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ProjectThings: il framework open per l’IoT

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L’Internet Of Things sta prendendo sempre più piede nelle nostre vite, da semplici lampadine o termostati che possiamo facilmente acquistare per la nostra casa, a veri e propri sistemi integrati che ci permettono, da qualsiasi parte del mondo, di controllare i nostri oggetti fisici.

Uno dei problemi più grossi di queste tecnologie, però, è sempre stata l’interoperabilità: l’assenza di uno standard fa si che ognuno adotti le proprie soluzioni, più o meno aperte, e che gli oramai famosi “accentratori” che permettono di far interagire dispositivi diversi con dialetti diversi (ad esempio, IFTTT o il sistema Echo di Amazon) facciano sempre più fatica a stare dietro alle centinaia di logiche eterogenee presenti sul mercato.

Nell’ottica della standardizzazione si è buttata la famosa azienda Mozilla che, recentemente, ha annunciato “Project Things”, un framework standard ed open per far dialogare i dispositivi su internet.

L’idea, tramite questo framework, è che chiunque lo possa utilizzare per creare il proprio Gateway Things per poter controllare i diversi dispositivi presenti nella nostra rete direttamente da internet. I vantaggi sono non solo quelli di poter standardizzare l’accesso a dispositivi differenti, ma anche la possibilità di mantenere un gestore di apparati IoT privato invece di averne diversi accessibili pubblicamente.

Certo, il fatto di doversi implementare da soli rendere il tutto poco accessibile alle persone non troppo interessate a mettere le mani sui computer, ma grazie ad un semplice tutorial che forniscono per l’installazione su un Raspberry-Pi ed ad una serie di integrazioni già presenti out-of-the-box, il tutto è più semplice di quanto ci si possa aspettare.

Le feature presenti in questa prima release sono già parecchie e degne di nota tra cui:

  • La possibilità di utilizzare il microfono del proprio computer per impartire comandi vocali al sistema
  • Una serie di interfacce che permettono di creare veri e propri workflow basati sulla logica “Se succede questo, fai quest’altro”
  • Un sistema per disegnare la planimetria della nostra casa e associare i dispositivi ad aree specifiche dell’immobile

Oltre a questo, l’autenticazione tramite OAuth e un sistema di add-on completano il tutto rendendolo adattabile all’evoluzione dello stesso ed ai nuovi dispositivi che potremmo inserire, sia in termini di funzionalità che di controllo dello stesso sistema.

Le basi sono state buttate, dunque, resta solo da vedere se il progetto riscuoterà il successo che si spera, e che aiuti i produttori di dispositivi a rendersi conto che, in questo periodo di continui cambiamenti, gettare le basi di uno standard non può che portare benefici sul lungo periodo.

IoT: basta “fai da te”, si passa all’industrializzazione.

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di Alberto Bullani, Country Manager VMware Italia

Innumerevoli report di analisti evidenziano l’aumento del numero di oggetti connessi (IoT) e l’incredibile potenziale economico che tale fenomeno porta con sé. Per certi versi, l’IoT completa la tecnologia digitale fornendo alle aziende le “cellule nervose” addette alla trasmissione delle informazioni. Un grande vantaggio per le aziende che saranno pronte al cambiamento. L’entusiasmo è legittimo, tuttavia occorre prestare attenzione alle possibili delusioni. Come tutti i più rivoluzionari trend tecnologici, anche questo, dopo una fase iniziale di euforia, prevede naturalmente il ritorno alla realtà: un preludio all’industrializzazione.

 L’IoT sposta il valore e lo amplifica. Questo profondo cambiamento ha conseguenze importanti per i modelli di business. Le aziende dovranno valorizzare e monetizzare la gigantesca massa di dati generati da miliardi di oggetti connessi. Alcune aziende hanno compreso perfettamente questa necessità. Una di queste è GE, che si è fatta strada tra i pionieri dell’Industrial Internet of Things (IIoT). Oltre ai processi esistenti, che subiranno un miglioramento, emergerà una moltitudine di nuovi servizi basati sull’analisi dei dati. I responsabili devono comprendere il significato delle tecnologie e prevedere l’impatto che queste avranno sulle aziende e sull’infrastruttura tecnica. L’IoT sta ridisegnando tutto il panorama concorrenziale e creando nuovi ecosistemi. La sfida per le aziende è rappresentata dalla necessità non solo di mantenere la propria posizione all’interno della catena del valore, ma anche di migliorarla. Molte aziende sono ancora in fase di progetto pilota o addirittura di R&D. Per andare avanti, è necessario risolvere la questione della complessità insita nell’IoT.

