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La Telemetria Ogni aspetto della vettura, la velocit di
rotazione del motore, la velocit, la
temperatura del motore, i movimenti della sospensione, i
movimenti del pedale, la
forza g laterale, i tempi sul giro, gli intermedi e tantissimi
altri parametri ancora
sono controllati da sensori posizionati su tutta la vettura che
trasmettono tutto alla
centrale (scuderia). In media ogni scuderia porta ad un GP quasi
30 kg di
apparecchiature che controllano tutti questi parametri che
possono essere di
grande aiuto sia ai meccanici sia al pilota quando avr terminato
le prove.Ogni
auto di F1 ha due tipi di telemetria:
il primo costituito da una serie di impulsi che vengono inviati
via etere
dall'auto ogni qual volta essa passa dal traguardo. Questi
segnali sono di
circa 4 Mb di informazioni e dati, che danno un'idea delle
condizioni della
monoposto. Altri 40 Mb vengono scaricati dall'auto ai computer
quando esse
vanno ai loro box in modo da dare in maniera particolareggiata
tutte le
minime informazioni che prima non potevano dare. Queste
informazioni si
ottengono collegando un computer alla vettura con un cavo.
il secondo tipo di telemetria costituito da un sistema che
trasmette in tempo
reale piccole informazioni. Queste informazioni sono trasmesse
dall'antenna
che si trova sul musetto del veicolo o si trova integrata sugli
specchietti
retrovisori.
Telemetria bidirezionale
La vera rivoluzione nel campionato di F1 del 2002 la telemetria
bidirezionale o a
due vie. La rivoluzione consiste nel nuovo modo di gestire la
vettura durante un
GP, la gestione delle risorse della monoposto. Ma cosa questo
tipo di telemetria e
quali sono i suoi vantaggi? Detto in due parole la possibilit di
intervenire sulla
vettura in corsa, dai box senza possibilit di errore. Infatti lo
svantaggio della
"vecchia" telemetria era dovuto al fatto che i vari settaggi
della vettura potevano
solo essere effettuati dal pilota, attraverso il
computer-volante, ed erano anche
molto pochi (solo cinque opzioni). Queste variazioni di settaggi
come la diversa
ripartizione di frenata, o la diversa combustione del motore
potevano essere
effettuate mediante delle leve presenti sul volante: ci poteva
anche essere fonte di
distrazione per il pilota, che oltre ad essere concentrato per
la gara, doveva
azionare le leve giuste al punto giusto. Ora invece mediante le
telemetria a due vie
tutte quelle leve presenti sul volante spariranno poich quelle
"ridicole" cinque
opzioni saranno modificate via radio dai box in aggiunta ad
altre 600 parametri,
senza ovviamente distrarre minimamente il pilota e senza
sbagliare un colpo!
Facciamo un esempio pratico. Mentre un pilota sta gareggiando, i
tecnici si
accorgono che a causa di problemi X (per esempio una notevole
usura della ruota
anteriore destra) in alcune curve l'aderenza minore che,
naturalmente, costringe
il pilota a ridurre la velocit con cui esegue quella curva. I
tecnici, dai box, inviano
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immediatamente un segnale alla monoposto regolando, ad esempio,
la sospensione
di quella ruota ripristinando le condizioni iniziali della
monoposto. Il tutto senza
che il pilota influisca minimamente sui comandi. Voi direte
perch non applicare le
telemetria bidirezionale anche alla partenza per ottimizzarla
ancora di pi?
Ebbene la Fia ha gi pensato a questo problema impedendo alle
scuderie di
intervenire sulla telemetria a due vie. Ci che sar pi difficile
invece rendere
pratico ci che sulla carta. Infatti la Fia, bench dotata di
apparecchiature
sofisticate, non sempre sar, a mio avviso, capace di controllare
tutte le telemetrie
della varie scuderie. Un altro fenomeno che pian piano emerger
sar la lotta a
come disturbare meglio i segnali delle altre societ di F1. Viene
quasi da ridere, ma
non di rado accadr di vedere una monoposto fermarsi senza
un'apparente causa.
Infatti una scuderia, se riesce a trovare il segnale di
trasmissione (che ovviamente
criptato) di un'altra squadra, pu inviare segnali errati alle
monoposto avversarie e
far spegnere, ad esempio, il motore!Insomma ci sar una lotta non
solo tra le
scuderie, ma anche tra le societ che producono i software delle
telemetrie.
Software
I team usano solitamente i software dei loro patners che sono
Hewlett Packard,
Compaq, TAG Electronics. La McLaren usa un sistema avanzato di
telemetria
denominato "ATLAS" (Advanced Telemetry Linked Acquisition
System) e si
ritiene che sia uno dei pi sviluppati sistemi di telemetria che
esiste in F1 tanto che
molte scuderie hanno un sistema analogo a questo, ma che non
arriva alle sue
prestazioni.
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Tecnica: la telemetria in Formula 1 2006
Un dettagliato approfondimento su uno degli aspetti pi tecnici
della Formula1. Nei box McLaren scopriamo alcuni dei segreti
...
La telemetria di Formula 1 il vero cuore tecnologico di questo
sport, aiutando piloti
ed ingegneri a comprendere al meglio le dinamiche che agiscono
in una monoposto e
come ottimizzarne il set-up.
Ma come funziona la telemetria? L'informazione, disse una volta
il Presidente degli
Stati Uniti Ronald Reagan, l'ossigeno dell'era moderna. E non c'
forse altro
luogo come la Formula 1, dove questa frase si adatti cos bene,
dove le informazioni
rivestono una cos grande importanza nella rivoluzione
tecnologica attuata negli anni
da questo sport. La chiave della Formula 1, come di molte altre
cose, la pubblicit.
Ripresi da ogni angolazione concepibile dalle telecamere, ci si
muove in un costante
bacino di pubblico di pi di 366 milioni di spettatori ad ogni
gara. E a dispetto di tutta
questa attenzione la telemetria rimane tutt'oggi un mistero per
la maggior parte delle
persone. Basta solamente la frase, molto comune nei media, "i
piloti stanno studiando
la telemetria", a far capire quanto poco si conosca di questa
nuova tecnologia. Ma
andiamo con ordine.
La telemetria sostanzialmente una trasmissione e ricezione
wireless (senza fili) di
dati, con lo scopo di effettuare un monitoraggio remoto. Ma la
telemetria
unicamente il meccanismo del sistema. I dati, le rilevazioni,
sono il vero cuore pulsante
di questa tecnologia, sono loro a dischiudere i segreti di ci
che capita all'interno del
sistema nervoso di una moderna monoposto.
