Che cosa rende intelligente una casa? Una guida ai protocolli e alle applicazioni

Questo è il riassunto di un articolo di una serie in cinque parti sulle tecnologie per l'implementazione di IoT. L'articolo completo è pubblicato su wevolver.com.

Introduzione

Grazie ai progressi in campo tecnologico, la definizione di "casa intelligente" ha continuato a evolversi con applicazioni e capacità crescenti. Ciò che è rimasto invariato è il fatto che le case intelligenti sono costituite da più sistemi che lavorano insieme per renderle automatizzate, confortevoli e rilassanti.

Negli ultimi tempi, un propulsore fondamentale della trasformazione dei sistemi per la casa intelligente è stato Internet delle cose (IoT). IoT si presenta con la promessa di essere in grado di collegare a Internet componenti e oggetti che si trovano nel nostro ambiente consueto. Questo ha portato a una trasformazione potente e dinamica in molti settori/verticali, compresa la casa intelligente. Grazie a IoT, i dispositivi della casa intelligente che prima condividevano i dati solo tra di essi e all'interno dei confini della casa, ora possono condividerli anche in Internet. Ciò consente agli utenti delle case intelligenti di interagire con le loro case e infrastrutture in tempo reale, ovunque si trovino. Grazie a questa tecnologia, le soluzioni per la casa intelligente sono diventate "più intelligenti" aprendo la via a diverse nuove applicazioni, sfruttando il cloud computing e l'apprendimento automatico oltre che l'IA (intelligenza artificiale) per elaborare i dati, valutare gli scenari in tempo reale e prendere decisioni intelligenti che vanno oltre la tipica logica pre-programmata. Una volta messe a frutto queste potenzialità sono nati diversi nuovi dispositivi e soluzioni per la casa intelligente.

I protocolli di comunicazione sono fondamentali per i sistemi destinati alla casa intelligente e per il percorso verso l'abilitazione a IoT. Forniscono l'infrastruttura e dettano i termini con cui i dispositivi comunicano per automatizzare le apparecchiature all'interno della casa. Questo articolo fornirà una guida ai protocolli e agli standard di comunicazione che sono alla base delle tecnologie attualmente preferite per le case intelligenti.

Protocolli di comunicazione per la casa intelligente

Le applicazioni per la casa intelligente sono costruite intorno alla capacità di più dispositivi, sensori, attuatori, ecc. di parlare tra loro. Dal termostato che comunica con il condizionatore d'aria per regolare la temperatura in casa ai sensori di movimento che spengono le luci in una stanza vuota: tutto ciò rende i protocolli di comunicazione parte integrante delle applicazioni per la casa intelligente. Tuttavia, a causa delle varianti di caratteristiche, capacità, modalità di funzionamento e requisiti, i protocolli di comunicazione adottati dai produttori per varie applicazioni sono numerosi e differenziati. Tra i protocolli di comunicazione per la casa intelligente troviamo:

1. Wi-Fi

2. Zigbee

3. Z-Wave

4. BLE

5. Matter

Ingegnerizzare soluzioni per la casa intelligente:

Comprendere la relazione tra i protocolli di comunicazione e l'applicazione della casa intelligente per IoT

Se da un lato fattori collaterali come le preferenze del produttore (il desiderio di creare una linea di prodotti con lo stesso protocollo ecc.) a volte influenzano il processo decisionale, la scelta di un protocollo di comunicazione per i sistemi di casa intelligente è in definitiva sempre dettata dai requisiti dell'applicazione. Alcune delle caratteristiche dell'applicazione che determinano i protocolli utilizzati sono:

1. Volume dei dati

2. Alimentazione

3. Ciclo operativo

4. Compatibilità di piattaforma

5. Costo

Assemblare il tutto: hub e hub/gateway multiprotocollo per la casa intelligente

Avere più dispositivi sparsi in diverse applicazioni nella casa intelligente diventa rapidamente un bagaglio pesante da gestire. Un controllo/un'interfaccia diversa per ogni applicazione stanca l'utente e impedisce il raggiungimento del livello di sincronia che dovrebbe esistere tra le applicazioni della casa intelligente per renderla veramente tale e autonoma.

Per risolvere il problema sono stati sviluppati gli hub per la casa intelligente. Questi hub (bridge o gateway) sono componenti hardware che permettono agli utenti di unificare i loro dispositivi per la casa intelligente in modo che possano essere controllati da un'unica interfaccia.

