Il settore primario è nel pieno della rivoluzione digitale e nei prossimi anni sempre più aziende agricole adotteranno tecnologie innovative per ottimizzare la gestione di campi e stalle. Lo smart farming, se così possiamo definire l'insieme di tutte le innovazioni di settore, ha infatti le potenzialità di ottimizzare la produttività in campagna e di diminuire l'impronta ambientale del settore primario.
Un ostacolo a questo processo di rinnovamento è rappresentato dal digital divide, inteso come l'assenza di accesso a tecnologie e connettività che caratterizza il tessuto rurale italiano. Lo smart farming si basa infatti sulla condivisione di dati e sulla loro analisi, ma se i dati non possono essere trasmessi in maniera efficiente, ecco che gli agricoltori non riescono a cogliere le opportunità che pure sarebbero a portata di mano.
"Le tecnologie per connettere le aziende ci sarebbero, ma al di fuori dei servizi offerti dalle grandi compagnie di telecomunicazioni, che talvolta nelle aree rurali non sono presenti, si entra in un ambito quasi artigianale, che richiede conoscenze specifiche e ha costi elevati", spiega Gianluca Brunori, docente presso l'Università di Pisa, che da anni analizza questi temi.
Ma quali sono oggi le tecnologie disponibili per connettere aziende, sensori e trattori? E quali sono le caratteristiche che rendono una tecnologia preferibile ad un'altra? Di seguito analizzeremo la connettività mobile, in particolare il 5G, l'uso della fibra ottica e del satellite, nonché protocolli di trasmissione per device Iot, come LoRaWAN.
La connettività mobile: a quando il vero 5G in campagna?
Una tecnologia molto usata dagli agricoltori per connettersi al mondo è la rete mobile, sia utilizzata da smartphone, sia per connettere computer e altri dispositivi. Ad oggi nelle campagne la copertura 4G è abbastanza buona, ma non è raro che il segnale si perda quando ci si sposta in zone collinari o montane, dove il territorio non è coperto dalle celle degli operatori di telefonia mobile.
Rilasciata nel 2009, la tecnologia 4G abilita la navigazione internet ad alta velocità, con una velocità fino a 1 Gbit/s (ma in realtà molto minore). Consente dunque di scambiare dati, anche video, in maniera veloce e con un tempo di latenza relativamente basso. La connettività 4G è dunque preferibile per la connettività aziendale nel caso in cui non si sia raggiunti dalla fibra ottica. Tuttavia, a causa degli alti costi, è sconsigliabile per connettere device Iot.
Mobile connectivity
(Fonte foto: Siemens)
Nel 2019 è stato lanciato lo standard 5G, che fornisce un importante incremento nella velocità di navigazione, pari a 10 Gbit/s (in linea teorica, ma nel concreto pari ad un decimo) oltre ad una bassissima latenza. Il 5G permette quindi di scambiare moli consistenti di dati in poco tempo, al pari di una fibra ottica. La bassa latenza permetterebbe anche, in linea di principio, di comandare a distanza robot o attrezzature, avendo un controllo praticamente in tempo reale.
Secondo gli ultimi dati disponibili, l'Italia ha una copertura della popolazione pari quasi al 100%, quando la media Ue si ferma intorno all'80%. Molto indietro, sorprendentemente, Paesi come la Svezia, il Belgio o la Lettonia. Nel nostro Paese, tuttavia, la connettività 5G è assente o carente in molte zone montuose, scarsamente popolate e quindi poco influenti sulla percentuale totale di popolazione coperta.
Nel nostro Paese la connettività 5G è assente o carente in molte zone montuose, scarsamente popolate e quindi poco influenti sulla percentuale totale di popolazione coperta
(Fonte foto: Commissione Europea)
Bisogna però fare alcune distinzioni. Sotto il termine 5G si raggruppano diverse tecnologie di trasmissione, che possono avere anche performance molto differenti a seconda della tipologia di cella a cui lo smartphone si collega. Le celle in banda alta trasmettono minimo a 1 Gbit/s, ma si tratta di celle che hanno un raggio ristretto e dunque sono installate soprattutto nelle aree urbane. Nelle zone rurali invece si prediligono le celle in banda bassa, con velocità di trasferimento di 250 Mbit/s (quindi circa un quarto).
Il 5G può dunque sostituire agevolmente la connettività via fibra, ma ha dei costi che non ne permettono l'uso diffuso in azienda, ad esempio su sensori Iot o trattori.
La connettività via cavo è veramente necessaria?
Per connettività via cavo si intende il passaggio di dati non sfruttando le onde elettromagnetiche, ma cavi, in fibra ottica o in rame.