Le origini dell'odierno sistema di telemetria possono essere
rintracciate nei tardi anni
'60. Gli ingegneri desideravano ardentemente dati e informazioni
certe su cui basare lo
sviluppo delle auto concepite per gareggiare. Per raggiungere
questo obiettivo, ai piloti
veniva chiesto di guardare gli strumenti montati sulla loro
vettura in diversi momenti
durante il giro. Queste informazioni venivano poi comunicate
agli ingegneri quando la monoposto ritornava nella pitlane, ed essi
le
combinavano per cercare di ricostruire al meglio il
comportamento della vettura durante l'intero giro. I grandi
produttori di pneumatici
sono stati tra i pionieri di questo metodo tecnologico di
raccolta dati. Il pi significativo slancio in avanti si ebbe nei
primi anni '80,
quando si assistette ad un importante aumento della richiesta di
dati, nonch delle migliori risorse per utilizzarli. Questi furono
tempi
insieme eccitanti ed impegnativi. Improvvisamente, i top team di
Formula 1 si
ritrovarono a dover monitorare una vasta quantit di informazioni
con i pi potenti
computer mobili dell'epoca, che, se paragonati agli odierni
elaboratori, non erano per
nulla mobili. N cos potenti. La capacit di calcolo di queste
prime unit era
probabilmente inferiore a quella delle moderne agende
elettroniche, rivela Steve
Hallam, Capo degli Ingegneri di gara del team McLaren. Ma questi
computer
causarono un'ondata d'eccitazione per tutta la pitlane. Per la
prima volta nella storia
dell'automobilismo, gli ingegneri poterono vedere con i loro
occhi, e non limitarsi a
registrare cosa i piloti gli riferivano. I primi sistemi di
raccolta dati erano basati su
una manciata di input provenienti da pochi rudimentali sensori
attaccati alla
monoposto. Oggi, il complesso sistema di telemetria permette la
rilevazione, la raccolta
e la trasmissione di pi di 6000 parametri. Questi includono
dettagliati rapporti sul comportamento di tutti gli aspetti del
motore, degli
organi di trasmissione, delle sospensioni e delle ruote.
Ma perch abbiamo bisogno della telemetria? I piloti attualmente
in circolazione sono i migliori del mondo. Se non possono
individuare
cosa non va sulla loro monoposto, chi ne sarebbe in grado? Il
problema, naturalmente, che i piloti possono limitarsi a
controllare solo
il loro felling con la macchina, ma per loro semplicemente
impossibile scoprire cosa eventualmente non funzioni all'interno
dei
moderni sofisticati componenti. L'abilit dei sensori di
individuare problemi in maniera pi efficente di quanto non facciano
i piloti
stata dimostrata nel Gran Premio di Gran Bretagna del 2003. Gli
ingegneri stavano guardando i dati in arrivo dalla vettura di
David
Coulthard, quando notarono che una delle gomme stava perdendo
pressione. Il team stato in grado di richiamare il pilota ai
box
istantaneamente, evitando la possibilit di un improvviso
sgonfiamento, che avrebbe potuto causare un incidente. Anche i
set-up sono
largamente dettati dalle rilevazioni ottenute dai circa 120
sensori attualmente montati sulle monoposto. Inizialmente, per
questa
tecnologia ci si appoggiava ad industrie esterne. Oggi invece,
compagnie come la McLaren Electronics, che rifornisce il team
McLaren,
sono leader nel mercato in questo settore. Ogni sensore non fine
a s stesso, bens le informazioni ricevute da ogni sensore sono
impiegate simultaneamente per diverse funzioni. Ad esempio, un
semplice sensore di velocit della ruota determina molto pi
della
velocit a cui la ruota sta andando. In collaborazione con altri
sensori, esso rivela a che velocit sta andando la monoposto, la
sua
posizione sul circuito, e fornisce fondamentali input per il
sistema di launch control (partenza assistita). Conseguentemente,
un'enorme
quantit di dati generata: gli ingegneri del team McLaren ai box
ricevono circa 50 Megabyte di dati per ogni macchina ad ogni
giro,
per un totale di circa 3.5 Gigabyte per ogni macchina ad ogni
gara, abbastanza per riempire cinque CD-ROM. Phill Asbury, Capo
degli
Ingegneri di sistema del team McLaren, ci fornisce un
interessante paragone. Se tutte queste informazioni venissero
stampate su dei
fogli di carta A4, la pila di fogli raggiungerebbe in altezza
l'Empire State Building! Gli impulsi elettrici dei sensori vengono
elaborati
direttamente a bordo della vettura, e poi inviati, via segnali
radio digitali, all'antenna montata sul camion del team. Il segnale
inviato
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nel range della banda L delle microonde, intorno agli 1.6GHz.
Questo range usato per la facilit con cui si ottengono le licenze
di
utilizzo, inoltre corrisponde all'ampiezza di banda necessaria
ai team. Con cinque milioni di singoli bit di informazione inviati
dalla vettura
ogni secondo, la Formula 1 sta ridefinendo le frontiere della
trasmissione dati. L'alta frequenza richiesta per trattare questa
mole di dati
comporta, comunque, alcuni inconvenienti. La ricezione, ad
esempio, molto influenzata dall'ambiente circostante. Se la
monoposto
entra in un tunnel, o costeggia il lato posteriore di una
collina, il 100% della copertura persa. Il circuito di Monza,
costeggiato com'
dagli alberi, il pi impegnativo per gli ingegneri della
telemetria. Come potete immaginare, pochi si sono lamentati
quando
Hockenheim stato riconfigurato senza le sezioni di foresta che
lo caratterizzavano in passato. In accordo con l'evoluzione del
sistema, sono state sviluppate tecniche per sopperire alla
temporanea perdita del segnale, spiega Asbury. Il nuovo sistema
di
McLaren Electronics ha incorporato un sistema di auto-analisi.
Quando la vettura in piena copertura, possiamo far ritrasmettere
alla
centralina le informazioni che non abbiamo ricevuto durante il
periodo di perdita del segnale. Una volta ricevuto attraverso
l'antenna,
il segnale viene convertito nelle rilevazioni originali. Questi
dati, attraverso un server e una rete Ethernet a 1GB, che utilizza
sia fibre
ottiche che connessioni standard, vengono poi distribuiti
contemporaneamente ad ogni ingegnere di pista dei piloti, a sette
stazioni di
elaborazione computerizzate, ribattezzate Battlestations
(letteralmente, "Stazioni di battaglia") e agli undici terminali
presenti nel box. I
dati possono altres essere inviati alla sede di Woking,
attravverso linee multiple
ISDN.
