Le reti che connettono oggetti intelligenti, la cui applicazione è ormai generalizzati a tutti gli aspetti rilevanti della nostra vita, del nostro lavoro e dell’ambiente dove viviamo, continuano a evolvere molto velocemente.
Questa tendenza ha spinto le reti di telecomunicazioni a dedicare la nuova generazione 5G anche alla gestione efficiente e affidabile di tali tipologie di comunicazioni e stanno evolvendo in tal senso alcuni dei principali protocolli di comunicazione per gli oggetti intelligenti in modo da renderli standard e orientati all’interoperabilità. Le specifiche 5G NR Light sono un esempio rilevante.
Parallelamente, anche in ambito pre-5G, cresce il numero di reti e operatori NB IOT e LTE M a livello globale. Anche LORA ALLIANCE amplia conseguentemente il proprio programma di certificazione abilitando nativamente soluzioni IPv6 e introducendo la specifica “Relay” che consente di estendere la copertura supporto di applicazioni in ambito Metering e Industrial.
Proviamo allora a esaminare lo stato attuale del mercato italiano dell’IOT, i verticali principali che lo compongono e le dinamiche rispetto al precedente anno; l’evoluzione delle tecnologie a sostegno dei più importanti ambiti di applicazione come le Smart Home, le Connected Industry (o Industrial Internet), le Smart City.
Lo stato del mercato IOT in Italia e le sue componenti principali
La consapevolezza dell’importanza del mercato di riferimento IOT in Italia, e nel mondo cresce costantemente, nel nostro Paese, ad esempio, il mercato IOT ha raggiunto nel 2022 gli 8,3 miliardi di euro con una crescita del + 13% rispetto al 2021. Il valore di questo mercato comprende non solo e piattaforme software IOT ma anche prodotti e servizi Machine To Machine (M2M), relativi alle applicazioni IOT realizzate per il tramite delle reti mobili di nuova generazione, i sensori, i sistemi che connettono questi alle reti e dunque alle piattaforme di raccolta dei dati, e infine gli oggetti intelligenti come ad esempio, smart meters, wearables, black boxes per le automobili.
Figura 1: mercato di riferimento dell’IOT in Italia (Osservatori Digital Innovation, Politecnico di Milano, 2023).
Il numero di connessioni IOT nel nostro Paese ha raggiunto i 124 milioni a fine 2022, ossia 2,1 per abitante contro 1,8 connessioni nel 2021, numero ancora lontano dalle 10 connessioni previste negli scenari di fine decennio ma che dimostra una crescita significativa. Le connessioni IOT non cellulari sono la prevalenza con circa 85 milioni di connessioni trainate ancora dallo sviluppo e utilizzo di reti Low Power Wireless Access (LPWA) come lo standard LORAWAN e l’ulteriore diffusione delle tecnologie Bluetooth Low Enetgy (BLE), Zig Bee. Le connessioni M2M sono circa 39 milioni a fine 2022 (rispetto ai 37 milioni a fine 2021), ossia il 31% del totale in termini di connessioni, che però indirizzano il 46% sul valore del mercato totale. Tali connessioni crescono in modo più modesto rispetto al totale mercato (+11%) per una minore disponibilità di sensori con SIM e un costo medio oggi superiore.
In prospettiva, comunque, gli sviluppi delle tecnologie Mobile traineranno i futuri sviluppi del mercato IOT grazie alla progressiva diffusione delle eSIM (ossia le SIM virtuali) e la diffusione delle reti 5G soprattutto nel contesto 5G privato.
I contesti di riferimento nel mercato IOT sono molteplici e tutti legati allo sviluppo dell’approccio basato sulla raccolta dei dati raccolti dai dispositivi connessi), la ricezione dei dati, la storicizzazione degli stessi per la successiva analisi. I mercati verticali più importanti sono rappresentati nella figura 3 in modo ordinato rispetto ai rispettivi valori nel mercato totale IOT.