Non solo complessità. L’IoT, sicuramente più che i Big Data e il cloud, è caratterizzato da un’architettura complessa. Nell’attuale panorama industriale, esistono sensori di molti tipi diversi che sono in grado di misurare praticamente qualsiasi cosa, oltre che di controllare e pilotare apparecchiature o processi industriali. Finora questi sistemi sono tuttavia rimasti isolati, senza alcun collegamento con i sistemi informatici centrali, impedendo così l’utilizzo incrociato di tutti i dati generati. Grazie alla connessione degli oggetti a Internet si ha la convergenza tra i sistemi industriali e quelli informatici, per cui i team devono imparare a collaborare per superare divergenze e abitudini differenti.

L’uso dei sensori è ormai esteso a tutte le aree di attività. La natura eterogena di questi strumenti consente di impiegarli per apportare intelligenza a veicoli, negozi, città, sistemi sanitari e processi di logistica, supervisione o manutenzione. La proliferazione di oggetti connessi sta mettendo a dura prova i principi stessi della sicurezza. Ogni oggetto connesso è come una falla nelle pareti dei data center. È necessario prendere atto di questo problema e ripensare la sicurezza di conseguenza. Attacchi recenti hanno mostrato, ad esempio, come le videocamere connesse possono essere sabotate per causare malfunzionamenti di tipo Denial of Service (DoS) e bloccare tutte le attività aziendali.

Con l’IoT, le aziende creano un vero e proprio “sistema nervoso”. Le informazioni vengono trasmesse dalla “cellula nervosa” (il sensore) al “cervello” (il data center e il cloud). Alcune azioni conseguenti saranno “involontarie” (eseguite automaticamente dalle apparecchiature connesse), mentre altre saranno “volontarie” (risultanti dal processo di elaborazione avvenuto nel data center o nel cloud). La sfida consiste nel connettere in modo semplice e sicuro questa enorme quantità di oggetti alla rete aziendale, portando i dati giusti nei data center. Entrano così in gioco molti fattori. Operation accurate e sicure richiedono una perfetta coordinazione. Questo sarà proprio il compito delle piattaforme IoT. Alcune trasporteranno i flussi di dati (le informazioni dei sensori) e le relative analisi, mentre altre si occuperanno delle infrastrutture (i “sistemi nervosi”) e della sicurezza. L’offerta VMware è logicamente incentrata sulla piattaforma dell’infrastruttura, come annunciato il 9 maggio 2017: VMware Pulse IoT Center. Questa soluzione di gestione dell’infrastruttura IoT mira a ridurre le complessità, migliorare l’affidabilità, accelerare il ritorno dell’investimento e, naturalmente, garantire la protezione necessaria. In questo breve video Ray O’Farell, CTO di VMware e più recentemente capo della divisione IQT di Dell, spiega i principi alla base della soluzione VMware Pulse IoT Center.

Diversamente da molte soluzioni basate soprattutto sul software, l’IoT (e ancor più l’IIoT) include elementi hardware i cui investimenti si posizionano su cicli a lungo termine. Fin dalla fase di progettazione delle soluzioni, è necessario anticipare l’evoluzione di tutti questi componenti e fornire strumenti per automatizzare l’aggiornamento dei relativi microcodici. Tutt’altro che una moda passeggera, l’IoT è ormai una certezza. È quindi giunto il momento di passare alla fase di implementazione industriale per poter distribuire le soluzioni in modo funzionale e sicuro, e quindi cogliere i vantaggi previsti.

Insecurity of Things

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Oltre a sovrappopolare il pianeta stiamo sovrappopolando internet. Mentre scrivo questo poche righe mi guardo attorno, nel mio studio, e vedo un solo laptop e altri NOVE devices connessi alla rete… NAS, SmartTV, IP-cam, tablet, stampanti (come rinunciare al piacere di stampare a casa dalla Cappadocia), ecc. Tutti questi oggetti hanno un sistema operativo e un indirizzo IP, ovvero … Leggi tutto “Insecurity of Things”

Monitoraggio Remoto di Sensori con Azure IOT Suite Parte 2 di 2

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Nella prima parte della guida Monitoraggio Remoto di Sensori con Azure IOT Suite abbiamo visto come utilizzare Azure IoT Suite per mettere in piedi, in pochi semplici passaggi, un’infrastruttura cloud alla quale connettere i nostri sensori.

