inebula Connect Piattaforma multifunzione per sistemi IoT

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1 inebula Connect Piattaforma multifunzione per sistemi IoT Stefano Della Valle VP Executive Sales & Mktg - inebula

2 I.O.T. Internet Of Things Ovvero la possibilità di controllare e comunicare con oggetti a distanza via internet Siamo sicuri che si tratti di una novità?

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5 Le nuove frontiere della comunicazione per collegare cose La vera innovazione dell IOT non è nelle «cose» e non risiede nel fatto che «cose» comunichino con un sistema centrale La novità consiste nel fatto che il prezzo delle «cose» è in rapida discesa verso la decina di Euro. Opportunità: si possono raccogliere informazioni anche quando hanno un valore minimo Conseguenze: Si deve rendere praticamente nullo il costo del delivery di un oggetto Si deve abbattere il costo della comunicazione tra oggetti e sistemi di raccolta dei dati.

6 Impatti attesi M2M IOT M2M IOT 10$ 40$ Cost of Deployment M2M Modem cost Time 50$ 1.000$ 1 $ IOT Provisioning cost 2 $ Time Time

7 Comunicazione prima dell IOT e domani. La comparsa del termine IOT risale al 1999 in relazione alla tecnologia RFID che prometteva di abbattere il costo della comunicazione permettendo la realizzazione di sensori low cost. Da decenni tuttavia si usa il termine M2M per definire capacità di oggetti di varia tipologia di comunicare con sistemi centrali o tra loro. In questo caso si trattava sostanzialmente di comunicazione dati attraverso gli operatori mobile, quindi con costi significativi della componente trasporto. Soluzione applicabile quindi solo a dati di elevato valore. Oggi si sfidano quattro soggetti: Operatori mobili con la tecnologia LTE-M, Sigfox operatore internazionale specializzato Una nuova tecnologia abilitante per nuovi operatori nota con il nome di LoraWAN Altre tecnologie innovative che tuttavia non hanno ancora dimostrato significativi vantaggi.

8 Le tre aree di attenzione dell IOT Raccolta dati Ricezione comandi Trasmissione Elaborazione e presentazione

9 Quindi esisteranno solo device low cost? No. SMART METERS: dispositivi per la raccolta di dati di valore basso Hanno un costo compreso tra le 10 e i 300 Sono limitatamente programmabili Generalmente incorporano sensori e sistema di comunicazione Utilizzano tecnologie di rete a basso costo tipicamente wireless SMART DEVICES: dispositivi per la raccolta di dati di valore alto Hanno un costo compreso tra le 200 e i Sono multifunzionali e programmabili ad alto livello (dispongono di un sistema operativo) Generalmente interfacciano dei sensori ma possono anche incorporarli Possono usare molteplici tecnologie di rete

10 GLI SMART METERS

11 Piccolo è bello

12 Il problema del valore del dato Gli smart meters sono essenzialmente dei sensori associati a un sistema di comunicazione. Devono soddisfare due requisiti: Un costo (del prodotto e del sistema di comunicazione) coerente con il valore del dato. Il costo dell installazione minimo, ivi inclusa la non necessità di un alimentatore esterno. Questo tipo di dispositivi costituisce già la maggioranza dei dispositivi IOT in uso nel mondo, ma se si vuole andare oltre occorre un sistema di comunicazione che: Abbia costi quasi nulli Non richieda importanti livelli di energia

13 LoRaWAN: una nuova possibilità per i sensori low cost Low Range Low Power Wide Area Network è una architettura di rete wireless proposta e supportata da una associazione no profit e basata sulla tecnologia wireless LoRA Non è un servizio, ma permette di realizzare reti private e pubbliche con minimi investimenti Ha importanti caratteristiche: Lavora su frequenza non licenziata (868 MHz) Elevata efficienza: 25 mw permettono di trasmettere 100 KB ad almeno 1,5 km di distanza dalla stazione base Bidirezionale Criptata Grazie a questo sistema di comunicazione è possibile diffondere capillarmente Smart Meter in grado di rilevare enormi quantità di informazioni e trasmetterle a costo zero a una piattaforma centrale

14 LoRa nel mondo reale Antenna LoRa Sensori per agricoltura INEBULA CONNECT Collegamento internet xdsl/3g Da un minimo di 1.5 a 15 Km di copertura

15 Alcuni esempi di ambiti applicativi Per tutti i seguenti ambiti esistono soluzioni di mercato consolidate, ma la rilevazione del dato a basso costo può moltiplicare l applicabilità delle soluzioni. Rilevazione traffico urbano Sensori atmosferici Rilevazione presenze Gestione parcheggi Gestione cassonetti dei rifiuti urbani Rilevazione di intrusione illecita Rilevazione movimento di mezzi e beni Rilevazione della presenza/posizione di animali

16 GLI SMART DEVICES

17 Una sola piattaforma per ogni tipologia di device IOT inebula Connect indirizza sia le problematiche di metering low cost che quelle high value. Non soltanto permette di gestire oggetti complessi, ma di correlare dati provenienti da diverse tipologie di dispostivi. In real time. WiFi Ethernet 3G/4G INEBULA CONNECT LoraWAN SigFox LTE-M.. Smart Device Smart Meter/Sensor

18 Smart device I.O.T. Internet of things Intelligence of things

19 Il vantaggio dell intelligenza distribuita Quando si devono trattare dati di elevato valore il vantaggio di una piattaforma IOT consiste nel fornire informazioni significative in realtime Tuttavia, la raccolta di volumi di dati «elementari» da post - elaborare centralmente non è necessariamente la strategia più efficacie: Grandi quantità di dati sono più facili da elaborare in batch, quindi i dati significativi sono disponili dopo ore, a volte giorni. Trasferire enormi quantità di dati in real time richiede canali di comunicazione costosi. L alternativa consiste nel distribuire alcune funzioni di elaborazione direttamente sui dispositivi che raccolgono questi dati in modo da ridurre la mole di dati trasmessi inviando informazioni già parzialmente significative. Questo implica sviluppare software complessi su oggetti eterogenei

