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IoT, cloud, edge computing e 5G: esempio di ricombinazione tecnologica esponenziale

Dalla sensoristica intelligente alla connettività di nuova generazione, passando attraverso la nuvola e le sue enormi possibilità in termine di storage e analisi del dato: ecco come la combinazione di queste tecnologie sta cambiando il mondo produttivo

Un tempo, l’ambito tecnologico era caratterizzato da cambiamenti incrementali e processi di miglioramento addizionali e sequenziali, oggi invece si parla sempre più spesso di tecnologia esponenziale. Il mondo moderno sta infatti imparando a mettere a fattor comune varie innovazioni: sul principio della ricombinazione, della condivisione e della co-creazione si creano così nuove economie di scala dell’innovazione. Un esempio di tutto questo è dato da quattro tecnologie fra loro strettamente correlate, al punto da costituire reciprocamente un abilitatore e un potenziatore: si tratta dell’Internet of Things (IoT), del cloud, dell’edge computing e del 5G. Dalla sensoristica intelligente alla connettività di nuova generazione, passando attraverso la nuvola e le sue enormi possibilità in termine di storage e analisi del dato, vediamo brevemente come la combinazione di queste tecnologie stia già profondamente cambiando il mondo, produttivo e non solo, così come lo conosciamo.

Il cloud per il successo dell’IoT

Secondo le proiezioni IDC, la spesa mondiale per infrastrutture e servizi in-the-cloud dovrebbe raddoppiare nei prossimi cinque anni, passando dai quasi 230 miliardi di dollari del 2019 a quasi 500 miliardi entro il 2023.

Il cloud ha permesso la definizione e la diffusione del paradigma IoT, ponendosi come componente essenziale per la raccolta, la gestione e l’elaborazione dei dati prodotti o raccolti dagli oggetti intelligenti, e costituendo una sorta di centro nevralgico che organizza le soluzioni IoT e consente, grazie all’analisi dei dati, l’evoluzione dei servizi.

Il modello classico di architettura IoT prevede che i dispositivi alla periferia della rete siano meri strumenti per la raccolta dei dati e che le risorse di calcolo siano concentrate in cloud. Come vedremo in seguito, questo modello sta avviandosi verso profonde modifiche con l’avvento dell’edge computing.

Il cloud si rivela, in ogni caso, elemento imprescindibile per gestire un elevato numero di connessioni con i dispositivi dell’IoT e fornire all’utente un’interfaccia sempre raggiungibile. Offre inoltre la flessibilità di poter scalare velocemente le risorse in funzione del numero dei dispositivi o della loro attività, potendo gestire una veloce crescita della base installata ma anche riducendo le risorse (e quindi i costi) nei periodi di calo dell’attività.

Infine, l’utilizzo del cloud permette di ridurre i costi e favorisce l’innovazione dell’azienda, che può testare ad esempio nuove soluzioni IoT senza impegnarsi in costosi investimenti.

Oltre il cloud: le ragioni dell’edge computing in ambito IoT

Trasferire quanti più dati possibile in cloud è stato il mantra ricorrente degli ultimi anni, sia nelle grandi organizzazioni che nelle piccole e medie imprese. Ma l’avvento dell’IoT e della sua declinazione propriamente industriale, l’IIoT, sta cambiando radicalmente le cose.

Non è più possibile, infatti, data la mole dei dati da processare, e dunque la banda richiesta, e date le prestazioni necessarie in termini bassa latenza, mantenere tutti i carichi di lavoro sul cloud. Inoltre, si assiste all’applicazione di una sempre più severa regolamentazione governativa rispetto alla gestione dei dati dei clienti ed alla loro ubicazione fisica.

Una nuova complementarietà: data center di cloud e di edge

Per tutti questi motivi, stiamo assistendo all’affermarsi dell’edge computing: solo i dati dei quali non si ha bisogno immediatamente vengono indirizzati al cloud, ad esempio per l’applicazione di algoritmi propri della big data analysis, mentre il resto viene processato a livello locale, con un notevole risparmio economico, dovuto alla minore necessità di banda, e con un guadagno in termini prestazionali.

Questo non significa certamente una crisi del cloud, ma un suo impiego sempre più ottimale in un ecosistema dove i micro-data center di edge si connetteranno attraverso il cloud ai data center remoti. In sostanza l’edge computing garantisce una data continuity “cloud like” in perfetta complementarietà con il cloud, proprio come in modo complementare siamo abituati ad utilizzare smartphone e desktop insieme nella vita quotidiana.

Il mercato dell’edge computing: stime e previsioni

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Secondo alcune recenti proiezioni di IDC, la spesa per l’IoT raggiungerà 1,3 trilioni di dollari entro il 2020, e il 43% dei dati dell’Internet of Things sarà processato a livello di edge. La crescita di questo mercato andrà di pari passo con quella del numero di oggetti connessi, che sempre nel 2020 raggiungerà i 30 miliardi e nel 2025 i 76 miliardi.

Il rapporto Edge Computing Market by Application Global Forecast to 2027, pubblicato da Meticulous Research, stima il mercato dell’edge computing crescerà con un tasso del 39,4%, arrivando a valere 28,07 miliardi di dollari entro il 2027 (nel 2018, valeva appena 8.5 miliardi di dollari). Gartner, infine, include l’edge computing fra i 10 trend che saranno strategici per il 2020.

Gli ambiti di applicazione

Banche e istituti finanziari hanno colto fin da subito i benefici dell’edge computing, per esempio collocando le infrastrutture di High Frequency Trading molto vicino agli stock exchange. Ma gli scenari abilitati dall’IoT sono veramente infiniti: un esempio fra tutti è quello dei veicoli a guida autonoma, dove i pochi millisecondi necessari per comunicare con un server remoto possono fare la differenza in termini di risposta del veicolo.