Da tali dati si evince che oggi le applicazioni più importanti sono le Smart Car, lo Smart Metering, lo Smart Building, le Smart City, le Smart Home, l’Industria 4.0 (o Smart Factory o Connected Industry) la Smart Logistic, e Smart Agriculture.
Il mercato Smart Car
Nell’ambito del mercato Smart Car, che sale al primo posto in termini di fatturato con 1,4 miliardi di euro, pari al 17% del mercato, con un tasso di crescita del 10%, sono 4,3 milioni di veicoli nativamente connessi tramite SIM card che circolano in Italia con più 20% rispetto al 2021. Come per gli scorsi anni, fa da traino il mercato del black box e ossia delle assicurazioni basate sulla scatola nera e cominciano a essere interessanti ulteriori servizi di software upgrade continuativo e servizi di assistenza e altre utilità online.
Le applicazioni nell’ambito delle utility
Al secondo posto ci sono le applicazioni nell’ambito delle utility ossia lo smart metering. In questi anni prosegue la diffusione degli smart meter in ambito del gas e e l’aggiornamento dei contatori di prima generazione in ambito elettrico. Nel 2022 sono stati installati ulteriori 1,1 milioni di contatori del gas connessi e siamo oggi all’84% del parco complessivo. prosegue la diffusione dei contatori elettronici di seconda generazione, in sostituzione di quelli di prima generazione, che hanno raggiunto il 64% del totale dei contatori elettrici.
Infine, si sta notando l‘apertura di numerosi bandi di gara dedicati alla telelettura dei contatori idrici il che rappresenta un forte segnale di interesse da parte delle aziende municipalizzate e dei comuni italiani. Sul tema dell’acqua sono in corso gli approfondimenti di eventuali obblighi di installazione di misuratori smart tengono conto anche dei numerosi benefici ottenibili quali l’accesso al consumi da remoto alla fatturazione a conguaglio nonché l’ottimizzazione della gestione delle reti idriche contribuendo così alla riduzione globale delle perdite.
Lo Smart Building
Lo Smart Building cresce del + 19% grazie alla spinta dell’efficientamento energetico e delle iniziative, sempre più importanti, a favore della sostenibilità ambientale. Smart Building, inoltre, è uno degli obiettivi principali del PNRR attraverso lo stanziamento di fondi riassunti come segue:
- 300 milioni di euro per il raggiungimento dell’efficienza energetica,
- 500 milioni di euro per strutture pubbliche, per interventi di nuova costruzione, adeguamento e miglioramento, sia in ambito energetico sia strutturale, con sostanziale attenzione a nuovi impianti logistica antisismici e antincendio.
Lo Smart Building prevede l’installazione integrata di dispositivi IoT, in grado di monitorare in tempo reale i consumi, permettendo la gestione ottimizzata di impianti di climatizzazione, di videosorveglianza e di illuminazione, con un forte risultato in termini di impatto ambientale e sicurezza. Il miglioramento delle classi energetiche, la riduzione dei consumi e delle emissioni di CO2 sono alcuni degli obiettivi delle iniziative di ogni governo nel mondo.
Più nel dettaglio, nello scenario del contenimento dei costi dell’energia legata alla gestione di building di grandi dimensioni, il mercato privato punta in maniera decisa a adottare sistemi di efficientamento supportati da piattaforme che possano essere facilmente integrate all’interno di ecosistemi dove i fornitori specifici di tecnologia offrono prodotti proprietari necessariamente legati ad un brand. Una piattaforma aperta a qualsiasi integrazione, fornita anche come servizio gestito, assicura uno strumento potente ed indipendente per il monitoraggio degli edifici. Tale piattaforma, inoltre, è applicabile anche a qualsiasi use case di monitoraggio e di automazione e può estendersi a temi come quelli dell’Industry 4.0 nel settore manufacturing, per il monitoraggio e l’efficientamento delle linee di produzione, dell’energy e smart metering per monitoraggio e gestione sia degli impianti e degli stabilimenti, delle infrastrutture per la mobilità per il monitoraggio dello stato di ponti, viadotti e gallerie.
