IoT Fundamentos Comunicação em

Larga Escala Evelyn Espinoza Taype

RA208887

INTRODUÇÃO IoT é uma rede de objetos físicos,

máquinas e dispositivos que

permitem a conectividade e as

comunicações para trocar dados

entre aplicativos e serviços

inteligentes. Esses dispositivos

consistem em smartphones,

tablets, eletrônicos de consumo,

veículos, motores e sensores com

capacidades de comunicação IoT.

INTRODUÇÃO A Internet das Coisas permite que

os objetos sejam testados e

controlados remotamente dentro

da infra-estrutura de rede

existente, criando oportunidades

de integração direta entre os

mundos físico e digital, resultando

em maior eficiência, precisão e

benefícios econômicos.

Usos típicos de IoT • Gerenciamento de frotas e logística • Telemática, monitoramento de saúde • Automação e monitoramento • Ponto de vendas • Segurança e vigilância • Portável: por exemplo, compartilhar dados de aplicativos esportivos • Usáveis: por exemplo, transmissão de vídeo, arquivos compartilhados, jogos

ARQUITETURA FUNCIONAL

DISPOSITIVO / PORTAL Uma máquina de lavar roupa ou um carro,

possui um dispositivo de comunicação interno

que se conecta a uma rede, permitindo que a

máquina interaja com uma aplicação baseada

em nuvem (a outra "máquina" no IoT) com

aplicativos hospedados em outros dispositivos,

como smartphones ou outras máquinas

diversas. O dispositivo de comunicação pode

ser conectado a um portal local através de uma

rede de curto alcance, como WiFi, Zigbee ou

Bluetooth ou diretamente a rede celular

móvel. O dispositivo do portal pode ser

conectado através de uma rede de acesso fixo

em vez de sem fio.

REDE DE ACESSO No IoT, a rede de acesso de área ampla é muitas

vezes sem fio. A escolha da rede depende dos

requisitos de aplicativos, como se a mobilidade seja

obrigatória ou comercial ou se é desejável ter redes

privadas.

Cada vez mais, a ubiqüidade e praticidade da rede

celular estão trazendo aplicações IoT de área ampla

para redes de operadores móveis. Nas redes

móveis, a rede de acesso à radiocomunicação (RAN)

é compartilhada entre tráfego de consumo e

tráfego de IoT.

REDE CENTRAL MÓVEL Estão sendo feitos esforços para otimizar serviços

para dispositivos IoT:

A aplicação das tecnologias de rede de virtualização

(NFV) e das tecnologias de redes definidas por

software (SDN) na rede principal móvel, que fornecerá

novas capacidades para suportar de forma mais

eficiente uma série de casos de uso, incluindo IoT, que

são centra-se na otimização do sistema celular para

serviços IoT, e também para a transmissão eficiente de

dados pequenos. É concebível que um operador de

rede possa criar instâncias de núcleo móveis

adequadas para o IoT em vez de uma rede de núcleo

único que deve corresponder a todos os cenários

atuais.

PLATAFORMA DE CONECTIVIDADE Geralmente inclui um sistema configurável que se

conecta aos sistemas de operadores tradicionais. A

plataforma de conectividade às vezes também inclui

um servidor de comunicações que executa, armazena

e envia o roteamento de mensagens e a tradução de

protocolos, basicamente coleciona dados de

dispositivos e os disponibiliza para aplicativos. Em

muitos casos, o servidor de comunicações de dados

está incluído na plataforma de aplicativos. A

plataforma de gerenciamento inclui funções de

gerenciamento de dispositivos para atualizações de

firmware, configuração e diagnóstico e gerenciamento

de ciclo de vida de aplicativos.

PLATAFORMA DE APLICAÇÃO Tem a função de armazenar, processar dados e

apresentar as informações úteis aos usuários do

aplicativo.

A plataforma inclui o servidor de comunicações,

um mecanismo de regras para processamento de

dados e um banco de dados para armazenamento

de dados do dispositivo.

As Interfaces do Programa de Aplicação (APIs) são

fornecidas como kit de desenvolvimento de

software para usar facilmente os serviços da

plataforma. Às vezes, aplicativos independentes ou

aplicativos executados na plataforma são integrados

em sistemas empresariais.

PROTOCOLOS IOT

DESAFIOS DO PROTOCOLO IOT • Eficiência

• Interoperabilidade /

interoperabilidade

• Mecanismos para

compartilhar

Eficiência Na maioria dos casos, a eficiência depende da aplicação final. Aplicativos (ou

dispositivo / portal / nuvem) decidem quando consumir recursos de

comunicação. O uso de recursos de comunicação com esses modos de

operação pode ser muito ineficiente e nem todas as decisões de uso de

recursos no modo de consumo de energia devem ser atribuídas a aplicativos

finais.

Interfuncionamento / interoperabilidade O dilema de alcançar

interoperabilidade e

interoperabilidade entre vários

protocolos IoT é tipicamente resolvido

usando diferentes protocolos ou os

mesmos protocolos com diferentes

modelos de dados, resultado em

soluções isoladas. É necessária uma

linguagem comum para resolver

problemas de interoperabilidade e

interoperabilidade de forma mais

holística.

Mecanismos de uso Compartilhado Uma única fonte de dados poderia

ser usada em muitas soluções IoT

diferentes. Por exemplo, os sensores

de janela são um dispositivo isolado

para um sistema de alarme, enquanto

eles também podem ser usados para

fins adicionais, como o controle de

aquecimento. É necessário ter

funções no sistema IoT que suportam

melhor compartilhamento e

distribuição de dados e eventos.

