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Sicurezza e consumo energetico sfidano la potenzialità dei dispositivi IoT  

L’Internet of Things (IoT) è un nuovo paradigma che sta rapidamente prendendo piede nello scenario di acquisizione e disponibilità dei dati per l’analisi da datacenter distribuiti in tutto il mondo.

L’idea alla base di questo concetto è la presenza pervasiva intorno alle persone di una varietà di oggetti (o cose) elaborazionali come tag RFID, sensori, motori, telefoni cellulari, e altre cose, che, attraverso sistemi di indirizzamento univoci, sono in grado di interagire l’uno con l’altro, archiviano e scambiano dati e collaborano con i loro “vicini” per raggiungere obiettivi comuni.

Considerando la crescita esponenziale dei dispositivi connessi a Internet, che a volte sono sistemi informatici deboli, ovvero senza software e hardware dedicati alla sicurezza, sorgono vari problemi, principalmente sulla sicurezza, che devono essere affrontati dai progettisti e dai produttori di dispositivi IoT.

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Queste preoccupazioni sono dovute al fatto che i dispositivi IoT non sfruttano  l’intero stack TCP/IP integrato nei sistemi operativi dei sistemi informatici generici. Tuttavia, la pratica comune dei produttori è l’adozione dell’intero stack TCP/IP al fine di ridurre al minimo il time-to-market, lasciando così irrisolti buchi neri e vulnerabilità note, oppure sviluppare un’implementazione personalizzata di un protocollo del sistema di comunicazione con conseguenti problemi di compatibilità.

Poiché il framework di comunicazione non è limitato all’architettura specifica, le capacità di calcolo e di interconnessione, che sono questioni importanti da affrontare, come la sicurezza delle informazioni e delle comunicazioni, vengono messe a fuoco. Pertanto, molti dispositivi IoT a bassa sicurezza con bassa potenza di elaborazione diventano un bersaglio facile e attraente per attacchi dannosi da parte di hacker, che vengono utilizzati dopo un attacco riuscito per creare grandi reti di macchine infette che vengono utilizzate, sotto il controllo degli hacker, per varie attività dannose, come ad esempio gli attacchi DDoS (Distributed Denial of Service).

Un altro importante problema che devono considerare i produttori di dispositivi IoT, è il consumo di energia che, se eccessivo, costituisce un impatto negativo sui dispositivi IoT, quindi, i progettisti, oltre alla scelta di componenti con minore assorbimento, devono progettare il sistema di alimentazione in modo che la batteria che li alimenta duri più a lungo.

La durata della batteria è una preoccupazione frequente degli utenti che acquistano prodotti IoT, in particolare i dispositivi da installare in ambienti remoti o difficili da raggiungere. Un consumo energetico eccessivo è una caratteristica negativa di un prodotto IoT e può scoraggiare l’utente all’utilizzo del dispositivo.

Sfide di progettazione

Sicurezza e protezione dei dati nei sistemi e dispositivi IoT

L’IoT è un’infrastruttura di rete globale che collega oggetti fisici e virtuali attraverso lo sfruttamento delle capacità di acquisizione e comunicazione dei dati. Quindi, i dispositivi IoT sono diventati una parte molto importante della nostra vita quotidiana e difficilmente potremmo immaginare di fare a meno di utilizzare strumenti così utili.

La maggior parte dei dispositivi deve essere collegata a un’altra macchina per funzionare correttamente. Ciò significa che operano in collegamento con gli stessi dati personali, come l’indirizzo e-mail, indirizzo IP, numero di telefono cellulare. Quindi, gli sviluppatori IoT devono comunque intraprendere tutte le azioni appropriate per proteggere i dati personali dei propri utenti.

Il regolamento GDPR sulla protezione dei dati e applicabilità all’IoT

Il GDPR (General Data Protection Regulation) è un regolamento dell’Unione Europea relativo al trattamento dei dati personali e della privacy.

Operativo dal  2018, questo regolamento obbliga i titolari che trattano dati di residenti nell’UE del trattamento dei dati, inclusi quelli con sede legale fuori dall’UE, ad osservare e adempiere agli obblighi previsti dal regolamento.

Il regolamento GDPR sulla protezione dei dati personali è applicabile anche all’IoT?
Di sicuro sì. Quindi, cosa considerare per la conformità al GDPR quando si creano dispositivi IoT?

