Certificazioni di sicurezza per i gateway LoRaWAN per esterni: oltre le classificazioni IP.

Quando si progetta una rete LoRaWAN , è necessario considerare diversi aspetti . Il primo elemento fondamentale è l'affidabilità del server di rete, comprovata da una specifica certificazione per apparecchiature esterne. Tale certificazione di qualità vi aiuterà a scegliere un gateway LoRaWAN sicuro. I gateway LoRaWAN devono essere in grado di resistere a installazioni multiple, inviare avvisi in tempo reale ed essere compatibili con diversi tipi di sensori, router o dispositivi. Inoltre, un prodotto con certificazione di sicurezza deve essere dotato di un'antenna robusta per resistere in ambienti difficili. È inoltre fondamentale assicurarsi che il server di rete sia in grado di connettersi a più gateway, un aspetto particolarmente importante per il settore pubblico. In caso contrario, potrebbe non essere in grado di connettersi al cloud e archiviare i dati.

La seconda considerazione riguarda il guadagno di elaborazione. Il guadagno di elaborazione è il rapporto tra la velocità di codifica della sequenza di codice e la velocità di trasmissione del segnale dati. Segnali di alta qualità consentono a un ricevitore di recuperare il segnale originale a bassa velocità di trasmissione dati anche in un ambiente con segnale debole. Inoltre, la certificazione LoRa Alliance per gateway outdoor offre un guadagno di elaborazione superiore rispetto a Wi-Fi e Bluetooth. Ciò consente al server di rete di funzionare con meno energia mantenendo la stessa velocità di trasmissione dati e lo stesso budget di collegamento. Ecco perché è fondamentale prestare molta attenzione alla progettazione di gateway LoRaWAN per esterni.

Come garantire la sicurezza delle attrezzature da esterno?

Una rete LoRaWAN affidabile deve garantire un elevato livello di sicurezza. Deve essere in grado di fornire la crittografia end-to-end e di ricevere e trasmettere messaggi. Un gateway LoRaWAN affidabile, a sua volta, può supportare diverse tipologie di applicazioni. Una rete conforme alle specifiche LoRaWAN può gestire milioni di messaggi in 24 ore. Il numero di messaggi che è possibile inviare o ricevere dipende dal numero di gateway installati sulla rete, ma il livello fisico LoRa garantisce che il server applicativo continui a funzionare senza intoppi, indipendentemente dalla quantità di dati. Con duecento dispositivi dotati di una specifica certificazione per apparecchiature esterne e un singolo gateway con certificazione IP, ciascuno di essi può gestire diverse centinaia di migliaia di messaggi al giorno, consentendo di monitorare completamente questo traffico dati.

Sebbene termini come "IP67" o altre classificazioni di protezione dall'ingresso di agenti esterni vengano usati in modo approssimativo per promuovere le apparecchiature, esiste una differenza significativa tra dichiarare semplicemente un'apparecchiatura come "IP67" o simile e un'apparecchiatura realmente progettata per esterni. Il termine "esterno" assume un significato specifico se associato a un prodotto con certificazione di sicurezza; questo termine non può essere utilizzato per descrivere o commercializzare un prodotto a meno che non abbia superato una serie di importanti valutazioni e test, culminati in una specifica certificazione per apparecchiature esterne. Alcuni fornitori evitano le difficoltà e i costi di progettazione di un prodotto che soddisfi i requisiti per esterni, optando invece per l'uso generico del termine "certificazione IP" e dichiarando semplicemente che le apparecchiature corrispondono a classificazioni IP riconosciute. Allo stesso tempo, solo le apparecchiature certificate per esterni possono fornire la garanzia adeguata per un utilizzo sicuro e affidabile all'aperto.