Oggi sono disponibili sostanzialmente queste tipologie di connessioni:
- ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line. Si basa sul doppino in rame dei vecchi telefoni ed è disponibile in quasi tutte le aziende agricole. Arriva fino a 24 Mbps, ma spesso è molto più lenta. Consente dunque una trasmissione di volumi ridotti di dati.
- FTTC, Fiber to the Cabinet. La fibra ottica arriva fino al "gabbiotto" in strada e poi si prosegue con il doppino in rame fino all'abitazione. Può arrivare a 100 Mbps, ma anche in questo caso la velocità reale è molto più bassa. Può essere disponibile in alcune aree rurali.
- FTTH, Fiber to the Home. In questo caso la fibra ottica arriva direttamente all'interno dell'abitazione e dunque consente velocità di navigazione elevate, fino a 1 Gb/s.
Nelle aree urbane la connettività via fibra ottica è ormai una realtà consolidata, soprattutto dopo gli investimenti fatti negli ultimi anni da Open Fiber, una società pubblico-privata che è destinataria di finanziamenti pubblici per la realizzazione della BUL, Banda Ultra Larga, nelle aree a fallimento di mercato, dove cioè gli operatori privati non investono.
Tuttavia proprio in tali aree, come quelle rurali, oggi la fibra ottica è ancora poco diffusa e si limita a quelle aziende agricole che si trovano nelle vicinanze dei centri urbani. In Italia la connettività FTTH copre il 56% della popolazione (dati FTTH Council), contro l'87% della Spagna. Ma i dati variano moltissimo, se si pensa che in Belgio si arriva appena al 21%.
Connecting rural Europe with full-fibre
(Fonte foto: FTTH Council)
Se però si guarda alle aree rurali, i numeri sono drasticamente peggiori. In Italia, solo il 33% delle persone che vive in aree rurali è coperto dalla fibra FTTH (dati 2022), mentre la media Ue si attesta al 41,3%, con però notevoli differenze. In Grecia siamo allo 0%, in Germania al 13%, mentre in Danimarca all'86%. E se si pensa che per aree rurali si intendono anche i piccoli Paesi di campagna, dove magari la fibra arriva, per le aziende agricole ci sono poche speranze.
Focus sulle aree rurali
(Fonte foto: FTTH Council)
Al netto di queste considerazioni, c'è da chiedersi se sia il caso di spendere ingenti risorse pubbliche per portare la fibra ottica nelle aree rurali, quando oggi esistono tecnologie wireless altrettanto efficienti e meno costose, come quelle legate alla telefonia mobile, ma non solo.
Ad esempio, grazie alla tecnologia FWA, Fixed Wireless Access, che sfrutta le frequenze radio per portare la banda larga nelle aree rurali, è possibile fornire una connessione internet senza cavi. L'FWA trasmette i dati tra il ricevitore posto presso l'azienda agricola e le torri di trasmissione (BTS), evitando dunque collegamenti via cavo.
"A livello europeo ci sono molti casi di comunità locali che si sono organizzate per chiedere agli operatori di settore di portare la connettività via cavo in zone rurali. Non dimentichiamoci infatti che le compagnie di TLC ricevono sussidi pubblici per connettere aziende e famiglie in aree a fallimento di mercato", sottolinea Brunori. "Non dobbiamo però illuderci che una volta portata la fibra il gioco sia fatto, perché l'evoluzione tecnologica sposta l'asticella del digital divide sempre più in alto".
La connettività via satellite
L'utilizzo dei satelliti per fornire connettività internet ha una storia molto lunga, ma è sempre stato considerato poco efficiente a causa degli alti costi e dei lunghissimi tempi di latenza. In breve, la connessione internet satellitare funziona così: la parabola installata a casa dell'agricoltore invia un segnale al satellite dell'internet provider, posto ad una orbita di circa 36mila chilometri. Il satellite rimbalza il segnale al suolo presso un NOC, Network Operations Center, che recupera i dati richiesti (come nel caso di una pagina web) e ritrasmette il segnale al satellite, che poi lo invia a terra a casa dell'agricoltore. In Italia tale connettività è offerta da Tim tramite un accordo con la francese Eutelsat, che opera diversi satelliti geostazionari.
Il sistema di funzionamento di Starlink
(Fonte foto: 3G4G)
Dato che il satellite geostazionario orbita a 36mila chilometri, questo produce un ritardo nella trasmissione di circa 0,6 secondi e peggiora nel caso in cui il cielo sia nuvoloso. Per superare questo problema SpaceX (la compagnia di Elon Musk) ha creato una costellazione di satelliti intorno alla Terra che segue un'orbita bassa (appena 550 chilometri) e consente di avere un tempo di latenza di soli 0,025 secondi, più che accettabili per la maggior parte delle applicazioni. E la velocità di trasmissione, come il costo, è paragonabile alla fibra, circa 1 Gb/s.