I benefici della telemetria sono molti. La veloce analisi dei
dati offre la possibilit di
immagazzinare informazioni utilissime per gli sviluppi futuri
delle vetture e dei loro
componenti, in termini sia di affidabilit che di prestazioni. In
gara, invece, i tecnici
delle Battlestation sono principalmente occupati in un'analisi
diagnostica dei dati, nel
controllo, cio, che tutti i sistemi della monoposto stiano
funzionando correttamente,
provvedendo a prendere tempestive misure nel caso si verifichi
un qualsiasi problema
meccanico. E' sfruttando questa possibilit che si stati in grado
di risolvere un
problema al sistema dell'olio sulla vettura di David Coulthard
nella sua ultima vittoria a
Monaco. La vittoria dello scozzese stata un momento di
consacrazione per il sistema
di telemetria bi-direzionale del team. Purtroppo, per, questo
tipo di telemetria
stata una delle vittime dei cambiamenti di regolamento attuati
nel 2003. Con le accurate informazioni di cui dispongono, gli
ingegneri
possono regolare i set-up delle vetture fin nei minimi
particolari, mentre le rappresentazioni grafiche del comportamento
di cambio,
freni e sterzo permettono ai piloti di massimizzare le loro
prestazioni. Il pi grande passo in avanti nei recenti anni
l'avvento dei dati
in tempo reale. Originariamente, tutti gli ingegneri potevano
scaricare i dati solo dopo la fine della gara, spiega Hallam. Dopo
che
i dati venivano scaricati, ad esempio dopo un cedimento del
motore, gli ingegneri erano soliti dire "E' stato un problema di
pressione. Se
lo avessimo saputo prima, avremmo potuto dire al pilota di
preservare il motore, e forse in questo modo avremmo potuto
evitarne la
rottura". Le loro preghiere sono state ascoltate, e il risultato
stata la trasmissione dei dati ad ogni passaggio della vettura
davanti
alla pitlane. Ora anche questo sistema reso obsoleto dalle
ultime novit della McLaren Electronics, che offrono, come detto,
una
costante copertura in un tempo reale. Un esempio: consideriamo
di nuovo il sensore di velocit di una ruota. Il tempo che passa
dall'inizio della rilevazione sulla ruota, a quando la
misurazione del sensore appare sugli schermi nel box,
incredibilmente di 0.1
secondi. Per il mantenimento di questi alti standard
tecnologici, grande attenzione riservata anche alle infrastutture
che
accoglieranno i dati. Computer Associates provvede a fornire il
team McLaren di una vasta gamma di sofware per proteggere le
informazioni, ed inoltre responsabile del backup dei sistemi. La
Sun Microsystems si occupa invece dell'hardware per le
Battlestation,
vitale per la distribuzione e l'archiviazione dei dati. Il team
McLaren utilizza due separati programmi per elaborare i dati delle
rilevazioni
in un formato comprensibile ai tecnici. L'Advanced Telemetry
Linked Acquisition System (ATLAS), un programma della McLaren
Electronics, serve agli ingegneri per la diagnosi di aspetti
particolarmente complessi. Il MIDAS, un programma scritto
all'interno dello
stesso team McLaren, pi utilie per analizzare i dati relativi
alle prestazioni delle monoposto. Le recenti restrizioni ai test di
Formula
1 non hanno fatto altro che aumentare in maniera esponenziale
l'importanza dei dati raccolti via telemetria. Ogni minuto passato
ad
aspettare, un minuto sprecato, dice Asbury. In questo senso,
quindi, l'introduzione del nuovo CBX600 di McLaren Electronics
non
poteva che essere accolto con entusiasmo dell'intero team.
Maggiore velocit e una pi ampia copertura sono gli obiettivi a cui
punta
questa importante industria. Solamente non molti mesi fa, le
vetture dovevano essere fisicamente connesse al sistema dopo
una
gara, e i sofware occorrenti per l'analisi dei dati, caricati
spiega Ed Gibson, ingegnere di McLaren Electronics. Quindi, un
pilota era
costretto ad aspettare che i dati fossero pronti e
successivamente consultarli, prima di poter nuovamente scendere in
pista. Da
quest'anno, invece, le rilevazioni sono inviate ed elaborate
mentre la monoposto ancora in pista, e sono pronte per il pilota
appena
questo giunge ai box.
Probabilmente rimarreste sorpresi ed imbarazzati se confrontaste
il vostro attuale telefonino con una fotografia del primo che
avete
posseduto. La stessa reazione evidente quando Gibson guarda le
immagini del primo sistema di telemetria del team. L'intero
sistema,
completo di una formidabile schiera di monitor, era l'orgoglio
del programma Mercedes-Benz, datato 1991. Il paragone con
l'attuale
sistema, introdotto dal team McLaren nel 2003, rivela quanto sia
progredita la tecnologia in pochi anni. Dodici anni fa, venti
schermi
servivano solo a mostrare la diagnostica del motore. Oggi tutte
le rilevazioni possono comodamente venir visualizzate su di un
singolo
computer laptop. E questo nonostante i dati si siano
moltiplicati esponenzialmente. Se tutti i parametri attualmente
misurati in Formula
1 venissero visualizzati con i sistemi del 1991, richiederebbero
una tale quantit di monitor che sarebbe difficile farli stare tutti
nei locali
dei box!
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Comandi sul volante: molti ricordano quando sul volante cera
solo il clacson. Su una vettura di Formula 1 non ci si
pu permettere questo lusso in quanto, a causa delle dimensioni
ridotte dellabitacolo, il volante lunico posto
in cui si possono inserire determinati comandi. Per questo, sul
volante di una vettura di F1 troviamo tantissimi
pulsanti e manopole. Prendendo spunto dalle monoposto, anche le
case automobilistiche hanno iniziato ad
aggiungere nuovi funzionalit sul volante; allinizio cerano solo
i comandi dello stereo, man mano se ne sono
aggiunti sempre di pi. Ci sono alcuni comandi presi direttamente
dalla F1, come il Manettino (per i modelli su
strada della Ferrari), che consente al guidatore di avere sotto
controllo le funzionalit del motore e delle
sospensioni.
Telemetria: dietro le quinte di una gara di Formula 1 lavorano
tantissimi computer che raccolgono informazioni di
diagnostica dai 250 sensori sparsi per la vettura, e
praticamente quasi tutti in tempo reale (ci occuperemo di
questo argomento in un altro post). Sistemi simili sono gi
presenti nel mercato automobilistico di massa; ad
esempio, invece di portare la macchina dal meccanico per
ricevere assistenza (dove lautomobile sar collegata a
determinati computer per diagnosticare il problema), possibile
ricevere una consulenza a distanza del meccanico,
che potr collegarsi in remoto alla vettura. Una soluzione del
genere ha le sue comodit? Senza dubbio! Fa
sorgere degli interrogativi circa la sua applicabilit? Anche in
questo caso la risposta positiva. Il problema
principale riguarda la sicurezza durante la trasmissione dati e
la protezione dei vari dispositivi utilizzati da eventuali
attacchi hacker. Per questo motivo una protezione continua e
robusta necessaria sia per i computer presenti in
vettura che per i dispositivi per la diagnostica. Lo conferma il
fatto che tutti i computer Ferrari sono protetti dalle
soluzioni per la sicurezza di Kaspersky Lab. Non esistono ancora
sistemi di sicurezza progettati ad hoc per le
automobili ma il caso diniziare a pensarci, poich gi sono stati
scoperti dagli hacker alcuni metodi per prendere il
controllo in remoto di unautovettura.