O gateway IoT em

grande escala é um

dos desafios na

indústria da IoT

IoT em grande escala

IoT em grande escala Gateways do IoT funcionam com

modos passivos ou

semiautomáticos, ou seja quando

o cliente compra um novo

dispositivo IoT, ele instala

manualmente o dispositivo de

acordo com o manual de

configuração. Além disso, o IoT

Gateway pergunta ao usuário se

deseja registrar um novo

dispositivo ou não.

IoT em Grande Escala - Autonomic IoT Gateway Para melhorar essas limitações, a proposta é um gateway IoT auto-configurado

para o ambiente IoT em grande escala.

O sistema proposto (Byungseok Kang, Daecheon Kim e Hyunseung Choo, Membro,

IEEE) automatiza o processo do usuário de registrar, instalar e gerenciar

dispositivos inteligentes. A estrutura avançada do Framework AllJoyn fornece

interface de usuário conveniente sem modificar o código-fonte padrão.

Quando os usuários trazem um novo dispositivo IoT para redes sem fio existentes, o

Gateway IoT detecta e grava-o automaticamente. Se o usuário ejetar dispositivos

antigos de seu lugar, o IoT Gateway proposto automaticamente exclui esse dispositivo

da lista de dispositivos (banco de dados).

Característica geral do gateway IoT O gateway IoT suporta uma variedade de protocolos de comunicação e tipos de dados entre

vários sensores, que podem realizar a conversão de formato de dados que comunicou entre

variedades de sensores para unificar os formatos de dados carregados, no mesmo tempo, o

comando de aquisição ou controle que atingem a rede de percepção são mapeados para

produzir mensagens que atendam ao protocolo específico de comunicação do dispositivo.

O objetivo do gateway IoT é a ponte de várias redes de domínio sensíveis com redes públicas de

comunicação ou Internet, se estabelecem com a heterogeneidade entre essas várias redes,

fortalecem o gerenciamento tanto do gateway IoT em si como dos nós terminais. Nós classificamos

principalmente os gateways do IoT em três tipos: passivo, semi-automático e totalmente

automático.

O gateway proposto pertence ao gateway IoT totalmente automático.

Gateway IoT

O gateway proposto pertence ao gateway IoT totalmente automático

Arquitetura

LARGE-SCALE AUTONOMIC IOT GATEWAY Para obter o registro automático completo do

dispositivo IoT e para resolver problemas

heterogêneos de transmissão de rede, foi

implementado um gateway de autoconfiguração.

Atua como um analisador para diferentes tipos de

dispositivos IoT. O gateway projetado pode se

comunicar com uma variedade de objetos

inteligentes usando os padrões 3G / 4G, LTE, Wi-Fi,

ZigBee, Bluetooth e IrDA.

Gateway Software O aplicativo de software é o coração do gateway

IoT. O software de gateway é responsável por

coletar mensagens dos sensores e armazená-los

adequadamente até que possam ser pré-

processados e enviados para o data center. O

software de gateway decide se os dados em uma

determinada etapa de processamento devem ser

temporários, persistentes ou mantidos na

memória. O software do gateway deve ser

projetado com a recuperação de falhas e

desastres em mente.

Gateway Software Quando os dispositivos gateway são frequentemente operados no campo,

eles se devem preparar para condições de trabalho que estão longe de ser

ideais.

Por exemplo, o software do gateway deve estar preparado para uma

interrupção de energia ou outras ações que possam resultar em uma

interrupção do processamento do gateway. O software do gateway deve ser

inicializado automaticamente, assim que a energia retorna ao dispositivo e

deve continuar a funcionar a partir do ponto em que foi interrompido. O

software Gateway também deve ser autônomo o suficiente para lidar

adequadamente com o log do sistema. Deve encontrar o equilíbrio certo

entre o número de entradas de log armazenadas nos vários tipos de

dispositivos IoT e aqueles enviados ao data center.

Gateway Software - Dados

Self-Configuration Scheme (SCN) A autoconfiguração busca o paradigma "plug-and-play" na forma como as

novas estações de base devem ser configuradas e integradas

automaticamente na rede IoT. Isso significa que o estabelecimento de

conectividade e o download de parâmetros de configuração são um

software. O gateway IoT, em seguida, ajusta automaticamente seus

parâmetros técnicos para fornecer a função e capacidade necessárias e, ao

mesmo tempo, evite o conflito do dispositivo.

Conclusão ●A Internet das coisas está sendo denominada como o futuro da

comunicação da internet.

●O Framework AllJoyn é uma tentativa de integrar sensores e atuadores com

ambiente de grande escala e gateway sem fio, Isso poderia caber nos

dispositivos pequenos mais comuns.

●A utilidade do sistema com o Framework AllJoyn reside no fato de que ele

fornece uma metodologia incremental para adicionar novos serviços e é

genérico o suficiente para ser compatível com padrões futuros em

comunicações M2M e IoT.

Pergunta: Describe the Gateway Data Transfer on IoT, explained in:

Internet of Everything: A Large-Scale Autonomic IoT Gateway

Byungseok Kang, Daecheon Kim, and Hyunseung Choo, Member, IEEE

IEEE TRANSACTIONS ON MULTI-SCALE COMPUTING SYSTEMS, VOL. 3, NO. 3,

JULY-SEPTEMBER 2017