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EMBEDDED 87 • FEBBRAIO • 2023 38 Protocolli di comunicazione standard dei dispositivi embedded IoT La maggior parte dei dispositivi utilizzati nell’IoT è stata stan- dardizzata prevalentemente dalla IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) e dalla IETF (Internet Enginee- ring Task Force). La IEEE 802.15.4 è uno standard di radio frequenza sviluppato per dispositivi a bassa potenza e anche per operazioni defini- te nell’area personale della rete wireless a bassa velocità LR- WPAN. Questo standard è rivolto principalmente alle aziende per applicazioni in ambiente IoT. Sono state affrontate varie standardizzazioni, protocolli, tecnologie e problemi di sicurez- za in ambienti abilitati all’IoT. Il primo standard IEEE 802.15.4 è stato annunciato nel 2011 e successivamente è stato rilasciato l’IEEE 802.15.4e nel 2012. Nel 2007, IETF ha sviluppato una standardizzazione creando il protocollo 6LOWPAN per dispositivi a basso consumo. Poi, nel 2008, l’organizzazione IETF ha stabilito il protocollo di routing ROLL per il routing su reti a bassa potenza. IEEE 802.15.4 IEEE supporta un’ampia fascia di gruppi di lavoro per comu- nicazioni wireless e cablate. Le industrie stanno adottando la standardizzazione 802.15.4e a livello ampio in cui viene adot- tato anche il protocollo 802.15.4f per RFID (Radio Frequency Identification); inoltre stanno adottando anche il protocollo 802.15.4g per le reti di applicazioni smart (SUN) per il monito- raggio delle reti intelligenti. Le versioni di protocolli sopra ci- tate si basano su protocolli e tecnologie radio, ovvero sul proto- collo 802.15.4a/b. Il protocollo 802.15.4 definisce le topologie di rete a stella e peer-to-peer per le comunicazioni tra nodi e dati. Questo standard specifica il livello di controllo dell’accesso ai media (MAC) e il livello fisico (PHY), livelli inferiori del mo- dello di rete OSI utilizzato in tutto il mondo e mantenuto dal gruppo IEEE 802.15. La figura 1 mostra uno stack dello stan- dard 802.15. L’IEEE 802.2 viene utilizzato come controllore del collegamento logico che comunica con i sottolivelli di conver- genza. LLC è la parte superiore della DLL nel modello OSI. IEEE 802.15.4 è un noto standard tecnico per LR-WPAN. Zigbee Zigbee è il protocollo di comunicazione wireless più utilizzato grazie alla sua semplicità ed è una distribuzione dello standard 802.15.4. Zigbee è utilizzato per comunicazioni a bassa potenza e a bas- sa velocità ed è basato sullo standard di rete wireless mesh. I protocolli Zigbee sono sviluppati, supportati e gestiti dal grup- po Zigbee Alliance (ora rinominata CSA - Connectivity Stan- dards Alliance). Le funzionalità avanzate di questo standard includono crittografia, autenticazione, instradamento e inoltro dei dati. 6LowPAN Il protocollo dedicato IPv6 per reti di area personale a basso consumo è stato creato anche da IETF per far fronte al con- tinuo incremento di dispositivi intelligenti dell’IoT e alla ne- cessità di indirizzi IP molto stabili, scalabili e sicuri, requisiti richiesti per i dispositivi IoT. 6LoWPAN è un protocollo di trasporto di pacchetti IPv6 at- traverso i collegamenti dell’IEEE 802.15.4, inoltre, consente la connettività IP nei sistemi di rete con risorse limitate. LoRAWAN La tecnologia LPWAN (Rete WAN a bassa potenza) è sta- ta progettata per integrare un gran numero di dispositivi nell’IoT. Questa tecnologia viene utilizzata nelle reti di comu- nicazioni a corto raggio per dispositivi IoT che necessitano di una lunga durata della batteria. LoRAWAN (Long Range Wide Area Network) è stata proget- tata ottimizzando la tecnologia LPWAN per ottenere un bas- so costo, un minor consumo di energia e un’ampia portata del segnale a radio frequenza. Il protocollo LoRAWAN è sviluppato e mantenuto da LoRAWAN Alliance , un’associazione aperta senza scopo di lucro. Le reti LoRAWAN utilizzano la topologia a stella in cui i di- spositivi terminali trasferiscono i messaggi ai gateway e i ga- teway rilasciano i messaggi al server. Z-Wave Z-Wave è un protocollo di rete per le comunicazioni wireless Fig. 1 – Stack dello standard 802.15 HARDWARE | COMMUNICATION PROTOCOLS