Ci sono 5 punti da considerare per rendere i dispositivi IoT conformi al GDPR:

  • Il progetto:
    Le misure di privacy e protezione dei dati per l’IoT dovrebbero essere affrontate in fase di progettazione.
  • Legittimità del trattamento dei dati personali:
    L’aspetto principale del GDPR riguardo l’IoT è l’elaborazione dei dati per la quale il modo più comune per legittimare il trattamento dei dati è richiedere il consenso all’utente trattato.
  • Trattamento di dati personali di soggetti minorenni:
    A causa del rapido sviluppo tecnologico, non è raro che i ragazzi sotto i 18 anni utilizzino dispositivi IoT. Pertanto, la questione dell’ottenimento del consenso al trattamento dei dati da parte di persone di età inferiore ai 18 anni (o altra età, a seconda dei requisiti della legislazione nazionale dello Stato membro dell’UE, ma non inferiore a 13 anni) diventa più che mai rilevante.
  • Valutazione dell’impatto sulla protezione dei dati:
    I progetti IoT devono condurre una valutazione dell’impatto sulla protezione dei dati. Tale requisito non è semplicemente stabilito nel GDPR, ma deriva dall’essenza dell’articolo 35 del regolamento.
  • Violazione dei dati personali:
    L’articolo 34 del GDPR, relativo alla comunicazione di una violazione dei dati personali all’interessato, prevede che il responsabile del trattamento (la persona che definisce lo scopo della raccolta dei dati personali) comunichi la violazione dei dati personali all’interessato senza ingiustificato ritardo.

Come ridurre il consumo energetico dei dispositivi IoT

Come accennato precedentemente, un considerevole problema che minaccia la potenzialità di applicazione dei dispositivi IoT su larga scala, è il consumo energetico che limita l’utilizzo di questi dispositivi nelle applicazioni da remoto e in luoghi particolarmente difficili da raggiungere in cui necessita sostituire la batteria di alimentazione.

I settori in cui una lunga durata della batteria dei dispositivi IoT è eccezionalmente cruciale, includono:

  • Agricoltura
  • Olio e gas
  • Assistenza sanitaria
  • Conservazione della fauna selvatica
  • Silvicoltura
  • Monitoraggio dell’acqua

Dare priorità all’ottimizzazione del consumo energetico di un dispositivo IoT durante lo sviluppo del progetto è fondamentale per garantire che il dispositivo funzioni come previsto per lungo tempo. Le decisioni del progettista potrebbero svolgere un ruolo cruciale nel garantire che la batteria duri più a lungo.

Di seguito sono elencati alcuni metodi da considerare per ridurre il consumo energetico dei dispositivi IoT.

1. Implementare una modalità di sospensione dei dispositivi IoT.

Secondo alcune stime, le modalità di sospensione (Sleep Mode) riduce il consumino di energia fino al 90% quando i dispositivi sono inattivi.

2. Integrare tecniche di energy harvesting.

Un consumo energetico ottimale può anche significare rendere i dispositivi IoT in grado di raccogliere energia. Una possibilità riguarda l’utilizzo di materiali piezoelettrici che generano energia dallo stress meccanico.

3. Evitare le notifiche push non necessarie

Le notifiche push influiscono negativamente sul consumo energetico, quindi occorre limitare l’utilizzo degli avvisi agli utenti solo a quelli strettamente necessari.

4. Evitare la trasmissione di dati non necessari:

La trasmissione di dati diffusa può contribuire ad aumentare il consumo energetico di un dispositivo connesso. Tuttavia, esistono approcci semplici per limitare la trasmissione di dati non necessari senza sacrificare la funzionalità.

5. Selezionare il protocollo wireless più appropriato

La scelta del protocollo wireless corretto è un altro aspetto cruciale dell’ottimizzazione del consumo energetico. Quando si valuta una determinata esigenza di utilizzo di un dispositivo, occorre assicurarsi che il protocollo da utilizzare soddisfi anche i requisiti del cliente relativi alla trasmissione dei dati.

Conclusioni

In questo articolo sono state descritte sinteticamente le problematiche di sicurezza e protezione dei dati e il consumo energetico dei dispositivi IoT.

L’ottimizzazione dell’alimentazione dei dispositivi IoT richiede un approccio progettuale sistematico. Il progettista svolge in questo ambito un ruolo fondamentale per ridurre il consumo di energia che, se eccessivo, potrebbe causare risultati prestazionali indesiderati anche in altri aspetti del dispositivo.

Pertanto, deve soppesare i pro e i contro di ogni opzione progettuale per prevenire malfunzionamenti e conseguenti costosi retrofit del prodotto, e garantire che il prodotto finito soddisfi gli utenti finali.

Nelle aree della sicurezza, privacy e protezione dei dati, nonché dell’incremento e combinazione di caratteristiche fisiche aggiuntive dei dispositivi IoT, esiste un elevato potenziale di lavoro futuro per l’ottimizzazione del dispositivo IoT.

Fulvio De Santis
Progettista elettronico da circa 47 anni, attualmente in pensione. Fino al 2014 ho lavorato in diverse aziende di ingegneria e di produzione di apparati e sistemi elettronici civili e militari. In Selenia SpA, attuale Leonardo, ho partecipato alla progettazione e collaudo di apparati nel settore della produzione di Radar e Missili. Ho svolto attività di progettazione presso Italferr SpA, un'azienda di Ingegneria Ferroviaria del gruppo Ferrovie dello Stato, nel settore Radio-Telecomunicazioni GSM-R per il sistema di segnalamento di sicurezza della circolazione treni ad Alta Velocità.