TIR - Tecnologias Inovadoras de Rede Internet das Coisas. Por: João Bosco Teixeira Junior

Transcrição

1 TIR - Tecnologias Inovadoras de Rede Internet das Coisas Por: João Bosco Teixeira Junior

2 Sobre esse que vos fala... Na academia Profissionalmente Bacharel em ciência da computação UFPE/2004 Especialista em Criptografia e Segurança de Redes UFF/2007 Mestre em Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação UFPE/2010 Analista de Redes SERPRO Desenvolvimento e integração infraestrutura Soluções Professor Ensino de Disciplinas em graduação e pós. Certificações de LPIC-3, RHCE, ITILv3 Foudations em SL para

3 Inovação e Criatividade Ou renovação? Nada se cria tudo se copia (Autor Desconhecido) A descoberta consiste em ver o que todo mundo viu e pensar o que ninguém pensou" (Jonathan Swift Escritor Irlandes As aventuras de Gulliver)

4 O que te limita?

5 Inovação e Criatividade Criatividade Gambiarra Necessidade

6 Inovação e Criatividade

7 Inovação e Criatividade Criatividade Conhecimento Técnico Necessidade Inovação

8 Senso Crítico

9 Senso Crítico Se está na internet então deve ser verdade Homer J. Simpson

10 Ementa Histórico IOT Computação Ubíqua MEMS M2M (Machine to Machine) Arquitetura de IOT Tecnologias Protocolos: RFID, ZigBee, HTTP Software: REST e CoAP Hardware: Placas de Prototipação, SBCs e Sensores e Atuadores

11 Computação ubíqua Mark Wiser (1991) Computação ubíqua é a terceira onda em computação. Onda 1: Mainframe Onda 2: Desktop (Downsize) Várias pessoas, um computador Uma pessoa, um computador Onda 3: Computação Ubiqua Uma pessoa, muitos computadores

12 VENDAS/Ano Computação ubíqua Fonte:

13 Computação ubíqua Computação Móvel Conectividade Móvel Computação Pervasiva Computador distribuído pelo ambiente de trabalho (em qualquer lugar); Interação pode ser inconsciente.

14 Computação ubíqua Mark Wiser Os computadores não deveriam ser difíceis de usar; Deveriam integrar-se a nosso ambiente de forma invisível facilitando as tarefas do dia a dia.

15 Computação ubíqua Computação invisível, que está em todos os lugares. A interação homem-máquina é imperceptível. Computação ciente de contexto. A aplicação percebe o contexto e se adapta. Exemplo: O sistema de segurança instalado no smartphone percebe que você está dentro da organização, e libera o acesso um conjunto de aplicativos. Ao entrar em shopping um app específico percebe e começa a te avisar de promoções, nas lojas em que você está próximo.

16 Computação ubíqua Computação ciente de contexto Sensores Aplicação Ciente de Contexto Ambiente Atuadores

17 MEMS MicroEletroMechanical System Tecnologia de Contrução mecânicos em silício Partes móveis + Eletrônica Acelorômetros Giroscópios Altímetros Etc... de objetos

18 MEMS exemplo

19 Da Telemetria a M2M Telemetria Comunicação Maquina a Maquina (M2M) Coleta de informações de sensores remotos Refere-se ao conjunto de tecnologias que permite que máquinas (embarcados) possam se comunicar. Hoje parte importante da IOT

20 M2M x IOT

21 IOT Internet of Things

22 IOT Internet of Things A terceira geração da internet G1: Computadores G2: Pessoas (Redes Sociais) G3: Coisas

23 IOT Internet of Things Dispositivos inteligentes (smart devices) conectados a internet. Dispositivos inteligentes = Coisas Coisas = Objetos, Pessoas ou Animais Ou ainda: Um paradigma tecnológico no qual os objetos físicos estão conectados em rede e são acessados através da Internet. Objetivo: O de sempre: Oferecer algum serviço através de aplicações web

24 IOT Internet of Things

25 IOT Internet of Things

26 IoT Object + Controller, Sensors and Actuators + Internet = Internet of Things

27 Arquitetura para IoT Gateway Coisas Internet

28 Arquitetura de IoT Gateway Coisas Controladores Sensores e Atuadores RFID Zigbee Bluetooth Wifi CoAP IP/REST SBC HTTP/REST IP SMS Internet

29 Requisitos para Dispositivos IoT Conectado; Baixo consumo de energia; Dispositivos unicamente identificáveis; Imperceptível (pervasivo); Conectividade 24 x 7: Sem fio* Implantação do IPV6 é mandatório.

30 Tecnologias e Padrões de Comunicação para IoT

31 Como conectar?

32 RFID: Identificação por rádio Frequência Método de identificação automática através de sinais de rádio, recuperando e armazenando dados remotamente através de dispositivos denominados etiquetas RFID. Uma etiqueta ou tag RFID é um transponder, pequeno objeto que pode ser colocado em uma pessoa, animal, equipamento, embalagem ou produto, dentre outros.