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Come hackerare le automobili moderne 20 ago 2013 Brian Donohue
Notizie, Post in evidenza Nessun commento
Se leggete con una certa frequenza i post di Kaspersky Daily,
allora saprete gi che possibile hackerare unautomobile
moderna e prenderne il controllo. Infatti, poco tempo fa abbiamo
pubblicato un articolo su una ricerca del 2010 condotta dalle
universit del Wisconsin e della California (San Diego). Si
trattava, per, di una ricerca un po datata, perch nel settore
delle
nuove tecnologie in tre anni si pu fare molto. Per fortuna, la
scorsa settimana il famoso e rispettato ricercatore che ha
hackerato numerosi dispositivi Apple, il Dr. Charlie Miller,
assieme a Chris Valasek, capo della sicurezza presso IOActive,
sono intervenuti alla conferenza sulla sicurezza Def Con
presentando il loro lavoro che tratta proprio di questo argomento.
La
presentazione avvenuta al Ceasars Palace di Las Vegas, lo stesso
giorno in cui si concludeva la conferenza Black Hat sulla
sicurezza.
Il lavoro di Valasek e Miller molto pi esteso ed esaustivo
rispetto ai precedenti, con oltre cento pagine di spiegazioni
dettagliate. Ad esempio, i ricercatori hanno indicato le marche
delle automobili utilizzate nei test, a differenza di quanto
fatto
dalle universit del Wisconsin e della California-San Diego. I
due ricercatori hanno descritto ogni aspetto della ricerca,
dagli
exploit ai codici utilizzati per comunicare con i computer
dellauto, dalle metodologie impiegate per prendere il controllo
dei
sistemi informatici delle vetture alle connessioni esistenti tra
i diversi dispositivi. Ma al di l di tutto questo, i
ricercatori
hanno anche preso una delle due automobili hackerate e lhanno
portata sulla strada per un test drive; Miller e Valasek si
trovavano sul sedile posteriore e non riuscivano a smettere di
ridere mentre vedevano come il reporter di Forbes, Andy
Greenberg, cercava invano di mantenere il controllo del
veicolo.
Prima di farci due risate anche noi, meglio avere qualche
informazione in pi circa il funzionamento dei sistemi
informatici
nelle vetture moderne. Ogni automobile comprende una serie di
piccoli computer chiamati unit di controllo elettroniche per
autoveicoli (abbreviazione in inglese ECU). Il numero di queste
unit elettroniche pu variare a seconda del modello, ma in
alcune automobili ce ne sono anche cinquanta. Le ECU servono per
gli scopi pi diversi; nelle automobili utilizzate da Miller
e Valasek le ECU, separate tra loro, avevano il compito di
monitorare e regolare i sistemi di frenata, verificare la
disponibilit
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di carburante, evitare lo sbandamento, regolare luso delle
cinture di sicurezza, degli airbag e del park assist, pi tante
altre
funzionalit. Quasi tutte le ECU sono collegate tra loro
attraverso il Controller Area Network (detto anche CAN-bus). Le
unit
ECU e il CAN-bus costituiscono insieme il sistema di gestione
centrale delle autovetture moderne; esse comunicano tra loro
costantemente per regolare gli aspetti pi importanti della
sicurezza e del funzionamento del veicolo. La maggior parte dei
segnali provenienti dal CAN-bus sono trasmessi tramite sensori
alle varie unit di controllo elettroniche.
Per quanto riguarda i modelli, Valasek e Miller hanno lavorato
su una Ford Escape del 2010 e una Toyota Prius dello stesso
anno. In ogni caso la ricerca pu essere applicata anche ad altri
modelli di autovetture.
I ricercatori si sono avvalsi di un cavo ECOM (piuttosto
economico) che attraversa lomonimo dispositivo e che viene
collegato a un computer Windows mediante una porta USB. Facendo
una piccola modifica, Valasek e Miller sono riusciti a
collegare laltra estremit del cavo alle porte OBD II delle
automobili (i meccanici usano queste porte per ricevere dati
dallauto durante la revisione, per reimpostare alcuni codici,
per spegnere la spia di controllo del motore e altro). Dopo
aver
collegato il cavo, i ricercatori hanno iniziato a monitorare il
sistema di comunicazione tra le varie ECU allinterno del CAN-
bus e a capire in che modo tali comunicazioni influissero sui
comandi dei veicoli. Infine, hanno preso il controllo dei
protocolli di comunicazione per imitarli e iniettare i propri
segnali alle diverse unit di controllo.
A seconda del modello utilizzato, i ricercatori sono riusciti a
prendere il comando di alcune funzionalit piuttosto che di
altre.
In questo post descriveremo solo le funzionalit pi interessanti
per ciascun modello; per maggiori dettagli, vinvitiamo a
leggere il report per intero.
Valasek e Miller hanno manomesso il tachimetro, il
contachilometri e lindicatore del livello di carburante. Per
quanto
riguarda il tachimetro, hanno scoperto che la ECU che controlla
la velocit del veicolo invia ripetutamente segnali alla ECU
del pannello degli strumenti attraverso il CAN-bus. Per
manomettere il tachimetro, i ricercatori hanno inviato al pannello
degli
strumenti un numero di segnali falsi maggiore rispetto a quelli
inviati dallECU che controlla la velocit del veicolo. Una volta
raggiunto il livello di segnale corretto, sono riusciti a
prendere il pieno controllo del tachimetro.
Passiamo alle portiere: possibile aprirle e chiuderle, a
piacimento. Ad esempio, i ricercatori sono riusciti a fare in modo
non
solo che le portiere non si potessero bloccare dallinterno, ma
anche che potessero essere aperte dallesterno.
Per quanto riguarda il modello Ford, Valasek e Miller sono
riusciti a far diminuire del 45% lefficienza del servosterzo.
Inoltre, hanno preso le redini del sistema di park assist anche
se, operando a bassa velocit, lunico risultato che si potrebbe
eventualmente ottenere dare un colpetto alle auto vicine
parcheggiate.
Anche sulla Prius sono intervenuti sul park assist. Lunit di
controllo preposta al park assist funziona soltanto quando
viene
inserita la retromarcia e se il veicolo si muove a meno di sei
chilometri allora. Grazie a Valasek e Miller, sembrato che
lauto andasse a una velocit inferiore e soprattutto in
retromarcia, anche se cos non era. Non sono riusciti a riprodurre
gli
stessi movimenti del park assist, ma hanno controllato le ruote,
effettuando movimenti bruschi in un verso o in un altro.
