Immaginate una città in cui i semafori si adattano in tempo reale al flusso del traffico, i lampioni si accendono solo quando necessario e i cassonetti dei rifiuti segnalano automaticamente il momento in cui devono essere svuotati. Tutto ciò è possibile grazie all’applicazione dell’Internet of Things agli oggetti smart installati nel contesto urbano. A supportare questo balzo tecnologico c’è oggi anche la tecnologia LoRaWAN.

Lanciato nel 2015, il protocollo LoRaWAN si sta rivelando un elemento chiave nello sviluppo delle Smart City. Si tratta infatti di una soluzione di rete affidabile, scalabile ed economica per una vasta gamma di applicazioni IoT. La sua capacità di abilitare la comunicazione tra milioni di dispositivi a lungo raggio fa di questa tecnologia uno degli strumenti più promettenti per creare città connesse, efficienti e sostenibili.

Che cos’è il protocollo LoRaWAN e come funziona

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) è un protocollo di comunicazione wireless, basato sulla tecnologia di trasmissione LoRa (Long Range). È stato progettato per connettere dispositivi elettronici a lunga distanza e con bassi consumi energetici, quando non c’è la necessità di trasferire grandi quantità di dati.

Questo protocollo si colloca tra i sistemi di comunicazione cellulare a lungo raggio e capacità di banda medio-alta (come 4G e 5G), e quelli wireless a breve distanza (come Bluetooth, Wi-Fi e NFC). Diversamente dai precedenti, il sistema LoRaWAN si sta affermando come lo strumento ideale per trasferire piccoli pacchetti di dati a lunga distanza (fino a 20 chilometri). È dunque la soluzione di rete perfetta per le applicazioni IoT, che hanno la necessità di connettere molti dispositivi a batteria su ampie aree geografiche.

L’architettura di una rete LoRaWAN è composta fondamentalmente da quattro elementi: gli End nodes, i Gateway, il server di rete e l’Application Server.

Gli End nodes sono i “nodi finali”, ossia i device che raccolgono i dati e li inviano al Gateway attraverso la rete LoRaWAN. Questi dispositivi includono sensori, attuatori, contatori intelligenti e tracker GPS.

I Gateway, collocati nel territorio, fungono da ponte tra gli End nodes e il server di rete. Ricevono i dati dai nodi finali e li trasmettono al server di rete utilizzando connessioni a banda larga.

Il server di rete, al centro del sistema LoRaWAN, gestisce la rete, raccoglie i dati ricevuti dai Gateway e li invia alle applicazioni. Può essere ospitato in cloud o in locale.

L’Application Server, infine, elabora i dati provenienti dal server di rete e li rende disponibili agli utenti, che li visualizzano tramite app o web.

I principali vantaggi delle reti LoRaWAN

Il protocollo LoRaWAN è uno standard aperto e supportato dalla LoRa Alliance, un’associazione senza scopo di lucro a cui partecipano oltre 500 aziende tecnologiche. I suoi membri collaborano per garantire l’interoperabilità, migliorare la tecnologia e svilupparla ulteriormente.

Ma quali sono i principali vantaggi dell’utilizzo di una rete LoRaWAN?

  • Connettività a lungo raggio – Il protocollo consente di connettere dispositivi a lungo raggio: fino a 5 chilometri nelle aree fortemente urbanizzate e fino a 20 chilometri in campo aperto. È possibile quindi dislocare i dispositivi IoT in un’area geografica molto ampia, fornendo una copertura dell’intera città.
  • Basso consumo energetico – Il basso consumo energetico della rete consente ai dispositivi IoT alimentati a batteria di funzionare per lunghi periodi, anche 10 o 15 anni, senza essere ricaricati. Ciò semplifica la gestione dei device e riduce i costi di manutenzione.
  • Elevata capacità – LoRaWAN supporta un grande numero di dispositivi connessi allo stesso tempo ed è quindi ideale per applicazioni su larga scala.
  • Costi ridotti – LoRaWAN opera su frequenze senza licenza ed è relativamente economica rispetto ad altre soluzioni di rete a lungo raggio come le reti cellulari. Questo favorisce la sua implementazione nelle città, dove i budget limitati possono essere un ostacolo per l’adozione delle nuove tecnologie.
  • Scalabilità – La “rete a stella” di LoRaWAN supporta milioni di dispositivi. La soluzione è dunque flessibile e scalabile, facilmente ampliabile per soddisfare le esigenze in continua evoluzione delle Smart City.
  • Sicurezza – Funzionalità di sicurezza avanzate, come la crittografia end-to-end, assicurano la privacy dei dati trasmessi sulla rete. Questo è cruciale per le Smart City, dove la sicurezza dei dati è un fattore critico.
Le possibili applicazioni per lo sviluppo delle Smart City

Le reti LoRaWAN aiutano dunque a costruire le Smart City perché sono in grado di abilitare un gran numero di applicazioni IoT. Vediamo le principali.

  • Monitoraggio ambientale – Una rete LoRaWAN può essere utilizzata per raccogliere dati dai sensori che monitorano la qualità dell’aria, le condizioni climatiche e i livelli idrometrici di fiumi e bacini d’acqua. Con queste informazioni, l’autorità pubblica è in grado di rispondere tempestivamente ai fenomeni dovuti all’inquinamento o al cambiamento climatico.
  • Smart Parking – I sistemi di Smart Parking funzionano grazie a sensori che rilevano quali posteggi sono liberi. Le informazioni, veicolate da questa tecnologia, aiutano gli automobilisti a trovare rapidamente parcheggio e a ridurre il traffico in città.
  • Gestione del traffico – Allo stesso modo, questa tecnologia può aiutare a monitorare il flusso veicolare, rilevare incidenti e congestioni. In base alla quantità di vetture che circolano in una determinata zona, i semafori intelligenti possono regolarsi in modo da fluidificare il traffico e ridurre così i tempi di viaggio.
  • Gestione dei rifiuti – Questo protocollo di comunicazione ottimizza anche le attività di waste management. Può essere ad esempio impiegato per monitorare il riempimento dei contenitori dei rifiuti (smart bin) e quindi per determinare i tempi e i modi della raccolta dei rifiuti.
  • Illuminazione intelligente – LoRaWAN può trovare applicazione nella gestione intelligente dell’illuminazione pubblica. Accendendo i lampioni soltanto dove e quando serve, si possono ottimizzare i consumi e ridurre i costi energetici.
  • Gestione dell’acqua – I sensori collegati a una rete LoRaWAN possono monitorare l’utilizzo dell’acqua, la sua qualità ed eventuali perdite. Queste informazioni possono essere usate per ridurre gli sprechi e per rispondere alle emergenze legate alla risorsa idrica.
LoRaWAN per il futuro delle Smart City

LoRaWAN è una tecnologia versatile e potente, ideale per un’ampia gamma di applicazioni IoT che richiedono una comunicazione affidabile su lunghe distanze e con un basso consumo energetico.

Grazie all’utilizzo di questo sistema di comunicazione è possibile fornire più informazioni utili ai decisori, aiutandoli a compiere scelte migliori. L’obiettivo è un impiego più efficiente delle risorse economiche pubbliche e il miglioramento della qualità della vita dei cittadini.

Le soluzioni LoRaWAN rispondono dunque a esigenze fondamentali per lo sviluppo delle città e aiutano a risolvere le sfide più urgenti. Considerando i suoi vantaggi, non c’è da meravigliarsi che questa tecnologia conosca oggi una forte crescita, dimostrando un grande impatto nella creazione delle Smart City.