IoT_Giulio

In questa guida utilizzeremo una board Intel Edison e un sensore di temperatura per realizzare la connessione con i servizi di Azure.

La board Intel Edison permette l’esecuzione di programmi scritti in JavaScript attraverso l’ambiente Node.js.

Per prima cosa, è necessario installare sulla board una Base Shield. Attaccheremo al pin A0 di quest’ultima il nostro sensore di temperatura.

Nel passo successivo, ci collegheremo alla board via SSH e scaricheremo due file eseguendo i seguenti comandi:

wget https://raw.githubusercontent.com/Azure-Samples/iot-hub-node-intel-edison-getstartedkit/master/remote_monitoring/remote_monitoring.js

wget https://raw.githubusercontent.com/Azure-Samples/iot-hub-node-intel-edison-getstartedkit/master/remote_monitoring/package.json

Editeremo il primo file attraverso il comando:

vi remote_monitoring.js

In particolare, è necessario individuare all’interno del file le seguenti righe per la connessione:

var hostName = '<IOTHUB_HOST_NAME>';

var deviceId = '<DEVICE_ID>';

var sharedAccessKey = '<SHARED_ACCESS_KEY>';

Per effettuare la connessione, andremo a sostituire <IOTHUB_HOST_NAME>, <DEVICE_ID>, <SHARED_ACCESS_KEY> con le tre stringhe che avevamo generano nella precedente guida ossia Nome host hub IoT, ID dispositivo e Chiave dispositivo.

Possiamo inoltre personalizzare alcune informazioni sulla nostra scheda e sul nostro sensore andando ad editare i seguenti metadati:

// Send device meta data
var deviceMetaData = {
'ObjectType': 'DeviceInfo',
'IsSimulatedDevice': 0,
'Version': '1.0',
'DeviceProperties': {
'DeviceID': deviceId,
'HubEnabledState': 1,
'CreatedTime': '2015-09-21T20:28:55.5448990Z',
'DeviceState': 'normal',
'UpdatedTime': null,
'Manufacturer': 'Intel',
'ModelNumber': 'Edison',
'SerialNumber': '12345678',
'FirmwareVersion': '159',
'Platform': 'node.js',
'Processor': 'Intel',
'InstalledRAM': '64 MB',
'Latitude': 47.617025,
'Longitude': -122.191285
}

Per avviare la connessione con Azure e iniziare il monitoraggio, lanciamo:

npm install per risolvere eventuali dipendenze

node remote_monitoring.js per avviare il programma attraverso Node.js.

Collegandoci ad www.azureiotsuite.com vedremo sul grafico il monitoraggio in tempo reale della temperatura dell’ambiente.

Con questa guida abbiamo dimostrato l’apertura di Azure verso sistemi terze parti: in particolare non siamo vincolati a l’utilizzo di board certificate dal programma Windows IoT (https://developer.microsoft.com/it-it/windows/iot) ma è possibile connettere board eterogenee e utilizzare linguaggi differenti come JavaScript attraverso l’ambiente Node.js.

Monitoraggio Remoto con Azure IOT Suite Parte 1 di 2

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Microsoft Azure mette a disposizione una serie di strumenti per gestire le soluzioni basate sull’Internet of Things. Per gli utenti meno esperti, sono presenti servizi preconfigurati che permettono in semplici passaggi di creare un’infrastruttura di base per il Monitoraggio Remoto dei Sensori.

Vediamo i passi da seguire per creare una soluzione:

  1. Per prima cosa è necessario collegarsi al portale https://www.azureiotsuite.com nel quale ci verrà chiesto di autenticarci con il Microsoft Account.
    azureiot1
  2. Clicchiamo su Creare una nuova soluzioneazureiot2
  3. Selezioniamo Monitoraggio Remotoazureiot3
  4. Digitiamo un Nome soluzione, selezioniamo l’Area in cui Azure allocherà il nostro servizio e selezioniamo la nostra Sottoscrizione di Azure. Il nome della soluzione identificherà successivamente tutta l’infrastruttura alla quale ci collegheremo successivamente.azureiot4
  5. Inizierà la fase di Provisioning che potrà durare circa 10 minuti. Possiamo controllarne l’avanzamento cliccando su Dettagli.azureiot5
  6. Quando il provisioning sarà completo la soluzione mostrerà lo stato Pronto. Non ci resta che avviare la soluzione cliccando su Avvia.azureiot6
  7. Se il nostro Microsoft Account non è stato riconosciuto correttamente sul tenant, potrebbe richiederci nuovamente l’Accesso.azureiot7
  8. Per completare l’autenticazione è necessario Accettare la richiesta di autorizzazione.azureiot8
  9. Ci apparirà la dashboard di Azure IotSuite. Clicchiamo in basso a sinistra su Aggiungi.azureiot9
  10. Selezionare Dispositivo personalizzato.azureiot10
  11. Selezionare Desidero definire il mio ID dispositivo. Inserire un ID per il Dispositivo e Verificare che sia disponibileazureiot11
  12. Nella schermata vengono mostrati l’ID dispositivo, il Nome Host Hub Iot e la Chiave del dispositivo. Prendiamo nota di questi tre elementi che permetteranno la connessione delle board e dei sensori all’Hub Iot.azureiot12
  13. Dopo aver cliccato su Fatto, verrà mostrata la lista dei sensori. Il sensore appena creato mostrerà lo stato In Sospeso.azureiot13

Abbiamo appena creato la nostra infrastruttura per l’Internet of Things. Nella seconda parte della guida verrà mostrato come connettere una board e i sensori all’infrastruttura.

LoRaWAN

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Una delle componenti fondamentali per l’implementazione dell’IoT e dello sviluppo di soluzioni IoE è una rete a cui i vari sensori sono connessi che risponda a requisiti di elevata penetrazione, elevata copertura e ridotti consumi. Per contro le caratteristiche dell’IoT che non necessita di monitoraggi realt-time, ma solo a fronte di variazioni delle grandezze misurate, non richiede di elevati bitrate.

Di seguito una schematizzazione dei requisiti dei sevizi di rete dell’IoT:

La risposta a questi requisiti sono le tecnologie LPWA (Low power wide area) che vengono appunto utilizzate per connettere sensori e sono caratterizzate da basse velocità, scambio di poche decine o centinaia di bit, elevata durata delle batterie anche maggiori di 10 anni.

Al momento si stanno diffondendo due soluzioni concorrenti: la tecnologia LoRa (Long Range) WAN, nata dal contributo di varie aziende unitesi nella LoRa Alliance, e i servizi erogati da SIGFOX con tecnologia proprietaria.

Di seguito una comparazioni tra LoRa, SIGFOX e altre tecnologie di trasmissione via radio pubblicate sulla White Paper Nokia LTE-M – Optimizing LTE for the Internet of Things del 2015:

Da cui si nota come le soluzioni SIGFOX e LoRa abbiano il pregio di sfruttare frequenze libere, inoltre dal confronto pubblicato nel seguente articolo Low Power, Wide Area A Survey of Longer-Range IoT Wireless Protocols del 7 settembre 2015 risulta evidente come le tecnologie basate su LPWA ben si sposano con i requisiti dell’IoT.

Il confronto che rende però più evidente come LPWA sia decisamente interessante in contesti IoT e IoE è quello disponibile nella presentazione LPWAN LOW POWER WIDE AREA NETWORK OVERVIEW OF EMERGING TECHNOLOGIES FOR LOW POWER WIDE AREA NETWORKS IN INTERNET OF THINGS AND M2M SCENARIOS di Peter R. Egli (indigoo.com) del 2015 in cui appare evidente come tale tecnologia consenta una grande copertura a fronte di costi e consumi energetici ridotti.

Nell’articolo Low power wide-area networking alternatives for the IoT del 15 settembre 20145 è invece possibile trovare un confronto tra le varie tecnologie Low-Power WAN da cui è possibile valutare le differenze tecniche tra LoRaWAN e SIGFOX

Lo sviluppo e la standardizzazione di LoRa WAN tramite la LoRa Alliance è stata annunciata da IBM Research e Semtech il 17 Marzo 2015 nel comunicato stampa La tecnologia di rete a basso consumo di IBM e Semtech aiuta le aziende di telecomunicazione a lanciare nuovi servizi per l’Internet of Things in cui la nuova tecnologia basata su wide-area network a basso consumo (LPWAN) viene proposta come la risposta alle difficoltà tecniche dell’ Internet of Things (IoT) descrivendone i punti di forza e i vantaggi rispetto alle reti cellulari e wifi per le comunicazioni machine to machine (M2M).