Il modello Prius ha anche una funzionalit grazie alla quale la
macchina rientra in carreggiata nel caso i sensori rilevino uno
sbandamento fuori corsia. Lunit di controllo preposta consente
un giro massimo dello sterzo di cinque gradi. I ricercatori
hanno violato questo sistema e, anche se langolo di giro dello
sterzo concesso pu sembrare minimo, ci pu avere le sue
conseguenze nel traffico o in strade strette.
Sulla vettura Ford stato possibile inviare un comando al CAN-bus
per effettuare il bleeding dei freni; nel caso ci avvenga, i
freni non fanno diminuire la velocit dellauto. Il bleeding dei
freni funziona solo se lauto si muove a meno di dieci
chilometri allora; tuttavia, se si prende il comando di questa
funzionalit anche a velocit ridotta, possibile far sbattere una
Ford Escape contro il muro di un garage, come successo durante i
test.
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Valasek e Miller hanno scoperto che, per il modello Ford, il
CAN-bus pu mettere fuori uso uno o pi pistoni. I due
ricercatori hanno inviato a ripetizione il segnale che
disabilita temporaneamente i pistoni: lauto si riavviata soltanto
quando
non stato pi inviato questo segnale. Anche il modello Prius
vulnerabile a questo attacco, anche se bisogna utilizzare
metodi leggermente diversi.
I ricercatori hanno trovato anche i comandi per accendere o
spegnere le luci interne ed esterne della Ford. Lunit di
controllo
che si occupa del sistema dilluminazione esegue i comandi solo
se il veicolo fermo. Tuttavia, quando i ricercatori hanno
inviato il comando a macchina ferma, il veicolo ha continuato a
eseguire il comando anche in movimento. Ci significa che
unauto potrebbe andare in giro per strada a fari spenti.
Inoltre, se lauto parcheggiata, non pu uscire dal parcheggio
perch
lunit dellilluminazione controlla anche i freni. possibile
accendere o spegnere le luci anche sul modello Prius, ma solo
nel
caso in cui la leva dei fari sia ferma sulla modalit automatico,
che consente di regolare i fari in base alle condizioni
dilluminazione della strada.
Per quanto riguarda la velocit, sul modello Prius i due
ricercatori non sono riusciti ad aumentare la velocit di crociera
del
veicolo, il che un bene. Tuttavia, sono riusciti a diminuire la
velocit o a fermare lauto del tutto, inviando un segnale
allunit di controllo preposta al rallentamento del veicolo nel
caso di pericolo di scontro frontale. Anche se il guidatore
schiaccia il pedale dellacceleratore, lauto continua a frenare.
Per aumentare la velocit sul modello Prius, i ricercatori hanno
dovuto modificare il cavo ECOM e collegarlo direttamente allunit
di controllo che si occupa dellaccelerazione dellauto,
poich tale unit non collegata al CAN-bus. I ricercatori sono
riusciti solamente ad accelerare per alcuni secondi, dopo che
il
guidatore ha schiacciato il pedale dellacceleratore. In ogni
caso, unaccelerazione involontaria potrebbe essere
potenzialmente pericolosa.
Unaltra funzione del sistema anti-collisione di cui abbiamo
appena parlato, il rinforzo automatico della tensione della
cintura di sicurezza nel caso di immediato pericolo di uno
scontro frontale. Valasek e Miller hanno preso il controllo di
questa
funzionalit, potendola attivare in qualsiasi momento.
Infine, i ricercatori hanno evidenziato anche la possibilit di
iniettare malware nelle singole unit di controllo e nel
CAN-bus.
Non entreremo nei dettagli, possiamo soltanto dire che possibile
iniettare un codice pericoloso e farlo eseguire nelle varie
ECU dei veicoli (20 o 30 pagine del report sono dedicate proprio
a questo argomento).
Un altro fatto da tenere in considerazione in relazione a questo
genere di manomissioni che, al momento, per hackerare un
auto necessario accedervi fisicamente ed impossibile realizzare
lattacco in modalit remota.
In definitiva, lunica soluzione per evitare tutta questa serie
di problemi sarebbe acquistare un vecchio modello di
automobile.
A essere sinceri per, molto pi sicuro guidare un modello moderno
hackerabile che un vecchio modello non dotato di tutti i
sistemi di sicurezza.
Inoltre, va sottolineato che Miller e Valasek sono due delle
menti pi brillanti nel campo della sicurezza. Il loro compito
hackerare i sistemi per evidenziare eventuali vulnerabilit. In
ogni caso, le loro conoscenze sono cos specifiche che sono gli
unici a poter effettuare questo genere di attacchi. Inoltre, le
case automobilistiche analizzano con cura report di questo
genere
per poi apportare le modifiche necessarie alle loro
tecnologie.
Se ancora non lo avete fatto, date unocchiata al video presente
sul sito Internet di Forbes, in cui Andy Greenberg cerca di
guidare lauto mentre Valasek e Miller sabotano la sua Toyota
Prius. Vi divertirete, ne siamo certi.
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Reti di sensori wireless: sfide e soluzioni
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inCondi vi di
Dalla rivista:
Elettronica Oggi
Pubblicato il 30 novembre 2012
Il mondo in cui si vive pieno di sensori. Gli edifici in cui si
lavora sono dotati di sensori che monitorano la
temperatura, rilevano la presenza di persone, fumo e fuoco e
controllano la sicurezza. Le auto contengono
dozzine, se non centinaia, di sensori che controllano le
prestazioni del motore, i freni, i dispositivi di sicurezza per
i
passeggeri, solo per citarne alcuni. I siti produttivi hanno
bisogno di sensori perch non possibile tenere sotto
controllo ci che non si pu misurare. Per realizzare prodotti
rispettando le regole che riguardano la sicurezza, la
qualit e lefficienza servono molti sensori.
Negli ultimi decenni i sensori sono diventati molto pi piccoli,
costano e consumano meno, in parte anche grazie
alla legge di Moore e alla rivoluzione dei MEMS. Le spese di
installazione invece non hanno seguito la stessa
strada. Il costo per la posa dei cavi necessari per
lalimentazione e la trasmissione dei dati fa sembrare contenuto
il costo del sensore stesso. Si prenda, ad esempio,
linterruttore della luce pi vicino: il cablaggio di un
interruttore
da 1 dollaro pu costare 50 dollari che coprono per la maggior
parte la manodopera, anche per quelli di tipo
nuovo. Il trasferimento di questo interruttore sulla parete
accanto costa ancora di pi.
Nel settore dellautomazione dei processi industriali servono
normalmente 10.000 dollari per installare un sensore,
anche se si tratta di un semplice interruttore. Con costi di
questa entit molti sensori trasmettono i dati solo a un
controller locale; si possono ottenere poche grandi immagini o
perfino nessuna installando centinaia o migliaia di
sensori. Ci che serve un modo affidabile e poco costoso per
collegare i sensori tra loro.
praticamente dai tempi di Marconi che si utilizzano metodi
wireless per trasmettere dati da sensori, con risultati
misti. Si tratta di collegamenti alimentati dalla rete e
punto-punto che spesso offrono unaffidabilit variabile a
causa delle condizioni ambientali, il che va benissimo per
alcune applicazioni, ma troppo limitativo per la
maggior parte di esse.