20 Lo sviluppo del device, una problematica complessa Applicazione Sistema operativo Nello sviluppo di un device che deve avere importanti compiti occorre tenere presente alcuni rischi: Stretta dipendenza tra applicazione e sistema operativo Stretta dipendenza tra applicazione e sensore Difficoltà ad aggiornare il software in presenza di versioni diverse di Hardware e Sistemi operativi Problemi di comunicazione e sicurezza PPIATTAFORMA DI SVILUPPO DI UNO SMART DEVICE SENSORE INTERFACCIA DI COMUNICAZIONE INTERNET Piattaforma IOT

21 Operation and Management Lo sviluppo del device e la sua gestione CUSTOM APPs Connectivity & delivery Network configuration Gateway basic services Device Abstraction Field protoc. Ad m GUI inebula mette a disposizione un kit sw che permette di abbattere sia i costi di sviluppo del dispositivo, sia quelli di gestione L applicazione che rende il device intelligente è totalmente indipendente dall hardware e dal sistema operativo sottostante OSGi Application Container CUSTOM Java VM APPs Il kit è disponile sia in versione enterprise, sia in versione Open Source Linux Hardware

22 Lo sviluppo del device e la sua gestione La semplice adozione del kit di sviluppo mette a disposizione una vasta gamma di servizi preconfigurati. Tra questi la GUI web locale che semplifica la configurazione del dispositivo

23 Il trasporto dei dati

24 Il sistema di comunicazione INDIRIZZIO IP PRIVATO La connettività di un Smart Device a tre obiettivi: Inviare dati alla piattaforma Ricevere dati dalla piattaforma Raggiungere il dispositivo per manutenzione INTERNET FW INDIRIZZIO IP PUBBLICO Per una facile raggiungibilità ogni dispositivo dovrebbe essere dotato di un indirizzo IP pubblico. La presenza di un firewall impedisce alla piattaforma di attivare il collegamento L uso delle VPN non è adatto a grandi quantità di apparati e fa crescere il costo del progetto. Piattaforma IOT La soluzione è il bus MQTT

25 Piattaforma Smart Dev. Bus di comunicazione e normalizzazione dei dati Applicazione Broker MQTT Firewall Server MQTT Broker MQTT Applicazione Gli strumenti di sviluppo del dispositivo includono l interfacciamento automatico al bus MQTT Il broker MQTT si collegano al server in uscita da reti private La trasmissione del dato avviene in modalità «connection less» attraverso i concetti di «publisher» e «subscriber»: Ogni applicazione publisher pubblica un dato che il bus consegna ogni applicazione che ha «sottoscritto» quel dato. Il dato è descritto mediante un URI (domain/dev/app/metrica) che permette di ricercarlo anche nel database della piattaforma IOT. La normalizzazione della nomenclatura dei dati elimina la fase di design del database centrale.

26 Gestione del dispositivo via MQTT Uno degli importanti vantaggi della piattaforma inebula Connect consiste nella capacità di interagire con i Smart Device remoti utilizzando il bus MQTT. Componenti funzionali, parte del kit di sviluppo, rispondono a comandi inviati dalla piattaforma via MQTT. E così possibile: Conoscere lo stato operativo di ogni device in real time, Inviare nuove versioni di software o nuovi certificati di sicurezza Inviare comandi al sistema operativo e ricevere informazioni sullo stato operativo del device. Modificare le configurazioni appicative Ecc.

27 Sicurezza del dispositivo via MQTT Uno dei fattori di rischio di un progetto IOT con migliaia o più Smart Device remoti consiste nella sicurezza della device stesso. Sicurezza è sinonimo di affidabilità e quindi di disponibilità di un dato attendibile La piattaforma inebula Connect utilizza certificati SSL per cifrare ogni messaggio scambiato e ricevuto con un device remoto. Anche la configurazione di device (enterprise) è completamente sicurizzata evitando la necessità di distribuire le password di sistema. Non è pertanto possibile clonare un device, alterarne la configurazione, intercettare e modificare un dato.

28 Device custom o enterprise DataGateway con APP MQTT/SMS INEBULA CONNECT MQTT SMS COAP MQTT/SMS Smart Object con APP Meters in MODBUS su RS485 Meters non gestiti con interfaccia SMS, MQTT o COAP anche basato su hw low cost (Arduino o simili) Meter custom realizzati mediante kit di sviluppo ESF e gestito direttamente alla piattaforma (RASPBERRY PI o similari)

29 La piattaforma

30 Gestione Real Time dei dati e visualizzazione Sono molteplici le caratteristiche funzionali importanti per una piattaforma IoT ma le più rilevanti sono due: Capacità di elaborare e presentare dati in real time Profilare in modo puntuale le possibilità che gli utilizzatori hanno di visualizzare e modificare dati e impostazioni La capacità di elaborazione real time è un punto fondamentale: Permette di creare dati derivati Permette di generare allarmi Permette di inviare dati significativi ad altre piattaforme senza dover replicare il DB

31 Profilazione dell utenza. Un importantissima caratteristica della piattaforma IOT è la capaità di profilare in modo preciso le utenze. Questo aspetto attiene alla più generale problematica della sicurezza. La definizione di ruoli e potenzialità operative non solo previene il rischio di interazioni non previste sui dati, ma permette la strutturazione per livelli di gruppi di lavoro specializzati su aspetti sempre più parzializzati.

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