I sistemi per la connettività delle schede elettroniche: Wi-Fi e Bluetooth

La connettività è una componente fondamentale dell’Internet of Things. I dispositivi IoT si affidano alle reti per comunicare con gateway, applicazioni, server, router e altri apparecchi intelligenti. La trasmissione dati consente ai dispositivi IoT di eseguire le funzioni per cui sono stati progettati. Le tecnologie wireless più utilizzate sono il WiFi e il Bluetooth. Entrambe permettono di collegare tra loro diversi apparecchi, senza l’utilizzo di cavi, consentendo di trasferire e ricevere informazioni.

I dispositivi IoT Bluetooth

Il Bluetooth è un protocollo di tecnologia wireless che si basa sulla prossimità fisica per gestire le connessioni tra i dispositivi. Utilizza onde radio UHF (ultra high frequency) tra 2.400 e 2.485 GHz, che possono estendersi per un massimo di 50 metri. Per essere compatibile con questo sistema di trasmissione dati, un apparecchio IoT deve disporre di un microprocessore in grado di gestire il Bluetooth, nonché di un secondo dispositivo a cui accoppiarsi.
Ci sono due versioni del protocollo Bluetooth comunemente utilizzate: Bluetooth Classic e Bluetooth Low Energy (BLE), progettato per dispositivi che devono consumare basse quantità di energia.
Esistono diversi motivi per cui gli sviluppatori possono scegliere di utilizzare il Bluetooth anziché il Wi-Fi per i dispositivi IoT. Innanzitutto, il Bluetooth di solito richiede la vicinanza fisica per avviare una trasmissione del segnale, quindi ci sono meno possibilità di subire attacchi e tentativi di hackeraggio da remoto. In secondo luogo questo sistema richiede molta meno energia del Wi-Fi, quindi funziona meglio per i dispositivi a bassa potenza come i sensori di base.

I dispositivi IoT Wi-Fi

Wi-Fi è una tecnologia di rete wireless che utilizza varie bande di onde radio per trasmettere informazioni tra dispositivi. Tutti i computer e gli smartphone moderni dispongono di questa funzionalità già integrata.
Per utilizzare questo sistema su un dispositivo IoT servono un microchip e il firmware per gestire le credenziali Wi-Fi del dispositivo, poiché è più esposto alla possibilità di attacchi informatici.
In genere i dispositivi IoT che utilizzano questa tecnologia sono grandi hub fissi, sebbene possa essere prevista anche su apparecchi più piccoli. Per utilizzare il sistema, il dispositivo intelligente deve trovarsi vicino a un punto di accesso al collegamento internet Wi-Fi.

Bluetooth IoT e Wi-Fi: le funzionalità a confronto

Velocità

Il Wi-Fi ha una velocità massima molto maggiore del Bluetooth: almeno 54 Mbps per il Wi-Fi, contro solo 3 Mbps per il Bluetooth. Di conseguenza, il Bluetooth viene in genere utilizzato per trasferire piccoli blocchi di dati, come i valori numerici dai sensori IoT. Il Wi-Fi è invece migliore per l’invio di file di dati di grandi dimensioni, come video e foto.

Sicurezza

La connettività è ciò che rende i dispositivi IoT così utili, ma può essere anche un’arma a doppio taglio. Le connessioni tra gli apparecchi e con altre entità di rete possono creare vulnerabilità significative e c’è la possibilità che dati preziosi vengano rubati.
Il livello di sicurezza del Bluetooth è sufficiente per la maggior parte degli scopi, sebbene non possa essere considerato un protocollo del tutto inviolabile.
Se si vuole avere una maggiore sicurezza per la trasmissione di dati sensibili, il Wi-Fi offre maggiori garanzie perché utilizza la crittografia a 256 bit, mentre il Bluetooth (Classic e BLE) utilizza solo la crittografia a 128 bit.
Il Wi-Fi ha due accessi di sicurezza più diffusi: WEP (Wireless Equivalent Privacy) e WPA, WPA2, WPA3 (Wi-Fi Protected Access), che lo rendono molto più protetto.
L’isolamento dei dispositivi IoT all’interno della propria rete, l’utilizzo di reti private virtuali (VPN) e la limitazione della connettività alle loro funzioni principali sono inoltre misure di sicurezza ulteriori che possono essere implementate.

Rilevamento della posizione e prossimità

Sia il Wi-Fi che il Bluetooth possono fornire informazioni accurate sulla posizione e sulla prossimità, sebbene il Bluetooth possa essere un po’ più affidabile in alcuni casi.

Portata

Il Bluetooth in genere ha una portata inferiore rispetto al Wi-Fi. I dispositivi di classe 1 hanno una portata massima di 100 metri, ma la maggior parte dei dispositivi Bluetooth ha una portata inferiore, spesso di solo 10 metri. Inoltre, la portata del Bluetooth dipende dagli ostacoli e dallo spessore delle pareti tra i due dispositivi.
La portata Wi-Fi varia invece in base a diversi fattori come la frequenza, la potenza di trasmissione, il tipo di antenna e l’ambiente. I router Wi-Fi solitamente hanno una portata molto più ampia del Bluetooth.

Consumo energetico

Il Bluetooth è stato progettato per consumare meno energia del Wi-Fi, in particolare con il protocollo BLE (Bluetooth Low Energy).

Nei dispositivi IoT il Wi-Fi è costantemente attivo per rilevare e scansionare le reti disponibili, per eseguire l’autenticazione, per mantenere la connessione costante durante la trasmissione dei dati. Inoltre più dati vengono scambiati maggiore è il dispendio di energia.
Il Wi-Fi richiede una potenza 10 volte superiore rispetto al BLE, anche per svolgere le stesse attività. I dispositivi Wi-Fi necessitano di una notevole potenza, circa 500µW per dieci messaggi al giorno, mentre BLE consuma solo 50µW.
Se si utilizza il Wi-Fi potrebbe essere necessario prevedere un’ulteriore fonte di alimentazione perché la batteria non ricaricabile inclusa nel dispositivo potrebbe finire per scaricarsi e non essere in grado di dare energia al device durante tutto il suo ciclo di vita.

Bluetooth e Wi-Fi per IoT: qual è la soluzione migliore?

La scelta migliore tra Bluetooth e Wi-Fi dipende in gran parte dalle caratteristiche del progetto, dagli obiettivi aziendali e dall’applicativo del dispositivo. Syen progetta e realizza dispositivi IoT che utilizzano la migliore tecnologia di comunicazione in relazione alle specifiche esigenze. Fornisce una consulenza personalizzata per lo sviluppo di dispositivi che supportano l’Internet of Things.
Offre un supporto completo in ogni fase dall’ideazione alla realizzazione dell’apparecchio elettronico. Partendo dalla comprensione delle necessità del cliente e delle funzionalità richieste al device, elabora il progetto che comprende il design su misura della scheda elettronica e la valutazione della tecnologia di connettività più adatta e dei sistemi di alimentazione del dispositivo.