I mercati
Tra i settori che utilizzano reti di sensori wireless (WSN)
figurano lautomazione degli edifici, il controllo industriale,
la domotica, le smart grid, la AMI (Automated Metering
Infrastructure), lautomazione dei processi industriali, il
controllo ambientale, le infrastrutture di parcheggio e
transito, il monitoraggio dellenergia e il controllo delle
scorte.
Nella maggior parte dei casi si tratta di applicazioni di
raccolta dati asimmetriche bidirezionali; numerosi punti di
rilevamento trasmettono i dati a un host centrale che pu
rispondere con un setpoint di processo o altre variazioni
di configurazione.
Le scelte tecnologiche
Ci che i clienti desiderano una tecnologia che costi poco,
consenta di installare un numero illimitato di sensori,
riceva dati periodici in modo affidabile con una bassa latenza e
duri per tutto il ciclo di vita del dispositivo, senza
sostituzione delle batterie. Alcuni progressi tecnologici
recenti ci hanno consentito di offrire tali caratteristiche a
molti settori.
Esistono diverse tecnologie che potrebbero ricoprire questo
ruolo: es. satellitare, cellulare, Wi-Fi e numerose
-
soluzioni basate sulle radio IEEE 802.15.4. Tali tecnologie
consentono agli utenti di formare WSN per la raccolta
di dati provenienti dai sensori.
Le tecnologie satellitare e cellulare sono adatte per molte
applicazioni, per hanno il costo energetico pi alto per
pacchetto. Anche le spese per il piano dati possono essere
proibitive, ma probabile che la situazione cambi se i
gestori svilupperanno modelli di fatturazione adeguati per
flussi di dati relativamente contenuti. Anche la copertura
pu essere un problema. Il segnale di un telefono satellitare o
cellulare pu far fatica ad attraversare una struttura
ostruita e in genere i sensori non sono in grado di spostarsi da
un punto allaltro e chiedere mi senti adesso?. Per
unapplicazione con velocit di trasmissione dati molto basse (es.
un pacchetto di dati al giorno) e una buona
connettivit, il satellitare o il cellulare sono ancora la
soluzione pi adatta.
Ormai i sensori Wi-Fi (IEEE 802.11b, g) sono disponibili
praticamente ovunque. Il costo energetico di un pacchetto
Wi-Fi decisamente inferiore a quello di un cellulare, inoltre
non esistono tariffe ricorrenti per i dati. La connettivit
e la copertura rimangono problemi importanti perch la densit dei
punti di accesso necessari per una
comunicazione affidabile con un sensore fisso normalmente
superiore a quella necessaria per le persone in
movimento con dispositivi.
Con riferimento al modello OSI, lo standard 802.15.4 definisce
un livello fisico (PHY) e un livello MAC (Medium
Access Control) per operazioni a breve raggio e basso consumo,
il che perfetto per le reti di sensori wireless. La
radio ha una velocit di trasmissione dati relativamente bassa
(fino a 250 kbps); i pacchetti sono corti (< 128 byte)
e a bassa energia. Ad esempio, linvio di pochi byte di dati, con
routing, crittografia e altri header, richiede meno di
1ms e consuma meno di 30J di energia (Fig. 1), inclusa la
ricezione di una conferma sicura del livello di
collegamento. I sensori possono trasmettere radio packet da
peer, estendendo la portata della rete ben oltre
quella di una singola
radio e fornendo alla
rete limmunit da
qualsiasi problema di
collegamento.
Fig. 1 Energia per
trasmettere un breve
pacchetto 802.15.4 e
ricevere una conferma
Misurazione delle
prestazioni
La valutazione delle
diverse soluzioni di
WSN si basa su due
domane: Riuscir ad
avere tutti i miei dati in
modo abbastanza
veloce? e Quanto
coster?. Le WSN
devono essere
progettate per operare
in ambienti con PDR (Packet Delivery Ratio) del livello di
collegamento del 50% circa.
Lo sviluppo di un sistema di acquisizione dati wireless comporta
il raggiungimento di alcuni obiettivi prestazionali.
In primo luogo il sistema deve realizzare un obiettivo di
affidabilit minima. Nel caso delle applicazioni industriali,
lobiettivo consiste tipicamente nel ricevere almeno il 99,9% dei
dati generati perch i dati mancanti possono
innescare costosi stati di allarme. Secondo, il sistema deve
supportare una determinata velocit di trasmissione,
cio un certo numero di pacchetti di dati al secondo. Terzo,
questi pacchetti servono solo se ricevuti entro un
periodo di latenza massimo. Molti processi si basano su
aggiornamenti di dati nuovi; nel caso del controllo, se i
dati sono obsoleti, non servono a nulla. Quarto, molti sistemi
devono operare in ambienti difficili che comportano
ampi range di temperatura e limitazioni alla sicurezza
intrinseca. Solo le soluzioni che soddisfano questi quattro
requisiti sono considerate adatte per una successiva
valutazione.
-
I criteri principali di cui tenere conto quando si esaminano
soluzioni che soddisfano i requisiti sopra citati sono il
costo di possesso e la flessibilit. Il costo di possesso
comprende diversi aspetti: sviluppo del prodotto,
installazione, hardware e fornitura di energia per tutta la
durata dellinstallazione. Le tecnologie wireless hanno
comportato una netta riduzione dei costi di installazione
rispetto alle soluzioni cablate, ma i dispositivi wireless a
batteria possono richiedere la sostituzione delle batterie nel
corso del ciclo di vita della rete. Esiste inoltre un
trade-off tra la costruzione di una rete con un numero limitato
di dispositivi ad alta potenza per ridurre il costo
dellhardware e l
uso di un numero elevato di dispositivi a basso consumo. Nel
caso dei dispositivi alimentati da celle a recupero
energetico (es. solari, termoelettriche), le dimensioni del
condensatore possono determinare una parte
considerevole del costo. Le soluzioni con una pianificazione
deterministica, come il TDMA (Time-Division Multiple
Access), possono contribuire a separare il pi possibile eventi
ad alta corrente in modo da ridurre i requisiti relativi
alle dimensioni del condensatore.
Essendo le condizioni di utilizzo finale imprevedibili, occorre
progettare reti che siano flessibili. Le reti devono
poter avere grandi o piccole quantit di sensori e una densit
bassa o alta. Per garantire che resistano nei vari
ambienti wireless, lapprovvigionamento delle risorse deve fare
in modo che i dispositivi possano comunicare in
modo affidabile con modeste interferenze e che le reti
sopravvivano alla perdita di singoli dispositivi. Altre
risorse,
tra cui pi collegamenti wireless, pi nodi vicini per ciascun
dispositivo o una maggiore amplificazione del segnale,
migliorano laffidabilit e la latenza. Tutte queste aggiunte
comportano costi energetici maggiori che possono
essere ridotti al minimo con lallocazione dinamica.
