Riassunto analitico
L'Internet of Things (IoT) ha registrato una crescita significativa negli ultimi anni, con un'ampia gamma di dispositivi IoT a basso consumo energetico implementati in diversi settori. Questo aumento di interesse è principalmente dovuto ai numerosi vantaggi offerti dall'IoT per migliorare la vita e il lavoro delle persone, aumentando l'efficienza e la produttività attraverso l'automazione e migliorando i risultati sanitari grazie al monitoraggio continuo dei parametri vitali tramite dispositivi indossabili.
La connessione tra dispositivi IoT consente la creazione di reti intelligenti in cui i dati vengono raccolti da vari sensori e poi condivisi direttamente tra dispositivi o caricati su un server internet. I protocolli IoT regolano la comunicazione tra i dispositivi IoT e sono in continua evoluzione per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni e condizioni ambientali; di conseguenza, ciascun protocollo presenta caratteristiche specifiche. Sebbene la diversità dei protocolli garantisca la capacità di adattarsi a necessità differenti, la comunicazione tra dispositivi che utilizzano protocolli diversi rappresenta una sfida. Ciò è dovuto alle differenze nel livello fisico dei dispositivi e ai modi in cui ciascun protocollo elabora e trasmette i dati.
Questo lavoro propone una soluzione pratica per unificare reti IoT disparate in un'unica rete più ampia, denominata Rete Ibrida, semplificando così la condivisione dei dati tra dispositivi IoT che utilizzano protocolli differenti. La Rete Ibrida proposta incorpora il protocollo LoRaWAN, un protocollo IoT open-source gestito e mantenuto dalla LoRa Alliance, e il protocollo LoRaEMB, sviluppato da Embit s.r.l.
La soluzione è stata sviluppata nell'ambito di un tirocinio presso Embit s.r.l., che ha fornito le risorse hardware, firmware e software necessarie. I principali contributi di questo lavoro includono lo sviluppo di un nodo centrale per la rete ibrida, che consente lo scambio di dati tra dispositivi senza modificare i protocolli esistenti; la creazione di una console seriale per la configurazione flessibile del nodo centrale e la visualizzazione dei dati; lo sviluppo di un'applicazione Python per la gestione dei dati trasmessi tra i dispositivi.
Infine, viene fornito un esempio pratico per illustrare il funzionamento del sistema e il modo in cui può essere esteso a scenari reali. La procedura proposta è inoltre adattabile ad altri protocolli IoT con minime modifiche al firmware del nodo centrale.
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Abstract
The Internet of Things (IoT) has experienced significant growth in recent years, with a wide range of low-energy IoT devices being deployed across various sectors. This surge in interest is primarily driven by the numerous advantages IoT offers to improve people's lives and work, enhancing efficiency and productivity through automation and improving health outcomes via continuous monitoring of vital parameters through wearable devices.
The connection between IoT devices enables the creation of smart networks where data is collected from various sensors and then shared directly between devices or uploaded to an internet server. IoT protocols govern the communication between IoT devices and they are continually evolving to meet the demands of various applications, environmental conditions, and therefore, each one has specific features. Although protocol diversity ensures the ability to cope with different necessities, the communication between devices that use different protocols represents a challenge. This is due to differences in the physical layer of the devices and the ways in which each protocol processes and transmits data.
This work proposes a practical solution to unify disparate IoT networks into a larger network, named Hybrid Network, thereby simplifying data sharing between IoT devices that adhere to different protocols. The proposed Hybrid Network incorporates the LoRaWAN protocol, an open-source IoT protocol managed and maintained by the LoRa Alliance, and the LoRaEMB protocol, developed by Embit s.r.l.
The solution was developed as part of a traineeship at Embit s.r.l., which provided the necessary hardware, firmware, and software resources. The primary contributions of this work include the development of a central node for the hybrid network, enabling data exchange between devices without modifying the existing protocols; the creation of a serial console for flexible configuration of the central node and data visualization; the development of a Python application to manage the data transmitted between devices. Finally, a practical example is provided to illustrate how the system operates and how it can be extended to real-world scenarios.
The proposed procedure is also adaptable to other IoT protocols with minor modifications to the central node firmware.
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