L'Ordine degli ingegneri della Provincia di Milano in collaborazione con NCP co-organizza il seguente corso di formazione manageriale Milano, 24-25 ottobre 2017 Il corso si svolgerà presso il centro congressi Copernico in Via Copernico, 38, 20125 Milano MI. Orario del corso 09:00-18:30. Il riconoscimento di 16 CFP al presente evento è stato autorizzato dall'ordine Ingegneri di Milano, che ne ha valutato anticipatamente i contenuti formativi professionali e le modalità di attuazione. 1
DESCRIZIONE GENERALE Il corso tratta le tematiche dell Internet of Things. Gli argomenti riguardano le tecnologie e le architetture alla base dello sviluppo di applicazioni quali la telemedicina, l automazione di edifici e di processi industriali, il risparmio energetico, il riuso delle risorse, la pubblica sicurezza fino ai sistemi di ottimizzazione nella agricoltura. Nello sviluppo delle soluzioni M2M-IoT il ruolo principale è assolto dai sensori ed attuatori sempre più miniaturizzati che costituiscono i dispositivi primari di ingresso e di uscita delle funzioni sviluppate dalle applicazioni. Le reti locali, spesso denominate Wireless Sensor Networks, sono molto diverse dalle reti wireless impiegate per l accesso ad Internet in quanto trasferiscono modesti volumi di dati con sorgenti di alimentazione che devono avere una lunghissima durata. La Comunità Europea, promuove i progetti di Internet of Things, spesso preceduti dal termine Smart, nelle applicazioni di monitoraggio del territorio e dell ambiente con particolare riferimento alle aree metropolitane e rurali, alla ottimizzazione dei sistemi di trasporto pubblico e privato e alla telemedicina (ehealth). Le tecnologie IoT, nei cambiamenti previsti nel 2020 (Horizon 2020) si rivelano estremamente utili nell ambito della produzione e della distribuzione di energie rinnovabili, nella prevenzione di fenomeni di dissesto del territorio, nel campo dell edilizia e della protezione civile, nella automazione dei processi industriali, nell agricoltura, nella sanità, nella robotica, nella prevenzione degli incendi, nella rilevazione di inquinamento, nella sicurezza ed efficienza degli impianti di distribuzione di servizi come gas elettricità, acqua e nella riduzione di sprechi delle risorse naturali. In definitiva l IoT vuole contribuire a rendere più sostenibili e più vivibili le aree residenziali e metropolitane incrementando la sicurezza, rendendo più efficienti e affidabili i trasporti pubblici e privati (es. automotive) ed in generale migliorando le condizioni generali della vita degli essere umani nelle comunità. INTRODUZIONE IL 2020 L ANNO DEI GRANDI CAMBIAMENTI L area Machine-to-Machine ed Internet of Things, vede un coinvolgimento sempre maggiore di autorevoli organismi di standardizzazione come l ETSI, l IEEE, l IETF e l IPSO. Lo sviluppo di progetti IoT a livello geografico comporta la necessità di disporre di reti wireless con ampia copertura sul territorio in grado di connettere piccoli ma numerosi dispositivi che generano traffici di volumi modesti ma richiedono un modestissimo impiego di energia. Tali reti, denominate LPWAN (Low Power Wide Area Network) si stanno diffondendo anche in Italia. E necessario tenere presente, tuttavia che il supporto di dispositivi IoT è uno dei requisiti base delle nuove reti mobili 5G che, nel 2020, oltre a servire le utenze mobili di tipo broadband come evoluzione del 4G, si pongono l obiettivo di ospitare e connettere una miriade di dispositivi ed utenze IoT. In ambito locale, le Wireless Sensor Network, concepite per connettere dispositivi periferici in aree di estensione limitata con traffici contenuti e consumi estremamente ridotti, continueranno a svilupparsi favorendo lo sviluppo della Internet delle cose (Wireless Embedded Internet) convergendo verso un numero limitato di protocolli a RF. Il ruolo delle Wireless Sensor Networks, concepite inizialmente per le applicazioni di telemetria, verrà esteso progressivamente al ruolo di reti locali multiuso, adatte al monitoraggio e alla trasmissione di dati ambientali, rendendole sicure e flessibili anche in termini di topologia. Le caratteristiche di pervasività, di multidisciplinarità e di illimitata applicabilità conferiscono all IoT un alto grado di complessità che richiede metodo e disciplina. Progettare e quindi implementare una soluzione che soddisfi i desiderata richiesti è un esercizio che deve passare necessariamente attraverso l acquisizione di una metodologia generale ben congegnata che possa essere applicata in qualsiasi contesto. Spinti da questa ineludibile esigenza, abbiamo sviluppato un modello di riferimento applicabile alla progettazione e alla implementazione di soluzioni per l IoT. 2