Oltre alla capacità di accedere a più dispositivi/applicazioni da un'unica interfaccia, gli hub permettono agli utenti di creare relazioni e interazioni tra di essi. Per i dispositivi basati su protocolli non basati su IP, gli hub sono talvolta utilizzati per portare i dati dai dispositivi a Internet (e viceversa).

Tuttavia, l'esistenza di hub ha messo in luce ulteriori sfide di interoperabilità che hanno afflitto i sistemi delle case intelligenti a causa dei vari protocolli. Ad esempio, se si adottano alcuni dispositivi per la casa intelligente basati su Zigbee con un hub basato su Zigbee, non si avrà la libertà di inserire altri dispositivi/applicazioni basati su un protocollo diverso da Zigbee a meno che non si preveda di dotarsi di un altro hub basato su quel protocollo o di far funzionare quei dispositivi/quelle applicazioni in modo autonomo.

Gli hub/gateway multiprotocollo come il Samsung Smartthings e il Wink Hub 2, che permettono agli utenti di interconnettere i dispositivi basati su più protocolli tra cui Zigbee, Z-wave, Wi-Fi, ecc., permettono di aggirare questo problema ma costituiscono un costo supplementare che pesa sugli utenti e ostacola l'adozione di soluzioni per la casa intelligente.

Le sfide di interoperabilità, tra gli altri fattori, e i loro effetti sull'adozione della casa intelligente rendono necessaria l'unificazione di protocolli/standard. In questa ottica entra in gioco una soluzione come Matter.

Matter: perché è importante

Secondo una ricerca condotta da Google e Accenture nel 2020. uno dei principali ostacoli all'adozione delle case intelligenti è la mancanza di interoperabilità tra le soluzioni ad esse dedicate. Secondo il rapporto - concentrato sulla regione Asia-Pacifico - "i consumatori non acquistano i dispositivi a causa di una mancanza di comprensione o, se li hanno, non li utilizzano appieno. In molte case, i dispositivi sono in gran parte scollegati l'uno dall'altro, il che significa che l'esperienza dell'utente è frammentata e le loro capacità intelligenti non sono pienamente sfruttate". È un problema evidente a tutti e i fornitori/produttori di soluzioni per la casa intelligente hanno, nel tempo, fatto dei tentativi per creare uno standard/protocollo unificante formando delle alleanze. Un buon esempio è l'alleanza Zigbee.

Se da un lato sono stati fatti progressi per molte problematiche, le sfide fondamentali con alcuni dei protocolli su cui le alleanze si sono formate hanno ridotto la loro fattibilità e impedito alle alleanze di raggiungere il loro vero potenziale.

È qui che entra in gioco Matter, uno standard di comunicazione realizzato con semplicità, sicurezza e quel tipo di eleganza necessaria per rendere le case veramente intelligenti e interconnesse.

Matter ha tutte le carte in regola per avere successo dove alleanze e standard precedenti hanno fallito.

Oltre ad essere un protocollo supportato e sviluppato grazie alla collaborazione dei principali attori del settore della casa intelligente (un'impresa rara), Matter è estremamente importante per il futuro dei sistemi per la casa intelligente basati su IoT grazie alla sua natura aperta e all'architettura basata su IP che attribuisce un indirizzo unico a ciascun dispositivo. Questi due fattori possono ridurre la complessità dell'implementazione della soluzione e far fronte ai problemi di sicurezza e privacy, sfruttando il solido lavoro già fatto per altri protocolli basati su IP.

Conclusione

I sistemi per la casa intelligente sono definiti dalle applicazioni e, mentre la tecnologia continua a progredire, specialmente con il Metaverso ormai incombente, le applicazioni e le capacità si evolveranno e diventeranno più complesse. I protocolli di comunicazione continueranno ad avere un ruolo fondamentale in queste trasformazioni e quindi anch'essi devono continuare a evolversi. La necessità di un'esperienza di casa intelligente veramente integrata aumenterà e, con un numero crescente di dispositivi domestici connessi a Internet, le preoccupazioni per la sicurezza, la privacy, l'efficienza energetica, ecc. aumenteranno. Per una vera esperienza di casa intelligente integrata, servono protocolli sviluppati sulla base di una conoscenza a tutto tondo per la sicurezza che permettano una privacy di alto livello, una distribuzione più facile e una migliore interoperabilità.

La versione completa di questo articolo è pubblicata su wevolver.com.