La gestione della sicurezza sul lavoro
Altro contesto di riferimento è quello legato alla gestione della sicurezza sul lavoro (HSE) dove l’IOT consente la prevenzione di situazioni di potenziale pericolo monitorando la posizione e i comportamenti dei lavoratori e la rilevazione de situazioni che richiedono un pronto intervento per l’occorrenza di lavoratori in situazioni di criticità. Molti investimenti in ambito HSE sono stati fatti e molti altri sono in corso e ogni verticale produttivo ne deve tenere conto.
Lo sviluppo delle piattaforme di Smart City
Dopo molti anni dalla loro concezione iniziale, le piattaforme di Smart City stanno vivendo una fase di interessante sviluppo. Esse si propongono come piattaforme di ‘intelligenza urbana’ basate sull’impiego delle più innovative tecnologie, quali l’Intelligenza Artificiale e i Big Data, per un approccio olistico all’analisi dei dati di campo e al supporto decisionale nella gestione di un sistema complesso come la città. I dati, insieme alla tecnologia, generano valore informativo: conoscenza del territorio, pianificazione dei servizi, analisi dei fenomeni di breve e lungo periodo, e ottimizzazione dei costi col fine di migliorare il benessere di cittadini e imprese e supportare la crescita e lo sviluppo sostenibile.
Il concetto di Smart City 2.0
La svolta, il cambio di paradigma che è avvenuto in questi ultimi tempi, e che ha portato al concetto di Smart City 2.0, è che i sistemi verticali preesistenti sono parte integrante e qualificante delle nuove piattaforme, le quali integrano i dati da queste generate assieme a quelli disponibili da nuove implementazioni i sistemi IoT e le altre fonti dati disponibili come quelli, preziosi ricavabili dalle reti mobili e dagli smart phone tramite opportune APPs.
Il tutto genera un valore informativo per supportare la conoscenza del territorio, la pianificazione ed ottimizzazione dei servizi e il coinvolgimento dei cittadini introducendo così un approccio Data Driven che sfrutta la mole dei dati raccolti per le attività tattiche e strategiche di policy making. La capacità di analizzare il passato grazie a strumenti come la Time Machine, insieme ai simulatori basati su tecniche “what-if” e alla capacità del sistema di gestire, rappresentare ed analizzare dati in tempo reale consentono ai vari stakeholders di avere un sistema di Decision Support che gli permetta di intervenire proattivamente a eventi o tendenze critiche per città. La raccolta integrata dei dati fa perno anche sugli open data sempre più disponibili e aggiornati fonti spesso indispensabili per il controllo e supporto alle decisioni.
Sistemi già presenti nelle città come quelli di videosorveglianza, non soltanto installati dai comuni ma anche disponibili in ambito privato, sistemi per la misura della qualità dell’aria e la rilevazione di inquinanti, anche questi molto diffusi nelle nostre città e operativi da molti anni, sistemi per il controllo del traffico automobilistico basati ancora una volta su videocamere e su alcune installazioni di semafori intelligenti telecomandabili, sono solo alcuni esempi di piattaforme che possono essere integrate assieme a nuove fonti di dati e riportate nelle cosiddette Smart Control Room, ove vengono presentati agli operatori e agli algoritmi di analisi l’insieme delle fonti dei dati rilevate in maniera da offrire un punto o un insieme di punti da dove si possa eseguire un controllo efficace dei principali fenomeni della città.
La Smart Control Room di Venezia
Un esempio decisamente rilevante in tal senso è la Smart Control Room di Venezia che oggi può essere considerata uno dei migliori e più esaustivi esempi di Smart City italiana. A Venezia è oggi possibile monitorare in tempo reale tutto il territorio, intervenendo tempestivamente in caso di emergenza e creando una base dati su cui realizzare analisi predittive per migliorare la pianificazione degli spostamenti in città. Inoltre, il monitoraggio continuo fornisce ai cittadini e all’amministrazione comunale ritorni sul funzionamento dei servizi pubblici, non solo in ottica di trasparenza dell’amministrazione stessa ma anche come base dati di partenza per prendere le giuste decisioni e rendere ancora più efficiente tutto il sistema.