In ambito industria 4.0, l’edge computing diventa vitale per accelerare il passaggio azione-reazione tra oggetti e macchinari, mentre l’elaborazione a livello locale abilita scenari di analisi in tempo reale o di video automation.

Oltre a quelli citati, i campi applicativi dove l’edge computing presenta un maggiore sviluppo la smart city, il mondo della smart farming, e poi quello della logistica e dei prodotti smart.

5G come acceleratore dello sviluppo IoT

Il 5G, di cui si prevede l’avvento su larga scala nel 2022, rappresenta la quinta generazione degli standard per le connessioni relative ai dispositivi mobili, che segue cronologicamente l’1G (TACS), il 2G (GSM), il 3G (UMTS) e il 4G (LTE). Questa nuova tecnologia consentirà il passaggio alla cosiddetta “gigabit society”, divenendo acceleratore in ambiti già oggi presenti, fra cui Industria 4.0, smart city, smart home, veicoli a guida autonoma.

Caratteristiche specifiche del 5G sono l’altissima velocità (circa 100 Mbps in download e 50 Mbps in upload) e la bassa latenza (attorno ai 4 millisecondi, contro i 20 del 4G): grazie ad esse, l’IoT potrà ulteriormente svilupparsi e ampliare le proprie prestazioni.

Il 5G permette infatti capacità senza precedenti in termini di acquisizione, elaborazione e memorizzazione dei dati alla periferia, consentendo agli operatori di fornire nuovi servizi, come ad esempio in ambito sanità digitale, gestione intelligente del traffico, veicoli connessi e autonomi, elaborazione della sensoristica delle macchine e manutenzione preventiva, oltre ad abilitare capacità di analisi in tempo reale.

Inoltre, la tecnologia 5G offrirà un livello di sicurezza dei dati superiore a quello delle infrastrutture di telecomunicazione esistenti, ovviando in questo modo ad uno dei principali timori legati allo sviluppo di tecnologie del cosiddetto smart manufacturing.

IoT, cloud, edge e 5G uguale smart manufacturing

Il paradigma noto come industria 4.0 (smart manufacturing) comprende tutta una serie di tecnologie fra loro strettamente correlate in un rapporto di complementarietà e potenziamento reciproco. Fra esse sono naturalmente presenti l’IoT, il cloud, l’edge computing e il 5G.

Nello specifico, il mondo industriale è fortemente attratto dai vantaggi offerti dall’IoT: riduzione del tempo di fermo macchina, migliore qualità dei prodotti, manutenzione predittiva e processi decisionali più rapidi ed efficaci sono solo alcuni dei vantaggi che l’IoT comporta.

Del contributo offerto dal cloud si è detto in precedenza, mentre il 5G abiliterà nuove tipologie di utilizzo, precedentemente precluse a causa della bassa velocità di connessione e delle minori prestazioni: le tecnologie wireless oggi impiegate, per esempio, incontrano problematiche come ad esempio vibrazioni, calore, rumore, eccetera, che il 5G dovrebbe permettere di superare.

La connettività è essenziale nell’Industria 4.0, per la creazione di un ecosistema integrato che coinvolga l’intero ciclo di vita del prodotto: l’integrazione di IoT e 5G consentirà applicazioni industriali ad elevate prestazioni: per esempio i lavoratori potranno essere dotati di visori per la realtà aumentata e la realtà virtuale e saranno liberi di muoversi all’interno degli stabilimenti produttivi, sempre collegati alla rete 5G. Inoltre, sarà possibile simulare in modalità tridimensionale ogni fase del processo produttivo, dalla progettazione fino alla realizzazione del prodotto finale.

Conclusioni

L’IoT è sempre più presente nelle nostre vite, da quella quotidiana al contesto industriale, attraverso la declinazione dell’IIoT. Gli obiettivi che si propone sono orientati a migliorare la vita della persone e ad offrire vantaggi a consumatori e imprese attraverso, ad esempio, controllo dei consumi energetici, prevenzione di guasti, malattie o altri eventi sfavorevoli, sviluppo dell’automazione, riduzione degli sprechi e analisi dei dati, anche in tempo reale, come supporto decisionale imprescindibile in una società sempre più data-driven.

L’IoT trae vantaggi significativi dagli sviluppi in corso di tutta una serie di tecnologie abilitanti. In questo articolo, nello specifico, abbiamo preso in considerazione il cloud, l’edge computing e il 5G, ma non va certo dimenticato anche l’incontro dell’IoT con l’intelligenza artificiale e il machine learning.

Il cloud è elemento essenziale di ogni architettura IoT, assieme ai dispositivi, alla rete di comunicazione e ad un’opportuna interfaccia utente. Cloud significa tante cose, di cui le principali sono storage e capacità di elaborazione avanzata, possibilità di connettere un enorme numero di device, oltreché possibilità di trasferire elevati flussi informativi.

Sempre più si rilevano i vantaggi di complementarietà al cloud offerti da tecnologie di edge computing: poter elaborare i dati a livello locale consente risparmi in termini di velocità, costi complessivi di banda, ed inoltre incrementa la sicurezza del dato sensibile.

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Infine, la progressiva implementazione delle reti 5G porterà a un aumento rilevante della velocità di trasmissione ed una contestuale riduzione dei tempi di latenza, potendo così soddisfare anche i requisiti di applicazioni critiche e portare alla creazione di servizi innovativi, in cui la tempestività dell’elaborazione delle informazioni ricevute dall’oggetto intelligente rappresenta un fattore abilitante primario. Insomma l’IoT è sempre più legata a cloud, edge computing e 5G.

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