Le soluzioni basate su standard garantiscono limmunit da
improvvise variazioni della supply chain di un
componente di un fornitore e lassicurazione che la comunit ha
accettato i principi base del funzionamento (es.
architettura di sicurezza).
Le sfide
Il canale wireless non affidabile in natura e numerosi fenomeni
possono impedire a un pacchetto trasmesso di
raggiungere il ricevitore. Uno di questi fenomeni linterferenza.
Due trasmettitori indipendenti che, trasmettendo
sullo stesso canale, provocano la sovrapposizione dei rispettivi
segnali, possono rovinarli nella radio del ricevitore.
Il trasmettitore deve cos ripetere la trasmissione, con
ulteriore spreco di tempo ed energia.
Linterferenza pu provenire dalla stessa rete se la tecnologia di
accesso al mezzo sottostante non pianifica una
comunicazione contention-free. La situazione diventa molto
problematica se i due trasmettitori possono sentire il
ricevitore senza sentirsi tra loro (detto anche problema del
terminale nascosto), per cui occorrono meccanismi di
backoff e conferma per risolvere eventuali collisioni.
Linterferenza pu provenire anche da unaltra rete che opera nello
stesso spazio radio oppure da una tecnologia
radio diversa che usa la stessa banda di frequenza. Questultimo
tipo, denominata anche interferenza esterna,
presente soprattutto nelle bande senza licenza, tra cui la ISM
(Instrumentation, Scientific and Medical) a 2.400-
2.485GHz, che sono piene di Wi-Fi, Bluetooth e 802.15.4.
Nella figura 2, i 45 nodi 802.15.4 installati in un ambiente di
lavoro scambiano 12 milioni di pacchetti, equamente
distribuiti su 16 canali 802.15.4. Viene rilevato il PDR medio
di tali pacchetti come una funzione del canale sul
quale avviene la trasmissione; il rapporto inferiore sui canali
che si sovrappongono a canali Wi-Fi.
-
Fig. 2 Interferenza tra
Wi-Fi e 802.15.4 nella
banda di frequenza
2.400-2.485 GHz
Un altro fenomeno,
detto multipath fading
(Fig. 3), pu impedire a
un pacchetto trasmesso
di arrivare al ricevitore
ed pi deleterio e
difficile da quantificare.
Questo fenomeno,
spesso definito auto-
interferenza, si verifica
quando il destinatario
riceve sia il segnale che
viaggia sulla linea di
vista (LOS) dal
trasmettitore, sia gli
echi dello stesso
segnale emessi da oggetti presenti nellambiente (pavimenti,
soffitti, porte, persone, e cos via). Queste copie
viaggiano su distanze diverse, quindi arrivano al ricevente in
tempi diversi e potenzialmente possono provocare
interferenze deleterie. Attenuazioni di 20-30dB non sono
inconsuete.
Nella figura 3, un trasmettitore invia 1000 pacchetti a un
ricevitore a 5 m di distanza e poi con il ricevitore
posizionato su ogni punto di una griglia di 35 x 20 cm. Lasse z
rappresenta il PDR su quel collegamento. Il
collegamento buono nella maggior parte delle posizioni, ma in
alcune la ricezione dei pacchetti non riesce a
causa del multipath
fading.
Fig. 3 Il multipath
fading pu influire molto
sulla qualit di un
collegamento, anche
spostando il ricevitore
di un paio di centimetri
Il multipath fading
dipende dalla posizione
e dalla natura di ogni
oggetto presente
nellambiente ed
imprevedibile in
qualsiasi
organizzazione pratica.
La cosa positiva che
la topografia illustrata
nella figura 3 varia con
la frequenza, il che
significa che, se un
pacchetto non viene
ricevuto a causa del
multipath fading, la ritrasmissione su una frequenza diversa ha
molte probabilit di riuscire. Gli oggetti
nellambiente non sono statici (ad es. le auto si muovono e gli
sportelli si aprono e si chiudono), per cui leffetto del
-
multipath varia col tempo. Nella figura 4 illustrato il PDR su
un singolo percorso wireless tra due sensori
industriali nellarco di 26 giorni e
per ognuno dei 16 canali usati
dal sistema.
Fig. 4 Il PDR (Packet Delivery
Ratio) di un collegamento
wireless si evolve col tempo
Vi sono cicli settimanali in cui i
giorni lavorativi e i fine settimana
sono chiaramente visibili. In certi
momenti alcuni canali sono
buoni (alta consegna), in altri
scadenti e in altri ancora molto
variabili. Il canale 17, in genere
buono, ha almeno un periodo di
consegna zero. Ogni percorso
della rete mostra un
comportamento qualitativamente
uguale, ma prestazioni di canale
diverse, inoltre non c mai un
canale che sia buono ovunque
allinterno della rete.(1) Il segreto
per costruire un sistema wireless affidabile, tenendo conto
delle interferenze e del multipath fading, sfruttare la
diversit dei canali e dei percorsi.
Le soluzioni
Come indicato in precedenza, una tecnologia adatta per il
risolvere il problema delle WSN la IEEE 802.15.4;
radio che offrono livelli PHY a basso consumo e bassa velocit di
trasmissione su molte bande di frequenza senza
licenza, inclusa la 915MHz, disponibile in Nord America, e la
ISM 2.4GHz, disponibile in tutto il mondo. I livelli PHY
ad ampio spettro della banda 2.4GHz garantiscono limmunit dal
rumore, una caratteristica molto importante per
un dispositivo a basso consumo progettato per operare su una
banda senza licenza potenzialmente
congestionata. Lo standard definisce anche un livello MAC
packet-based (o frame-based) affidabile,
acknowledged, con crittografia e autenticazione opzionali.
Questa soluzione flessibile costituisce la base di molti
protocolli proprietari e basati su standard, incluso ZigBee,
che se ne serve per formare reti a canale singolo non
sincronizzate, e WirelessHART(2) che la usa per formare reti
multicanale sincronizzate.
Il protocollo WirelessHART, sviluppato in collaborazione con
Dust Networks di Linear, ha un PHY 802.15.4 da
2,4GHz e un livello di collegamento basato su 802.15.4 che
aggiunge sincronizzazione, channel hopping, priorit
e autenticazione time-based per il MAC 802.15.4 standard. Ha un
livello rete che offre funzioni di routing e
sicurezza end-to-end e un sottile livello trasporto mesh
inaffidabile/affidabile. Lo standard WirelessHART specifica
la regolazione del time slot, il modo in cui i dispositivi
manten
gono la sincronizzazione e programmano le possibilit di
comunicazione tempo/canale dividendo il tempo in
possibilit di comunicazione intervallate (time slot) su
superframe ripetitivi. Il protocollo stato creato per
consentire la perfetta integrazione tra dispositivi wireless e
installazioni HART cablate esistenti, molto diffuse per il
monitoraggio dei processi industriali e le applicazioni di
controllo.