Nel progetto è stato fatto largo uso delle più moderne tecnologie IT, con particolare riferimento per i Big Data Analytics, l’Intelligenza Artificiale, l’Internet of Things e il Cloud Computing. Sono stati inoltre realizzati ex-novo due sistemi IoT verticali, per il monitoraggio in tempo reale della mobilità acquea e per il controllo del traffico acqueo e stradale a fini sanzionatori. Le principali funzionalità rese disponibili oggi nella Smart Control Room di Venezia sono:
- le presenze in città in tempo reale e uniche,
- le provenienze dei pendolari/visitatori,
- il controllo del traffico e del trasporto pubblico locale,
- il monitoraggio dei flussi pedonali,
- la predizione delle presenze e dei flussi,
- la sentiment analysis,
- il calcolo degli indici di stato e di performance della città,
- la navigazione assistita dei city users sul territorio comunale,
- il monitoraggio ambientale e il calcolo delle condizioni di fruibilità della città al loro variare.
Presso la Centrale Operativa (la Smart Control Room) operano a stretto contatto i rappresentanti dell’Amministrazione Comunale e delle società partecipate, condividendo le informazioni strutturate che la piattaforma produce in relazione allo stato della Città e il suo evolversi.
L’evoluzione delle tecnologie Smart Factory e i problemi di OT Security
Come abbiamo visto uno dei comparti più importanti di utilizzo dell’Internet of Things è l’ambito industriale. Le aspettative sono da un lato quelle dell’uso continuo dei dati raccolti dai macchinari di produzione per migliorarne le performance e per ridurre i tempi di fuori servizio e dall’altro permettere alle imprese di espandere il proprio modello di business abilitando servizi aggiuntivi per i propri clienti e nuovi modelli di business basati su servizi innovativi ossia sulla trasformazione o sulla complementazione dei prodotti con servizi associati.
È evidente che l’utilizzo e l’analisi dei dati raccolti dagli impianti di produzione necessita di connettere gli impianti stessi alla rete aziendale e a volte anche alle rete Internet pubblica il che comporta alcuni rischi emergenti relativi alla privacy e alla cybersecurity che si affacciano nel contesto industriale. Le contromisure sono da qualche tempo analizzate e offerte nell’ambito della “OT Security”. Di tale tecnologia emergente e indispensabile per accompagnare la digitalizzazione degli impianti produttivi si dirà tra poco.
Il numero delle aziende italiane che hanno avviato nel corso degli scorsi anni importanti progetti di Industrial Internet of Things (IIOT) è già rilevante. Infatti, una recente ricerca del degli Osservatori del Politecnico di Milano (Internet Of Things: strategie e investimenti per la crescita del mercato, aprile 2023) dimostra che sia le grandi aziende che le piccole aziende hanno avviato importanti progetti di IIOT e in particolare ciò è stato fatto dal 58% delle PMI e dal 77% delle grandi imprese, entrambi questi dati sono in incremento rispetto agli scorsi anni.
Uno dei principali problemi da affrontare è ‘è un grande lavoro necessario per raccogliere analizzare i dati degli impianti di produzione e dunque è estremamente importante si sta rivelando l’utilizzo delle tecnologie di intelligenza artificiale e di analisi dei big data ossia di grandi quantità di dati per creare delle dashboard sintetiche a favore del personale operativo impegnato nella gestione gli impianti stessi. Un importante utilizzo che viene oggi fatto nell’ambito dell’Industrial Internet of Things è quello di attivare notifiche basate sulle condizioni della produzione analizzando in tempo reale lo stato dei macchinari o della fabbrica segnalando variazioni rispetto a parametri specifici e fornendo dei riscontri su possibili azioni correttive da implementare. In particolare, è di grande importanza la previsione del comportamento della linea produttiva e la identificazione precoce di condizioni che potrebbero portare o al fermo dell’impianto o al decremento deterioramento della qualità di produzione. L’analisi di questi segnali di questi dati consente di evitare fermi o deterioramenti con un impatto economico estremamente rilevante per l’azienda e per i clienti dell’azienda che aspettano e contano su lotti di produzione ben determinati.