OBIETTIVI Obiettivo del corso è quello di fornire i concetti alla base dello sviluppo delle applicazioni Machine-to-Machine e Internet of Things attraverso una breve trattazione dei numerosi protocolli presenti sul mercato delle LPWAN e delle Wireless Sensor Networks con particolare riferimento allo standard 802.15 e allo standard 6LoWPAN per agevolare le modalità di integrazione con servizi Cloud tramite IPV6. Viene altresì fatto un cenno sulle categorie di sensori e di attuatori impiegati nell industria. I contenuti del corso sono finalizzati a mettere in grado i partecipanti ad assumere un ruolo attivo nello sviluppo e nel coordinamento di progetti di Smart Cities, Building Automation e nuovi insediamenti residenziali. Il corso presenta una panoramica ragionata dell IoT, fornendo ai partecipanti un metodo di lavoro per affrontare sia la fase di progettazione che di realizzazione con a supporto il prezioso utilizzo di esercitazioni pratiche e casi di utilizzo. DESTINATARI DEL CORSO Il corso si rivolge a coloro che sono o saranno coinvolti nelle attività inerenti progetti M2M-IoT e WSN per gli aspetti di: - Progettazione e pianificazione; - installazione, messa in opera e collaudo; - system integration ed esercizio. Il corso, inoltre, è destinato a professionisti di settori correlati quali l industria chimica, l industria agroalimentare, la telemedicina e l automazione degli edifici per i quali le tecnologie M2M-IoT e le WSN costituiscono elementi infrastrutturali di base. PREREQUISITI Per accedere al corso Wireless Sensor Networks è auspicabile avere le conoscenze di base sui seguenti argomenti: - Conoscenza dell IP e del TCP/IP in generale - Conoscenza di massima delle tecnologie wireless e relativo impiego - Buona cultura generale sull ICT abbinata ai concetti del Cloud - Può essere di ausilio la conoscenza di elementi di elettronica/fisica/chimica. CONTENUTI DEL CORSO Introduzione Definizioni e Modelli di riferimento - Finalità delle tecnologie M2M (ETSI) ed IoT (IEEE ed IETF); - Settori di utilizzo nelle aree Smart Energy, Smart Cities, Smart Buildings, Domotica, Robotica, Automotive, ehealth; - Modello di riferimento IoT Le entità significative di un sistema M2M-IoT; - Protocolli facenti parte della famiglia M2M-IoT. - Le molteplicità di protocolli di comunicazione esistenti, specializzati per settore di industria e applicazione; - Tecniche possibili di tunneling/encapsulation dei protocolli di Building & Industrial Automation. - Ruolo di alcune organizzazioni di standardizzazione (es. IPSO, ISA100, etc.). Impiego di reti Wireless e Wireless Sensor Networks: - Tipologie di reti wireless, parametri caratterizzanti e posizionamento nel networking; - Le reti LPWAN e le Local WSN. 3
- Lo standard 802.15.4 e le sue evoluzioni Caratteristiche e specifiche tecniche; (bande impiegabili in Italia, throughput, topologia, routing, discovery, indirizzamento); - Il protocollo Zigbee e le possibili configurazioni; - Cenni su altre tecnologie wireless specializzate per industria (es. WM-Bus WirelessHart, Z-Wave, etc); - Impiego di reti mobili LTE-4G per applicazioni M2M-IoT e benefici delle reti 5G nel 2020; - La sperimentazione 5G in Italia Progetto MISE; - Impiego di reti WiFi Low Power 802.11ah e Wi-Fi HaLow. Integrazione delle WPAN con IPV6 Lo standard 6LoWPAN e l adozione dell IP in logica End-to-End. - 6LoWPAN Modello architetturale (Simple, Extended, ad hoc); - RFC4919: IPv6 su Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs); - RFC4944: Trasmissione di Pacchetti IPv6 su reti IEEE 802.15.4; - RFC4301: Security Architecture for the Internet Protocol; - RFC6282: RTP Payload Format for IP-MR Speech Codec; - RFC6550: Routing over Low-Power and Lossy Networks (ROLL-RPL); - Cenni su IPV6 e relativo indirizzamento; - Cenni su Routing Route-Over e Mesh-Under - Neighbor Discovery (ND), differenze rispetto allo standard; - Multihop Mesh Technology- Link Layer Forwarding; - Security and Management; - Web Services ed Internet Integration - Prospettive di 6LoWPAN su comunicazioni PLC Trasduttori, sensori ed attuatori: - Modello generico di Smart Sensor e Smart Actuator - Transducer e smart sensor protocol standard IEEE1451 e IEEE1588 - Categorie di sensori (acustici, bio, elettrochimici, ottici, ossido di metallo, misuratori, analizzatori di Spettro, etc.); Cenni su Bus impiegati nell area dell Industrial Automation & Control - M-Bus, WM-Bus, MODBus, Profi-BUS, ProfiNET, CAN (Controller Area Network); - Impiego del WM-Bus nella telemetria a 169 MHz; - Il protocollo SCADA; - Impiego del protocollo MQTT; - Tecniche di tunneling/encapsulation su reti IP. 4
Cenni su Protocolli delle aree di Building Automation - KNX/EIB KNX over IP; - BACNet BACNet over IP; - LONMARK LONWorks over IP; - Tecniche di tunneling/encapsulation su reti IP. Soluzioni e prodotti disponibili sul mercato - Cenni sui vendor più rappresentativi ed innovative sul mercato; Scenari applicativi di riferimento - Caso di studio di Smart Village - Discussione su scenari specifici di telesanità, sistemi antincendio, energie rinnovabili, rilevazione inquinamento, etc. Un approccio metodologico per il design - Il paradigma 3C (Collecting, Correlating, Collaborative Acting) per soluzioni TCS (Total Control Systems) - Visione logica e contestualizzazione dei sistemi IoT - Il framework DCPA (Device, Communication, Platform, Application): un modello architetturale per la scomposizione dei sistemi IoT in Context. Laboratorio Per rendere più efficaci i concetti trasmessi, si allestirà un laboratorio nel quale sono messe in pratica le metodologie di design presentate. Sono presentati Kit elettronici e piattaforme cloud (Amazon Web Services IoT) per la realizzazione pratica di prototipi IoT con i quali saranno realizzati delle applicazioni didattiche. 5