“Per anni, l’enorme potenziale dell’Internet of Things (IoT) per le aziende – raccolta dati da diversi dispositivi, la loro analisi ed elaborazione per un processo decisionale più rapido e veloce – è stato frenato da difficoltà tecniche quali una durata limitata della batteria, distanze di comunicazione brevi, costi elevati e mancanza di regole.”

“La tecnologia chiamata LoRaWAN (Long Range wide-area network), risolve questi problemi. Basata su nuova specifica e protocollo per le reti wide-area a basso consumo che utilizzano uno spettro wireless senza licenza, la tecnologia è in grado di collegare i sensori sulle lunghe distanze, offrendo nel contempo una durata ottimale della batteria e richiedendo un’infrastruttura minima. Questo consente di offrire vantaggi quali mobilità, sicurezza, bi-direzionalità e localizzazione/posizionamento migliorati, oltre a costi più bassi.”

“I sensori LoRaWAN sono in grado di comunicare a distanze superiori ai 100 km (62 miglia) in ambienti favorevoli, 15 km (9 miglia) in ambienti semi-rurali e a più di 2 km (1,2 miglia) in ambienti urbani densamente popolati ad una velocità di dati da 300 bit a 100 kbit. Questo li rende adatti all’invio di quantità di dati contenute, come le coordinate GPS e le letture del clima che la banda larga non è in grado di raggiungere. I sensori richiedono inoltre pochissima energia, la maggior parte di loro può funzionare per più di 10 anni con una sola batteria AA e, inoltre, le chiavi AES128 rendono praticamente impossibile l’intercettazione e la manomissione delle comunicazioni.”

La LoRa Alliance è un’associazione aperta, non-profit ha come mission lo sviluppo e la standardizzazione delle Low Power Wide Area Networks (LPWAN) implementate in tutto il mondo per l’attivazione di Internet of Things (IoT),

Scendendo nel dettaglio l’architettura di una rete LoRaWAN prevede una tipologia a stella di stelle in cui il Gateway è un bridge trasparente per i messaggi tra Devices e il Network Server. I Gateway sono connessi al Network server tramite una connessione basata sollo standard IP, mentre i Device utilizzando una comunicazione wireless single-hop verso uno o più Gateway. La comunicazione verso i Device è in generale bidirezionale, ma può anche supportare il muticast per gestire l’aggiornamento o la distribuzione massiva di messaggi per ridurre i tempi di comunicazione.

Per aumentare la sicurezza delle trasmissioni LoRaWAN prevede tre layer di crifratura:

  • Una Unique Network key (EUI64) per garantire la sicurezza a livello di rete
  • Unique Application key (EUI64) per garantire la sicurezza a livello applicativo
  • Una Device specific key (EUI128)

LoRaWan prevede tre classi di Device per gestire le differenti necessità delle applicazioni IoT:

  • Bi-directional end-devices (Class A) che consentono la comunicazione bidirezionale in cui ogni trasmissione da parte del Device è seguita da due brevi finestre di ricezione.
  • Bi-directional end-devices with scheduled receive slots (Class B) che consentono la comunicazione bidirezionale come in Device in classe A, ma in aggiunta prevedono una finestra di ricezione casuale.
  • Bi-directional end-devices with maximal receive slots (Class C) che prevedono una finestra di ricezione costantemente aperta tranne durante la tramissione.

LoRaWAN è stata scelta come infrastruttura di rete su cui sviluppare The Things Network, il progetto che si propone di realizzare una rete di dati IoT creata dalle persone, libera e a disposizione di tutti. La prima rete The Things Network è stata realizzata ad Amsterdam tramite 10 Gateway LoRaWAN in sole 6 settimane e sonom poi seguite reti in altre città varie altre citta del modo comprese alcune città Italiane come ad esempio Roma, Milano e Torino e molte altre. Per la mappa completa delle community The Things Network si veda il link https://thethingsnetwork.org/map.

Per maggiori informazioni si vedano le LoRaWAN White Papers pubblicate sul sito della LoRa Alliance dove è anche possibile visualizzare la lista dei membri dell’alleanza suddivisa per Sponsor, Contributor, Adopter e Institutional.