Una delle tecnologie emergenti che accompagno e incoraggiano la digitalizzazione degli impianti industriali è la “Operational Technology Security o OT Security. Questa nuova disciplina si occupa della protezione dei sistemi di controllo industriali DCS (Distributed Control System), di supervisione e acquisizione dati, SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) e dei processi basati sui PLC (Programmable Logic Controller).
La necessità nasce dal fatto che i sistemi industriali, appunto le OT, solitamente vengono identificati come “infrastrutture critiche”, ovvero quei sistemi e servizi essenziali, il cui danneggiamento comporterebbe gravi ripercussioni, sia in termini di security che di safety, per ambienti, persone, tecnologie e processi. Uno dei requisiti base del mondo OT è quello di garantire il controllo in real time e la disponibilità delle risorse per assicurare la continuità operativa dei sistemi, anche da remoto, oltre alla confidenzialità e l’integrità dei dati.
Oggi, il costante aumento di cyber attacchi alle infrastrutture critiche, operati sia a scopo estorsivo, sia per creare caos e instabilità nell’attuale e complesso scenario geopolitico, fanno sì che il tema della OT Security sia sempre più rilevante. Se, infatti, in origine i sistemi OT, per loro natura, chiusi e certificati, erano caratterizzati da una comunicazione tipicamente machine-to-machine, pensata esclusivamente per connessioni interne, oggi, grazie alla digitalizzazione e al proliferare di dispositivi IIoT (macchine, sensori, attuatori o controller connessi ad internet per la raccolta e trasmissione dati), tali sistemi non sono più isolati e sono in continua e costante comunicazione con il mondo esterno attraverso internet.
Nonostante il tema della OT Security sia di derivazione piuttosto recente, per proteggere i sistemi OT, e più in generale l’Industria 4.0, esistono degli standard il cui scopo è quello di rendere sicura ed affidabile la condivisione dei dati dall’interno verso l’esterno e viceversa. Uno dei più importanti è lo standard internazionale IEC 62443 per la sicurezza dei sistemi di controllo industriale, istituito quasi vent’anni fa da ISA, International Society Automation & Control. Lo standard IEC 62443 copre tutte le fasi del ciclo di vita previsto dagli IACS (Industrial Automation Control System), i sistemi di controllo di automazione industriale, prevedendo, nella fase di analisi, una serie di attività legate all’individuazione dei rischi (Risk Assessment), l’analisi delle vulnerabilità (Vulnerability Assessment), e l’allocazione dei requisiti minimi di sicurezza informatica stabiliti per ciascun componente del sistema IACS, per finire, nella fase di implementazione (Implement), con creazione di un ambiente segmentato, con zone da cui i flussi di dati non possano fuoruscire mediante la chiusura delle porte di accesso al sistema dall’esterno e l’utilizzo dei tradizionali sistemi di protezione perimetrale (firewall) ed eventuali VPN per connessioni esterne.
Con soluzioni oggi esistenti di Anomaly e Intrusion Detection, si riesce a analizzare e monitorare tutti i dispositivi che costituiscono lo schema dell’architettura di rete, definendo le relazioni tra i vari terminali, i volumi di traffico e lo schema funzionale, scoprendo ogni singola anomalia ed effettuando un’analisi preventiva dei rischi e delle vulnerabilità cui è soggetto il sistema. Con soluzioni in SaaS, in Cloud o on-premise, il cliente può migliorare la visibilità delle superfici di attacco della propria rete e identificare degli allarmi nel caso di intrusioni dall’esterno.