Certificazione delle attrezzature per attività all'aperto

Il grado di protezione IP (Ingress Protection Rating) è un test standardizzato per la valutazione della resistenza delle apparecchiature all'ingresso di corpi estranei, polvere e acqua. Generalmente, molti produttori di apparecchiature forniscono un grado di protezione IP, dichiarando semplicemente che le apparecchiature sono idonee all'uso esterno. Tuttavia, sebbene sia necessario limitare l'ingresso di polvere e acqua nelle apparecchiature installate all'aperto, il solo grado di protezione IP è ben lungi dall'essere sufficiente.

I requisiti completi per l'installazione all'esterno di apparecchiature informatiche come i gateway sono dettagliati nella norma internazionale di sicurezza IEC 60950-22 "Sicurezza delle apparecchiature informatiche - Apparecchiature da installare all'esterno".

Questo standard di sicurezza internazionale è stato adottato negli Stati Uniti, in Canada e in Europa tramite le norme UL 60950-22, CSA n. 60950-22 e EN 60950-22, rispettivamente, nonché attraverso altri standard nazionali in diversi paesi del mondo. La norma IEC 60950-22 specifica la progettazione del prodotto (come ad esempio la progettazione di gateway LoRaWAN per esterni ), le valutazioni importanti e i requisiti di prova necessari per garantire apparecchiature sicure e affidabili quando installate all'aperto (capacità di resistere a temperature estreme, sicurezza del gateway, rete sicura e accesso remoto al pannello di controllo). Questo standard di sicurezza è obbligatorio se si desidera promuovere apparecchiature per installazioni esterne in tutto il mondo come prodotti certificati per la sicurezza.

(Si noti che la norma IEC 60950-22 viene integrata nella norma di sicurezza di base IEC 62368-1 "Apparecchiature audio/video, informatiche e di comunicazione - Parte 1: Requisiti di sicurezza" con l'adozione della sua terza edizione.)

Requisiti di certificazione per attività all'aperto

Esistono diverse specifiche che le apparecchiature per esterni, come ad esempio un gateway di classe LoRaWAN, devono soddisfare per garantire un funzionamento sul campo di almeno 10 anni senza guasti o degrado. I requisiti di costruzione degli involucri, specificati nella sezione 8 della norma IEC 60950-22 "Requisiti di costruzione per involucri per esterni", descrivono in dettaglio i requisiti di progettazione e collaudo necessari per evitare qualsiasi effetto dannoso.

Ad esempio, lo standard LoRaWAN deve essere compatibile con i sensori o altri dispositivi. La sua frequenza non deve essere inferiore a 30 GHz per garantire una connessione stabile con il sensore e ridurre al minimo il rischio di interruzioni di rete. Un dispositivo con certificazione IEC 60950-22 e altre certificazioni di grado di protezione IP dovrebbe essere in grado di connettersi a una rete Wi-Fi e mantenere una connessione stabile. Con una progettazione adeguata e opportune verifiche, anche in caso di guasto della rete LoRa Alliance, i dati rimarranno accessibili alla gestione tramite la connessione LoRaWAN. Se un dispositivo possiede certificazioni di grado di protezione IP diverse da quella IP, il segnale sarà stabile e scalabile anche in caso di interruzione dell'alimentazione principale.

Protezione UV

Abbiamo tutti visto cosa succede ad alcune plastiche dopo essere state esposte al sole. Il sole può degradare nel tempo i materiali polimerici esposti, se non sono formulati con additivi protettivi adeguati. Questa degradazione non solo può rendere un prodotto inutilizzabile nei casi più estremi, ma può anche compromettere in modo subdolo i meccanismi di sicurezza del prodotto stesso.

Come specificato nella norma IEC 60950-22, Sezione 8.2 "Resistenza alle radiazioni ultraviolette" e nei relativi test dell'Allegato C "Test di condizionamento alla luce ultravioletta", le materie plastiche che costituiscono le parti esposte dell'involucro delle apparecchiature certificate per esterni devono superare specifici test di resistenza all'esposizione ai raggi UV. Questi test garantiscono che le materie plastiche mantengano la loro resistenza alla trazione, alla flessione e all'impatto, nonché il grado di infiammabilità, dopo un periodo di esposizione al sole equivalente alla durata tipica di un'apparecchiatura. Tale grado di infiammabilità assume un significato particolare in relazione all'affidabilità dei dispositivi IoT in condizioni di alta temperatura.

