L’edizione di Light+Building 2018 che si è appena conclusa ha confermato la tendenza del settore ad orientarsi in modo sempre più marcato verso soluzioni di gestione intelligenti basate su automazione e su controllo interconnesso. Alla rivoluzione introdotta dai LED alcuni anni fa’ segue oggi quella delle tecnologie wireless nella gestione degli apparecchi d’illuminazione e dei sensori, che finalmente permette di abbattere la complessità impiantistica ed architetturale tipica delle soluzioni di controllo “tradizionali” realizzate tramite cablaggio fisico.

A Francoforte abbiamo assistito al proliferare di soluzioni di controllo wireless più o meno articolate basate sia su frequenze che su protocolli diversi. Con molti clienti abbiamo affrontato negli ultimi mesi gli stessi discorsi riguardanti il futuro di questo settore. Per molti di loro, specializzati in illuminazione e non molto ferrati sulle questioni sistemistiche, è difficile comprendere la differenza tra frequenza e protocollo. Per fare un semplice esempio si potrebbe pensare alla frequenza come al canale di comunicazione da utilizzare, ad esempio il telefono oppure la mail. Il protocollo invece è assimilabile alla lingua utilizzata per la comunicazione, ad esempio italiano o inglese. Risulta così subito chiaro che per realizzare uno standard di mercato è necessario definire sia il canale che la lingua, in modo da rendere decifrabili le comunicazioni tra dispositivi diversi connessi sulla stessa rete wireless.

Lo stato dell’arte del mercato presenta purtroppo uno scenario fortemente variegato sia di frequenze che di protocolli utilizzati. Ciò chiaramente disorienta i clienti e non facilita la crescita del settore. Tuttavia una certa differenziazione è e sarà necessaria anche in futuro, in quanto applicazioni diverse necessitano di soluzioni dedicate.

La teoria della radio frequenza afferma che a parità di potenza un segnale inviato con una frequenza più bassa possa percorrere una distanza maggiore ma al contrario di un segnale ad alta frequenza possa trasportare una quantità di informazioni ridotte (banda passante). Per le applicazioni di controllo dell’illuminazione fortunatamente le informazioni da trasmettere sono poche, ad esempio lo stato di avaria ed il livello del flusso luminoso di un apparecchio, per cui fondamentalmente la scelta della frequenza da utilizzare si basa sulla distanza massima che si desidera raggiungere. Inoltre una soluzione tecnologica molto utilizzata è il Mesh Network, che permette ad ogni nodo di una rete wireless di ricevere, rigenerare e ritrasmettere il segnale in modo da estendere la copertura massima della rete.

Di seguito si riporta un elenco delle principali tecnologie al momento disponibili, descrivendone brevemente le caratteristiche principali.

LoRa, SigFox
Tecnologie operanti a 169, 433, 868 e 915 MHz che utilizzano una particolare modulazione in grado di trasmettere dati con una banda strettissima ma di coprire distanze molto elevate (fino a 10 Km!) con un ridotto consumo di potenza. Sono ideali per raccogliere informazioni che non richiedono una gestione real-time come ad esempio la telelettura di contatori di gas ed energia. La loro applicazione nel settore dell’outdoor lighting è argomento di discussione in quanto le prestazioni non sono paragonabili a quelle di sistemi che utilizzano altre tecnologie, mentre non sono considerate nelle applicazioni indoor. Queste tecnologie non prevedono Mesh Network.

Protocolli proprietari su 868/915 MHz
Queste soluzioni presentano un giusto compromesso tra banda passante e distanze raggiungibili, garantendo inoltre un’ottima immunità ai disturbi. Pur essendo state ampiamente utilizzate in passato oggi sono state abbandonate a vantaggio di soluzioni a 2.4 GHz, che permettono a player multinazionali di adottare un’unica frequenza valida world-wide invece di differenziare i prodotti tra 868 MHz (valida in Europa) e 915 MHz (valida in Nord America). Su queste frequenze non è presente un protocollo standard dedicato al lighting. Queste tecnologie possono prevedere Mesh Network.

Protocolli proprietari su 2.4 GHz
Come detto in precedenza la frequenza 2.4 GHz può essere utilizzata in tutto il mondo. La banda passante è maggiore rispetto alle soluzioni 868 ma la portata è minore. Su questa frequenza è presente un protocollo standard dedicato al lighting (vedi Zigbee) ma molti produttori scelgono di implementare il proprio. Queste tecnologie tipicamente prevedono Mesh Network.

Zigbee (2.4 GHz)
Fino a qualche anno fa’ sembrava la tecnologia candidata a standardizzare il mercato in quanto definisce un protocollo dedicato alla gestione dell’illuminazione. Oggi invece sembra una soluzione sorpassata. Questa tecnologia prevede Mesh Network.

Thread (2.4 GHz)
E’ una nuova tecnologia dedicata alle applicazioni IoT che supporta nativamente IPv6 e che si propone di integrare il protocollo standard sviluppato per Zigbee. Questa tecnologia prevede Mesh Network.

Bluetooth (2.4 GHz)
E’ sicuramente la tecnologia oggi più utilizzata in quanto permette di accedere agli apparecchi ed ai sensori direttamente dai dispositivi mobile, senza la necessità di utilizzare dei gateway. La banda è ampia ma le distanze coperte sono basse. Inoltre la versione attuale non supporta ancora Mesh Network, che comunque è stato sviluppato in modo proprietario da alcuni produttori. Pur essendo uno standard che permette la connessione di dispositivi di varia natura ad oggi non prevede un protocollo dedicato alla gestione dell’illuminazione.

In conclusione possiamo affermare che mentre la gestione cablata degli impianti d’illuminazione ha raggiunto un elevato grado di standardizzazione grazie al protocollo DALI (Digital Addressable Lighting Interface) ed in particolare al DALI-2, che include anche sensori, controller ed altri dispositivi, il mondo wireless presenta indubbiamente uno scenario frastagliato ed incerto. E’ sicuramente plausibile pensare che vista la diffusione di Bluetooth la Digital Illumination Interface Alliance (DiiA) presenterà in futuro una versione wireless del protocollo DALI basato appunto su questa tecnologia. Tuttavia voci di corridoio fanno pensare che tale nuovo standard potrebbe essere declinato su un ventaglio di frequenze più ampie, cosa che permetterebbe al mercato di selezionare la giusta soluzione per le varie applicazioni.
Per chi volesse approfondire le questioni tecniche legate alle varie soluzioni wireless invito a visitare il sito di RadioMotive Srl (www.radiomotive.it) ed in particolare a rivolgersi all’Ing. Vincenzo La Fragola (info@radiomotive.it), che gentilmente ha collaborato alla stesura di questo articolo.

Ing. Andrea Balzarotti – ZETAQLAB Srl
Ing. Vincenzo La Fragola – Radiomotive Srl