Una volta ottenuta la visibilità operativa della rete, in tempo reale, e quindi identificate e classificate le risorse, il passo successivo è quello di segmentare la rete industriale, che è uno dei concetti architetturali più efficaci per proteggere gli ambienti OT ed è una delle best practices fondamentali descritte nell’ISA/IEC-62443. Successivamente è importante procedere con l’analisi del traffico per individuare minacce e vulnerabilità, proteggere l’accesso cablato e wireless, definendo le regole dei firewall di nuova generazione (NGFW, Next Generation Firewall) e il management switch, attraverso i quali si possono isolare tra loro tutti i dispositivi OT della rete, nascondendoli. È raccomandato anche l’uso di sistemi di deception, con i quali attivare la cosiddetta Cyber Deception Technology, ovvero l’arte dell’inganno come strategia difensiva.
L’insieme di queste best practices assicurano non solo un’adeguata protezione delle infrastrutture OT dai cyber attacchi, attraverso la continua analisi e il monitoraggio dei comportamenti all’interno delle reti OT, ma riducono notevolmente, in caso di violazione della reta OT, i costi e i potenziali tempi di inattività.
L’evoluzione delle tecnologie in ambito Smart Home
Il mercato delle soluzioni smart home ha confermato anche nel 2022 un buon tasso di crescita ossia + 18% rispetto al 2021, toccando la quota di 770 milioni di euro. A spingere questa crescita è stata la presenza di incentivi quali superbonus ed ecobonus che hanno trainato la vendita di dispositivi legati al risparmio energetico: le nuove caldaie, le valvole termostatiche, i climatizzatori e anche l’uso di fonti energetiche alternative quali gli impianti fotovoltaici. Tutti questi nuovi componenti e sistemi sono connessi e capaci di trasmettere dei dati per il controllo della casa.
Dal punto di vista delle tecnologie, in ambito Smart Home la Connectivity Standard Alliance (CSA), sono state completate le specifiche di MATTER, il nuovo standard di riferimento per il settore tra le caratteristiche principali il supporto a comunicazioni locali che attraversano uno più sottoreti IPv6, la comunicazione su un canale sicuro e la configurazione remota dei dispositivi.
Allo stesso tempo la Home Connectivity Alliance (HCA) ha presentato al CES 2023 di Las Vegas la prima versione delle specifiche per l’interoperabilità cloud to cloud (C2C) della smart home che è apparentemente controtendenza rispetto alla iniziativa Matter.
La tendenza ad abilitare connessioni e scambi di dati in ambito cloud è davvero molto rilevante in quanto introduce una modalità complementare di sviluppare e gestire le IOT affiancando la logica di interconnessione diretta agli oggetti intelligenti (con opportuni protocolli standard come appunto il MATTER) con la logica di interconnessione ai cosiddetti “Digital Twin” degli oggetti intelligenti, i quali ne raccolgono i dati con protocolli e Application Programming Interface (API) tipiche delle tecnologie CLOUD.
Tale tipo di interconnessione è molto promettente. Oggi è esperienza comune che qualsiasi oggetto intelligente introduciamo in casa, o più genericamente che utilizziamo anche in altri contesti, è dotato di una APP ad esso dedicata. Questa APP è il “Digital Twin” dell’oggetto. Essa ne raccoglie i dati caratteristici, ne controlla il funzionamento, lo può attivare a distanza, in definitiva lo descrive completamente e compiutamente dal punto di vista digitale. Da questo segue che è spesso più semplice interconnettersi alle APP tramite ben specificate API piuttosto che replicare le funzioni di data collection di livello più fisico.
Certo che quando le moli dei dati diventano rilevanti, le APP che descrivono gli oggetti devono essere eseguite in ambienti di tipo edge computing evitando l’accentramento, spesso inutile, di grandi moli di dati nella big internet