33 RFID: Funcionamento Tag Transponder = Transmissor + Responder Leitor

34 RFID: Tags Passivas São alimentadas pelo campo eletromagnético gerada pela antena do leitor Pequeno alcance (5cm - 5m) Ativas Possuem alimentação própria Maior alcance (50m)

35 RFID: Usos Rastreamento de Pessoas e Animais Controle de Acesso Cadeia de Suprimentos supply chain Pagamentos e Documentação

36 Especifica a camada física e de enlace (MAC) para redes wireless pessoais de baixa velocidade (WPAN) Uso de frequencias que não precisam de licenciamento Tipos de Nós FFD (Full Function) RDF (Reduced Func.) Não cordena

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38 ZigBee: Introdução Conjunto de especificações para a comunicação sem-fio entre dispositivos eletrônicos com enfase em: baixa potência de operação; baixa taxa de transmissão de dados e baixo custo de implantação. Implementa camadas acima do IEEE Objetivo é conectar pequenos dispositivos de coleta de dados (sensores) e controle (atuadores) usando sinais de radiofrequência de livre uso.

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40 ZigBee: Aplicações WPAN (Wireless Personal Area Networks) Redes de Sensores (SCADA) SCADA: Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados Automação industrial e Predial Monitoramento de Pacientes

41 Zigbee: Capacidades 100 metros em campo aberto Pode alcançar distâncias maiores usando o modo malha (mesh) Criptografia simétrica de 128bits 250kbits/s Topologia: Ponto-a-Ponto, Estrela e Malha Um nó pode ser: Coordenador, Roteador, Fim

42 Zigbee

43 6loWPAN Grupo de Trabalho do IETF IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks Objetivo: uso do protocolo IP em dispositivos pequenos (baixo consumo, processamento e taxa de transferência de dados) O grupo definiu encapsulamento e mecanismos de compressão que permitem o envio e recebimento de pacotes IPv6 sobre redes baseadas no IEEE

44 Fonte:

45 HTTP Hypertext Transfer Protocol Implementa o serviço web arquitetura TCP/IP; Baseado no modelo Cliente-Servidor; Utiliza os serviços de transporte orientado a conexão (porta 80/TCP); Envio e recebimento de mensagens;

46 Software

47 REST Representational state transfer Uso dos métodos do HTTP para ler e alterar o estado das coisas ; URLs usadas para representar recursos Transferência de estado representativo Substantivos Métodos http usados para representar ações Verbos GET /clients/jim HTTP/1.1 Host:

48 CoAP Constrained Application Protocol Protocolo de aplicação projetado pelo IETF para rodar em equipamentos de baixa capacidade (resource-constrained internet devices).

49 Hardware

50 Placas de Prototipação Problema: Você precisa fazer um sistema computacional interagir com o mundo externo através de sensores e/ou atuadores. Solução: Single-board microcontroller Arduino: Para uso geral Lillypad: Para roupas Lauchpad: Texas Instruments

51 Modelos de Placa Arduino

52 Projetos Inovadores com Arduino

53 Placas de Prototipação Microcontroladores Sistema Computacional on CHIP CPU + Memória + portas para I/O Capacidade computacional Reduzida Ex: 20Mhz, 32K flash, 1k RAM Memória programável em FLASH Mercado Atmega by ATMEL PIC by Microchip MSP by Texas

54 Single Board Computers Sistema Computacionais completos e com maior capacidade de processamento. SoC System on Chip CPU + MEMÓRIA + GPU Periféricos: USB, Placa de Vídeo, Rede, Wifi, Controlador de disco GPIO: Pinos de I/O para conexão com sensores e atuadores. Possuem capacidade para rodar um SO normalmente Linux.

55 Single Board Computers Mercado SoC Dominado pela arquitetura ARM Intel tem tentado chegar: Quark (400Mhz) SBCs Intel Galileu e Edson Raspberry (Sem dúvidas a mais usada) BeagleBone Cubieboard Odroid E outras 30...

56 Single Board Computers

57 Transdutor Fonte:

58 Sensores e Atuadores Sensores: Transforma fenômenos físicos em grandezas elétricas. Sensor de Temperatura, de Luz, Som, Toque, Humidade, PH, etc... Atuadores: Transforma grandezas elétricas em fenômenos físicos

59 Sensores e Atuadores Mostrar vídeos Fonte:

60 Sensores e Atuadores Fonte:

61 Sensores Analógicos x Digitais Sensores analógicos entregam uma grandeza elétrica proporcional a medida do fenômeno físico. Ex: LDR, a resistência varia proporcional a quantidade de Luz. inversamente Sensores digitais entregam já o valor digital a ser processado, ex um sensor de temperatura já entrega o número binário via algum protocolo. Ex: I2C, SPI, etc...

62 Atuadores Atuadores permitem o sistema computacional de alguma forma interferir no mundo externo. Os atuadores também pode ser analógicos ou digitais. O atuador analógico recebe uma grandeza elétrica e a converte diretamente em uma gradeza física proporcional. Ex: A resistência produz calor proporcional a quantidade de corrente. O atuador digital recebe diretamente o valor em binário e a eletrônica interna do sensor garante que o valor será convertida para a grandeza física adequada. Exemplo o servo motor que você diz o ângulo que quer que ele se posicione.

63 Qual o Sensor? Robo Autonomo Soloshot Ring

64 FIM Ideias tem aqui Como você faria?