I requisiti e le procedure di prova per la resistenza ai raggi UV dettagliati nella norma UL 746C sono generalmente accettabili. Una resina di base con classificazione UL 746C (f1) nel suo fascicolo di sicurezza garantisce generalmente l'idoneità all'uso esterno.

Infine, è importante notare che qualsiasi parte in plastica esposta dell'involucro deve essere resistente ai raggi UV. Questo include non solo l'involucro stesso, ma anche componenti più piccoli come connettori, passacavi, interruttori, prese d'aria, ecc., poiché anche la scarsa resistenza alle alte temperature delle parti più piccole del dispositivo può fare una grande differenza. Sappiamo tutti come anche una piccola crepa o fessura possa rappresentare un punto di ingresso per acqua e contaminanti, compromettendo il consumo energetico e la capacità dei segnali di contatto. Per questo motivo, è preferibile che i clienti scelgano un dispositivo con certificazione UV e altre certificazioni riconosciute a livello internazionale.

Resistenza della guarnizione

Le guarnizioni svolgono un ruolo importante nella protezione degli involucri dall'ingresso di agenti esterni. Pertanto, la durata delle guarnizioni in un ambiente esterno è un fattore cruciale non solo per promuovere con successo le apparecchiature, ma anche per garantirne la sicurezza e la capacità di superare i test che culminano nel rilascio della certificazione per apparecchiature esterne.

La sezione 8.5 "Guarnizioni" della norma IEC 60950-22 e il relativo allegato D "Prove sulle guarnizioni" descrivono in dettaglio le prove speciali di invecchiamento e resistenza delle guarnizioni. Queste prove garantiscono che le guarnizioni degli involucri mantengano le loro proprietà di resistenza alla trazione e di resilienza alla compressione per un periodo equivalente alla tipica vita utile sul campo.

I requisiti e le procedure di prova per l'invecchiamento delle guarnizioni, dettagliati nella norma UL 50E, sono generalmente accettabili. Una guarnizione con certificazione UL 50E nel proprio fascicolo di sicurezza garantisce generalmente l'idoneità all'uso esterno, il che la rende perfetta per l'agricoltura di precisione, l'allevamento e la gestione intelligente delle città.

Protezione contro la corrosione

La corrosione si verifica a un ritmo molto più elevato negli ambienti esterni, compromettendo l'integrità dell'involucro e di importanti connessioni elettriche, come la protezione contro i fulmini e la messa a terra di sicurezza dell'apparecchiatura. Pertanto, i clienti, al momento dell'acquisto e della scelta di un sensore, dovrebbero prestare attenzione alla sua resistenza alla corrosione. Ciò è particolarmente vero nelle regioni costiere a causa degli effetti della salsedine, ma anche in molti ambienti urbani dove l'inquinamento combinato con l'umidità può accelerare notevolmente la corrosione.

Per garantire una lunga durata del prodotto sul campo e un funzionamento senza problemi, è necessaria una selezione specifica dei materiali e dei rivestimenti. Potrebbe essere necessario eseguire test dettagliati secondo la norma IEC 60950-22 Sezione 8.3 "Resistenza alla corrosione" e le relative prove dell'Allegato A "Atmosfera di anidride solforosa satura d'acqua".

Questi test rigorosi, consistenti in 168 ore di nebbia salina e un ciclo di prova di 120 ore in atmosfera ricca di anidride solforosa e satura d'acqua, devono essere eseguiti a meno che non siano in vigore specifiche precise per la selezione dei materiali. Potrebbero inoltre essere necessarie istruzioni di installazione specifiche per l'utente finale.

