e propria soluzione "out of the box", essa permette di semplificare il progetto, accelerare il time to market e ridurre i costi di sviluppo complessivi consentendo ai clienti di focalizzare la loro attenzione sul design dell'antenna. Il più basso consumo di potenza "dal dispositivo al cloud" rivendicato da Sigfox abbinato all'uso di tecniche di progettazione ULP (Ultra Low Power) di dispositivi come AX-SIP-SFEU garantisce assorbimenti minimi di corrente nelle modalità "standby", "sleep" e "deep sleep" che contribuiscono a diminuire il consumo della batteria e aumentare il duty cycle. Un altro esempio di dispositivo espressamente ideato per favorire lo sviluppo e la proliferazione di IoT è RSL10. Questo SoC radio multiprotocollo certificato Bluetooth 5 permette di implementa la connettività in modalità wireless a bassissima dissipazione in applicazioni IoT. Oltre a garantire i consumi più bassi RSL10, a differenza di altri analoghi SoC radio multiprotocollo, è stato progettato per l'uso con batterie a 1,2 e 1,5 V, senza richiedere quindi l'uso di un convertitore DC/DC esterno. L'architettura dual-core e il transceiver a 2,4 GHz permettono a RSL10 di supportare sia Bluetooth Low Energy (BLE) sia protocolli proprietari o personalizzati a 2,4 GHz.
Connettività per IoT
Sempre nell'ambito della connettività per IoT, il dispositivo NCS36510 di ON Semiconductor è un SoC ad alto grado di di integrazione e bassi consumi per applicazioni IEEE 802.15.4-2006 a 2,4 GHz. Questa soluzione integra un transceiver conforme, un processore ARM® Cortex®-M3, memorie RAM e flash, un dispositivo per la generazione di veri numeri casuali (TRNG - True Random Number Generator) e svariate periferiche per supportare il progetto di una rete wireless completa e sicura ricorrendo a un numero estremamente ridotto di componenti esterni. Tutti i dispositivi descritti nel corso di questo articolo sono esempi di come ON Semiconductor e, più in generale, i produttori di semiconduttori, stanno operando per supportare al meglio le potenzialità di IoT.
