Sistemi d'allarme senza filo: vantaggi...a spettro espanso

La Redazione

Le comunicazioni senza filo sono parte della vita quotidiana: non a caso l’uso di dispositivi basati sulle comunicazioni senza fi lo è aumentato esponenzialmente negli ultimi anni. Anche i sistemi d’allarme antintrusione sono stati coinvolti in questa escalation e lo spostamento dalla tipologia fi lare a quella senza fi lo è stato rapido. Solo nel 2009 IMS Research stimava infatti che i sistemi d’allarme senza fi lo sarebbero raddoppiati nei successivi 5 anni. Gli installatori spingono ora i sistemi di allarme senza filo e le compagnie assicurative hanno iniziato ad accettare la tecnologia wireless (prima considerata inaffi dabile): questi due fattori hanno portato ad un’adozione molto ampia dei sistemi senza fi lo. Ma questa enorme diffusione ha reso l’ambiente parecchio rumoroso dal punto di vista delle onde radio, la cui concentrazione è altissima. Risultato? Le prestazioni dei sistemi di sicurezza senza filo sono affette da collisioni, interferenze, oscuramento. Dall’altra parte, però, gli standard in ambito sicurezza sono diventati più stringenti in termini prestazionali: è infatti richiesta una sempre più elevata immunità alle interferenze e alla sostituzione dei messaggi, una corretta autenticazione dei messaggi ed una rapidissima reazione alla mancata supervisione.

Le norme oggi sono molto più esigenti anche rispetto alla capacità dei sistemi di sicurezza di reagire ai tentativi di un intruso di attaccare (hackering) il sistema. E tuttavia molti sistemi esistenti e comunemente usati hanno presentato e presentano pesanti debolezze sul fronte sicurezza, spesso compensate unicamente dalla praticità e velocità di installazione. Infine, l’aumento del costo del lavoro spinge le società di vigilanza ad esplorare ogni strategia di abbattimento costi in fase di installazione e quindi di risparmio di tempo. La riduzione dei casi di assistenza sul posto spinge verso l’adozione di strumenti tecnologici che consentano di gestire da remoto i sistemi di sicurezza. Le tecnologie senza filo sino a ieri non riuscivano a rispondere pienamente a questi requisiti, tanto meno a risolverne le problematiche. Ecco perché è stato necessario introdurre una tecnologia rivoluzionaria, che ridefinisce la sicurezza e l’affidabilità nei sistemi antintrusione senza filo e risponde sia alle esigenze presenti, sia ai requisiti emergenti, fornendo al comparto nuove prospettive di sviluppo...a partire da oggi e per molti anni a venire. 

Comunicazioni a spettro espanso (spread spectrum)

Nei sistemi di trasmissione tradizionali si tende ad una minima occupazione di banda per consentire la coesistenza del massimo numero possibile di canali in una determinata banda di frequenza. Così però la comunicazione, se disturbata proprio alla sua frequenza fondamentale di funzionamento, diventa difficoltosa; in alcuni casi impossibile. Infatti più è stretta la banda, più deve essere elevato il rapporto segnale/disturbo affinché la comunicazione possa avvenire correttamente. Per contro, da particolari applicazioni come le comunicazioni spaziali e le comunicazioni militari nasce l’esigenza di trasmettere informazioni con rapporti S/N (segnale/rumore) molto bassi, anche a scapito di una maggiore occupazione di banda. Per tale motivo sono stati sviluppati sistemi basati sulla comunicazione a spettro espanso. Tali sistemi si basano sul principio di distribuire le informazioni occupando l’intera banda a disposizione, inserendo ridondanza ma rendendo così la comunicazione sensibilmente più robusta e affidabile. Tali sistemi si dividono in tre tipi basilari: a) sistemi a modulazione diretta di codice – DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum; b) sistemi a salti di frequenza - frequency hopping; c) sistemi a salti nel tempo - time hopping. Le implementazioni possono contemplare anche sistemi misti dove compaiono più di una delle tipologie. 

Vantaggi...a spettro espanso

Le principali caratteristiche dei sistemi di comunicazione a spettro espanso sono: a) resistenza ai disturbi: tale caratteristica ne rappresenta la prestazione fondamentale ed è difficilmente raggiungibile con altri metodi. Prova ne sia che si riescono a sostenere comunicazioni con S/N minore di 1, cioè con il livello del segnale (S) inferiore a quello del rumore (N); b) resistenza alle intercettazioni: per tale caratteristica i sistemi militari hanno dato un enorme impulso allo sviluppo di tali sistemi di trasmissione; c) resistenza ai cammini multipli: significa elevata immunità alle riflessioni ed addirittura giovamento tratto dalle stesse (esempio: sviluppo del rake receiver in ambito UMTS); d) capacità crittografica: insita nella tecnica di modulazione/demodulazione del segnale. Il sistema di cui qui parliamo⁽¹⁾  si basa sulla modulazione DSSS sfruttando diverse “codifiche”; le codifiche sono scelte in modo tale da avere una bassissima correlazione l’una con le altre, permettendo così la trasmissione contemporanea di sistemi diversi e garantendone comunque il corretto funzionamento. E i vantaggi si vedono:

• Rete senza filo a basso consumo - La completa bidirezionalità tra i dispositivi consente di minimizzare il numero di trasmissioni; inoltre la possibilità di ridurre la potenza in trasmissione in funzione delle reali necessità installative permette di allungare la vita delle batterie fino, e in base all’utilizzo ben oltre, i 5 anni.
• Robustezza e affidabilità impareggiabile della comunicazione radio - Il tipo di modulazione rende impossibile l’accecamento del canale radio (jamming) e praticamente ininfluente qualunque tipo di interferenza.
• Minimizzazione della probabilità delle collisioni - Il metodo di accesso al canale radio è ottimizzato per minimizzare la probabilità di collisioni nelle comunicazioni; collisioni che sono risolte con tecniche mutuate da applicazioni miliari nel mondo delle reti wireless (vedi CSMA/CD).
• Elevata copertura delle comunicazioni - Il tipo di modulazione a spettro espanso su circa un migliaio di frequenze in banda ammessa, unito alla codifica di canale, permette alle comunicazioni di raggiungere distanze non comuni per gli attuali standard industriali, rendendo possibili le installazioni senza la necessità di installare ripetitori. Test hanno evidenziato la possibilità del sistema di raggiungere oltre i 10 Km in aria libera con gli apparati di comunicazione a vista (con potenze di 14dbm).
• Sviluppi crescenti - I campi di applicazione di tale tecnologia sono svariati e gli sviluppi sono imprevedibili: possono essere date soluzioni a problematiche fino ad ora non risolte abbattendo certamente i costi sia di realizzazione che di esercizio.

⁽¹⁾ Sistema aXeta®, per il quale Axel ha depositato richiesta di brevetto.

Foto: Courtesy AXEL