Grado di protezione

Naturalmente, l'ingresso di acqua, polvere o oggetti solidi deve essere controllato per mantenere l'affidabilità e la sicurezza delle apparecchiature. Un dispositivo sicuro deve essere sottoposto a test che culminano nella verifica delle capacità operative dei sensori esterni e dei loro fattori di diffusione, convalidati da certificazioni conformi agli standard internazionali.

Sebbene la protezione degli oggetti solidi sia contemplata dalle norme di sicurezza di base, le sezioni 9.1 "Protezione dall'umidità" e 9.3 "Protezione dalla polvere" della norma IEC 60950-22 definiscono i requisiti minimi di protezione contro l'ingresso di acqua e polvere, rispettivamente.

Sebbene il grado di protezione IP minimo richiesto per la progettazione per esterni sia quello di un involucro protetto contro polvere e spruzzi d'acqua (IP54), è comune che gli involucri per esterni che ospitano componenti elettrici sensibili siano progettati come a tenuta di polvere e protetti contro getti d'acqua a pressione normale, getti d'acqua ad alta pressione o immersione temporanea, ovvero con un codice IP rispettivamente di IP65, IP66 o IP67.

I test di penetrazione degli involucri vengono generalmente eseguiti in conformità alla norma IEC 60529; tuttavia, sono accettate anche le certificazioni UL 50E per i tipi NEMA 3, 4 o 6 (corrispondenti approssimativamente ai codici IP IP54, IP56 e IP67, rispettivamente).

Resistenza agli urti dell'involucro

La resistenza agli urti dell'involucro può fare una differenza significativa in termini di affidabilità e livello di supporto per sensori e altri dispositivi presenti sul mercato mondiale. I materiali polimerici possono essere sensibili alla temperatura per quanto riguarda le prestazioni meccaniche. In particolare, la resistenza agli urti può ridursi alle basse temperature ambientali a cui sono esposte le apparecchiature per esterni.

La sezione "Resistenza meccanica degli involucri" della norma IEC 60950-22 richiede che le prove di impatto degli involucri vengano eseguite alla temperatura operativa minima specificata per l'apparecchiatura. Inoltre, vengono applicati ulteriori criteri di valutazione per garantire che il grado di protezione IP (grado di protezione dall'ingresso di agenti esterni) dell'involucro non sia stato compromesso.

Ulteriori considerazioni

Oltre ai requisiti di base sopra menzionati per le apparecchiature per esterni, esistono ulteriori considerazioni di progettazione di cui è necessario essere consapevoli per i prodotti destinati all'esterno. Per proteggere una rete LoRaWAN , è necessario un server di rete LoRa Alliance affidabile. Per garantire che il server di rete sia affidabile e in grado di trasmettere il traffico necessario, è fondamentale il supporto del fornitore del gateway, che può essere contattato in qualsiasi momento. Per questo motivo è davvero importante scegliere un produttore affidabile, preferibilmente membro della rinomata organizzazione LoRa Alliance. È cruciale disporre di un gateway affidabile, poiché questo dispositivo gestisce l'intera rete e consente la comunicazione con tutti i sensori all'interno di una rete LoRaWAN.

Carico solare

Le apparecchiature per esterni sono soggette a un riscaldamento supplementare dell'involucro a causa degli effetti della luce solare diretta e delle variazioni di temperatura. Questo carico termico aggiuntivo deve essere preso in considerazione fin dalla fase di progettazione iniziale del prodotto per garantirne l'affidabilità. Sebbene non sia specificamente richiesto dalla certificazione di sicurezza, è prudente prevedere che un prodotto funzioni in modo sicuro e affidabile fino a 10 °C al di sopra della temperatura ambiente massima specificata.

Protezioni contro le sovratensioni

Le apparecchiature installate all'aperto possono essere soggette a livelli di sovratensione molto più elevati a causa di eventi atmosferici come i fulmini. Le interfacce elettriche delle apparecchiature per esterni richiedono livelli di protezione aggiuntivi, integrati o aggiunti esternamente ai dispositivi.