Ha fatto un certo scalpore su questo fronte l'accordo stretto tra John Deere e Starlink (la compagnia di internet via satellite di SpaceX). La soluzione SATCOM di John Deere sfrutterà infatti la costellazione Starlink per connettere i trattori. Per attivare questa soluzione i concessionari John Deere installeranno un apposito terminale Starlink sulle macchine compatibili, insieme a un modem JDLink 4G LTE per connettere la macchina al Centro Operazioni John Deere. La soluzione SATCOM sarà inizialmente disponibile attraverso un rilascio limitato negli Stati Uniti e in Brasile a partire dal secondo semestre del 2024.
Le reti LoRa per la connettività Iot
La rete cellulare copre ampie zone di territorio e ha velocità elevata, ma ha un costo a Sim alto. La fibra ottica offre una connettività puntuale, non mobile, alta velocità e costo elevato. Nessuna di queste soluzioni è applicabile alla sensoristica Iot, che necessita di una trasmissione di dati lenta, a basso consumo energetico, per distanze medie e ad un costo contenuto.
Se le compagnie di telecomunicazioni hanno lanciato delle Sim proprio per i device Iot, le soluzioni che oggi vanno per la maggiore riguardano i protocolli pensati proprio per connettere la sensoristica, come ad esempio capannine meteo, tensiometri, valvole o pedometri. Questi protocolli permettono una trasmissione di piccoli pacchetti di dati su lunghe distanze, con un consumo di energia limitato.
Le reti LoRa
(Fonte foto: Moko Lora)
In agricoltura il protocollo più utilizzato è il LoRaWAN, Long Range Wide Area Network, che permette di connettere un device, come una sonda del suolo, ad un gateway (che magari raggruppa centinaia di sensori), a sua volta connesso ad internet tramite una Sim o il cavo.
Le caratteristiche del protocollo LoRaWAN sono:
- Lunga portata: consente la comunicazione su lunghe distanze (il record è di 832 chilometri) e non risente di ostacoli come edifici.
- Bassa potenza: i dispositivi funzionano anni senza necessità di cambiare batteria.
- Bassa velocità: LoRaWAN è ottimizzato per trasmettere piccoli pacchetti di dati a bassa frequenza (ad esempio le letture di un manometro).
- Scalabilità: supporta reti Iot su larga scala, con migliaia di dispositivi connessi a una singola rete.
- Affidabilità: è progettato per essere resistente alle interferenze e offre un'elevata affidabilità della comunicazione. Inoltre, offre funzionalità di sicurezza integrate per proteggere la privacy e la confidenzialità dei dati trasmessi.
Oltre a LoRaWAN ci sono altri protocolli, come ad esempio il Bluetooth, che però ha un raggio molto limitato, ZigBee, Z-Wave, EnOcean, Sigfox e altri ancora.
Tanta tecnologia, ancora poco utilizzata
"Oggi le tecnologie per connettere le aziende agricole e i device Iot ci sono, ma sono ancora poco utilizzate. Questo per due motivi. Da un lato la mancanza di risorse, pubbliche o private, che specie nelle zone rurali impedisce una connessione facile e a basso costo. In secondo luogo occorre un cambio di mentalità da parte degli agricoltori, che spesso considerano il digitale un fattore produttivo non rilevante", sottolinea Brunori.
Eppure tutto ci fa pensare che gli strumenti digitali avranno una diffusione crescente all'interno delle aziende, viste le potenzialità che hanno di aumentare la produttività e la sostenibilità. "Nei prossimi anni ci saranno sempre meno aziende e saranno sempre più grandi. I margini di profitto si assottiglieranno e dunque sarà necessario un controllo di gestione che solo il digitale può abilitare”, commenta Gianluca Brunori.
Dopo questo periodo di crescita lenta, c'è dunque da attendersi una accelerata nei tassi di adozione, fenomeno facilitato anche da una crescente interoperabilità dei sistemi e dalla possibilità per gli agricoltori di sbrigare anche le pratiche burocratiche con una maggiore facilità.
"La vera svolta si avrà quando un numero elevato di aziende sarà connesso. Allora si avrà una mole importante di dati che potranno essere raccolti e analizzati attraverso lo strumento dell'intelligenza artificiale. A quel punto si apriranno moltissime nuove opportunità per far evolvere in meglio il settore agricolo", conclude Brunori.
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