WirelessHART amplia la serie di comandi del livello applicazione
HART, aggiungendo comandi per la gestione
delle risorse wireless e il controllo dello stato della rete. Le
reti WirelessHART sono molto affidabili, anche con
dispositivi che non hanno una linea di vista e si trovano a
decine, se non centinaia, di metri di distanza, ogni
dispositivo ha pi vicini ai quali inviare i dati, il che
garantisce la diversit di percorso necessaria per avere la
massima affidabilit. Le reti WirelessHART hanno una gestione
centralizzata per cui la maggior parte della loro
intelligenza risiede in un manager. I dispositivi sul campo
(sensori wireless) forniscono informazioni sullo stato
-
che il manager utilizza per predisporre e ottimizzare la rete, i
dati del sensore vengono inviati a un application
proxy denominato gateway.
Allinizio di questanno stata rilasciata una nuova versione
802.15.4e dello standard che, tra le altre cose, d
forma a funzionalit di channel-hopping time-slotted come quelle
che si trovano nel protocollo WirelessHART al
livello MAC 802.15.4. Lo standard definisce i meccanismi per
fornire informazioni sulla sincronizzazione e
consentire ai dispositivi di sincronizzarsi con una rete, offre
sicurezza time-based e definisce le comunicazioni
intervallate e le sequenze di salti. Utilizza molto
lincapsulamento dei dati in elementi informativi, il che
consente
estensioni personalizzate del MAC senza dover attendere
aggiornamenti dello standard. Lo standard, il cui
obiettivo facilitare lo sviluppo di un protocollo multilivello,
stato appositamente creato per abbinarsi a un livello
rete IPv6 con compressione 6LoWPAN, come indicato nelle
specifiche IETF RFC 4944 e 6282.(3)
Le applicazioni
La linea di prodotti SmartMesh di Dust Networks di Linear
comprende sia dispositivi WirelessHART che dispositivi
IPv6 6LoWPAN-compliant che utilizzano lo standard 802.15.4 per
offrire le soluzioni WSN pi affidabili e a pi
basso consumo del mercato. I mote Dust Eterna (famiglia LTC5800)
sono dispositivi a chip singolo che associano
un microprocessore Cortex-M3, memoria e periferiche alla radio
802.15.4 con i livelli di consumo pi bassi
disponibili (Fig. 5). I progettisti integrano un mote nel
pacchetto di sensori e sono sicuri che la rete in grado di
formare, ottimizzare e trasferire i dati dei sensori
allapplicazione. I dispositivi di gestione Dust consentono di
scalare da decine a migliaia di dispositivi, fornendo interfacce
dati e di configurazione per la rete. Le due famiglie
di prodotti costituiscono reti mesh multi-hop ad alta
affidabilit, in grado di offrire velocit di trasmissione dati
configurabili per ciascun nodo. Sono adatti per risolvere una
vasta gamma di problemi associati alle WSN. Di
seguito alcuni esempi di
applicazioni che
utilizzano i mote e i
manager Dust:
Fig. 5 Diagramma a
blocchi dei mote Dust
Eterna LTC5800
Parcheggi
Streetline(4) unazienda
che fornisce in tempo
reale informazioni sulla
disponibilit di posti
liberi per parcheggiare.
I sensori sono installati
sotto gli spazi adibiti al
parcheggio, allinterno
della pavimentazione e
a livello della sede
stradale. Questo
comporta alcuni
problemi perch
lantenna del sensore
posizionata sotto terra e
viene coperta da un veicolo metallico quando lo spazio viene
occupato. La diversit del percorso wireless
essenziale perch le varie posizioni dei veicoli cambiano la
qualit del percorso tra coppie di dispositivi. Streetline
installa ripetitori sui lampioni adiacenti per ottenere la linea
di vista rispetto ai sensori di arresto. I ripetitori formano
una rete multi-hop che raccoglie i dati di presenza per il
manager di rete locale che vengono riuniti in un database
disponibile per i clienti e gli enti di controllo. La tecnologia
wireless fondamentale in questa applicazione perch
difficile collegare i sensori per ogni spazio e il wireless a
basso consumo riduce la frequenza di sostituzione delle
batterie.
-
Controllo del processo di raffinazione Chevron usa reti wireless
per monitorare lestrazione di petrolio e gli
impianti di raffinazione. Spesso queste reti operano in ambienti
difficili (temperature pericolose, sostanze chimiche
e rischio di esplosione) dove impossibile creare condotti per
sensori cablati. La tecnologia wireless inoltre
consente di controllare le strutture rotanti e gli operatori
mobili. In un caso (Fig. 6) le reti wireless sono state
installate in diversi punti di un grande impianto di
raffinazione. Per raccogliere i dati in un centro di controllo
stata
usata una rete mesh wireless Cisco IEEE 802.11a come connessione
di backhaul per ogni manager di rete IEEE
802.15.4. In questo modo i sensori a basso consumo potevano
comunicare al manager locale dove i dati erano
raccolti e trasmessi in
modo affidabile. Questo
lesempio di una
perfetta fusione tra i
due standard.
Fig. 6 Architettura di
rete per il controllo del
processo di raffinazione
Monitoraggio
dellenergia
Vigilent(5) fornisce
sistemi intelligenti per la
gestione energetica in
ambienti come i centri
di elaborazione dati in
cui il controllo
ambientale un aspetto
di fondamentale
importanza. Un
aumento di temperatura
in un punto qualsiasi del centro di elaborazione pu causare
guasti alle apparecchiature, per questo limpianto di
condizionamento dellaria funziona sempre a pieno ritmo, con
conseguente spreco di energia. I responsabili degli
impianti sono contrari a pregiudicare il funzionamento delle
loro reti interne, quindi Vigilent utilizza dispositivi
wireless che non interferiscono con il normale funzionamento. La
sicurezza un altro aspetto importante, quindi
occorre un protocollo wireless che offra la crittografia
end-to-end di tutti i pacchetti e la massima sicurezza al
manager di rete. I punti di rilevamento dei centri di
elaborazione dati sono fitti e Vigilent utilizza con successo
reti
multiple sovrapposte per ottenere il numero richiesto di
sensori.
Linear Technology
Bibliografia
(1) L. Doherty, W. Lindsay, J. Simon, K. Pister,
Channel-Specific Wireless Sensor Network Path Analysis, Proc.
ICCCN 07, Honolulu, HI, 2007
(2)
http://www.hartcomm.org/hcf/documents/documents_spec_list.html
(3) https://datatracker.ietf.org/doc/
(4) http://www.streetline.com/
(5) http://ww
w.vigilent.com/