Sebbene la norma IEC 60950-22 non identifichi requisiti specifici, si raccomanda di consultare norme di protezione specifiche come la IEC 62305-1 "Protezione contro i fulmini" o la norma NFPA 780 della National Fire Protection Association "Standard per l'installazione di sistemi di protezione contro i fulmini" per ottenere indicazioni.

Pianta e animale

La norma IEC 60950-22, ove applicabile, richiede che i progetti di apparecchiature per esterni siano valutati in base agli effetti della crescita della vegetazione e degli animali nocivi. Questa norma riveste particolare importanza per le aziende agroalimentari, che solitamente installano sensori LoRaWAN e altri tipi di dispositivi direttamente nei campi. Se un sensore non è protetto dagli insetti, potrebbe guastarsi e subire perdite economiche. Pertanto, per proteggere i dati e la tecnologia installata, è fondamentale scegliere fin da subito sensori e gateway con protezione contro piante e animali, soprattutto se si prevede di installare un dispositivo LoRaWAN in un ambiente di questo tipo.

Marcatura della robustezza

Di norma, per essere certi che il dispositivo scelto sia certificato e conforme ai requisiti di mercato, è sufficiente leggere le informazioni sul retro del dispositivo stesso. Tutti i membri della LoRa Alliance contrassegnano i propri dispositivi con le certificazioni necessarie, e questi contrassegni resistono a temperature estreme e ad altre condizioni atmosferiche, consentendo di accedere a queste informazioni in qualsiasi momento. Le apparecchiature sono spesso etichettate o contrassegnate con importanti informazioni di sicurezza che devono rimanere leggibili anche dopo anni di esposizione ad ambienti esterni difficili. Nel caso in cui i sensori e le soluzioni non presentino questi contrassegni, è necessario verificare nuovamente la loro certificazione per esserne certi.

Quali certificazioni di sicurezza possiede TEKTELIC?

TEKTELIC Communications, membro della LoRa Alliance e azienda riconosciuta a livello mondiale, presta grande attenzione agli standard tecnologici, alla diffusione e all'affidabilità. Produciamo sensori, soluzioni e gateway in grado di elaborare grandi quantità di dati, con bassi consumi energetici e basati su un server di rete LoRaWAN sicuro.

Tutti i gateway TEKTELIC progettati e commercializzati per uso esterno non solo hanno un grado di protezione IP67, ma hanno anche superato un ulteriore e rigoroso processo di certificazione secondo la norma IEC 60950-22, comprese eventuali deviazioni specifiche richieste da UL 60950-22, CSA n. 60950-22 e EN 60950-22. Ad esempio, il gateway TEKTELIC KONA Mega Ex è certificato ATEX/Zona II e ha un grado di protezione IP67. Questo gateway ha una potenza di trasmissione fino a 14 dBm per antenna e un robusto involucro di livello carrier, il che lo rende un'ottima opzione per le installazioni esterne.

Anche il gateway LoRaWAN TEKTELIC KONA Mega IoT Gateway vanta numerose certificazioni riconosciute. Questo dispositivo possiede le specifiche per il Nord America, l'Unione Europea, l'area APAC e la certificazione IP67. Grazie ai doppi canali di trasmissione simultanei, questo gateway LoRaWAN può trasferire e ricevere dati molto più velocemente rispetto a tecnologie simili con un singolo canale di trasmissione.

La tecnologia LoRaWAN e i gateway basati su IoT si stanno affermando come le soluzioni più affidabili e semplici per molti settori. Scegliendo un fornitore affidabile di LoRa Alliance come TEKTELIC, avrete la certezza di acquistare un prodotto certificato. Contattate quindi il team di supporto di TEKTELIC : vi aiuteremo a scegliere il gateway più adatto alle vostre esigenze.