Building Internet-of-Things (IoT) applications for a connected home - SVC205 - São Paulo AWS Summit.pdf

© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.S U M M I T
Desenvolvendo Aplicações IoT
para Casas Conectadas
David Reis
Arquiteto de Soluções
AWS
S V C 2 0 5
Diogo Branquinho
Diretor Técnico & Sócio Fundador
TecSUS S.A.

 Mercado de casas conectadas e casos de uso
 Serviços de integração da AWS para IoT
 Integração com as skills da Amazon Alexa
 Arquitetura de exemplo
 TecSUS – IoT e Medidores Inteligentes
O que você vai aprender hoje

Mercado de casas conectadas
433 milhões
Dispositivos inteligentes (smart
devices) para casas foram
entregues em todo o mundo
em 2017
No ano anterior
27.6%
18.5%
IDC estima um crescimento
anual de
dispositivos entregues em
2022
940 milhões
e o mercado deve chegar a
cerca de

Casas Conectadas – Desafios & Oportunidades
Difícil se diferenciar em um mercado
cheio
Difícil melhorar a experiência de
usuário e manter os custos baixos
Difícil manter a interoperabilidade
entre aparelhos de diversas marcas
Falta de uma infraestrutura escalável e
confiável em nuvem
Computação de borda ajuda a
construir produtos inovadores
Conexão segura com os dispositivos

Automação residencial
Segurança e monitoramento
residencial
Roteadores Wi-Fi &
modems
Decodificadores de TV
Rede residencial
Iluminação
Entretenimento
Eletrodomésticos
Eletroportáteis
Assistentes domésticos
Sound bars
TVs
Robôs aspiradores
Fechaduras
Relógios de consumo
Câmeras de segurança
Sensores e detectores
Termostatos
Casas Conectadas – Casos de Uso

S U M M I T © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.
Visão Geral dos
Serviços de IoT da
AWS

Serviços de IoT da AWS para casas conectadas
Amazon FreeRTOS
(a:FreeRTOS)

AWS IoT Core
Conectividade de Dispositivos e Mensageria com Segurança

Estenda o AWS IoT para as bordas
AWS Greengrass

Mantenha a Saúde da sua Frota
AWS IoT Device Management

Motor de workflow
especializado
Otimizado para workloads
de IoT
Interface Visual
com Drag-and-drop
Construa uma
aplicação em minutos
Baseado em Modelos
Blocos reutilizáveis que
podem ser combinados
em um fluxo
Rode na nuvem ou
na borda
Seu fluxo,
sua escolha
O AWS IoT Things Graph ajuda você a criar rapidamente aplicativos de IoT
combinando dispositivos e web services, e definindo as interações
entre eles com pouco ou nenhum código
AWS IoT Things Graph

Interface Visual
Construir fluxos
com cliques
Definir interações
Adicionar
ramificações e
incorporar lógica
como escolha,
(IF/ELSE) ou AND

Modelos: Integre dispositivos com facilidade
• Descreve as capacidades
de um dispositivo ou
serviço como um conjunto
de propriedades, ações e
eventos
• Reutilize em vez de
reescrever código de baixo
nível
• Escrito no AWS IoT Things
Data Graph Model e
sintaxe do GraphQL
• Use modelos prontos ou
crie seus próprios

Instale fluxos na nuvem ou na borda
• Projete na nuvem,
implante em
qualquer lugar
• Orquestre
dispositivos e web
services
• Suporte nativo para
MQTT e Modbus para
dispositivos
• Suporte a
HTTP/Sigv4 para
serviços da AWS
Lâmpada
Câmera
AWS services

Automação
Residencial

Integração via voz Interoperabilidade dos
dispositivos por meio de
concentradores (hub)
Experiências novas e
estimulantes para os
clientes
Facilidade de uso para os
clientes
Automação Residencial
Tendências & Oportunidades

AWS IoT Greengrass pode
rodar em um gateway
residencial, como
roteadores, sistemas de
iluminação ou TVs para
que continuem operando
mesmo se a conexão com a
nuvem for perdida
Smart TVs podem se conectar
ao AWS IoT Core para terem
acesso a um backend
escalável em nuvem
fornecendo integração com a
Alexa
Amazon FreeRTOS oferece
segurança, conectividade e
atualizações para aparelhos
que funcionam atráves de
microcontroladores, como
lampadas inteligentes, para
que assim elas respondam a
commando de voz
AWS IoT Device Management,
AWS IoT Device Defender,
e AWS IoT Analytics
oferecem vários benefícios,
como dispositivos de controle
remoto, monitoramento e
segurança
Automação Residencial
Exemplos

Rede
Residencial

Otimizar o desempenho
da rede
Reduzir o custo de suporteMelhorar a experiência do
cliente
Rede Residencial

AWS IoT Device Management
oferece certificados para
roteadores e decodificadores
de TV que nunca expiram.
Você pode permitir
atualizações para que os
aparelhos sempre estejam
rodando a última versão
AWS IoT Analytics pode ajudar
o time de operações a
identificar falhas baseadas em
um histórico de informações
armazenadas
AWS IoT Greengrass pode
ajudar o cliente a
diagnosticar problemas de
conexão em um aparelho
especifico, mesmo que este
esteja sem conexão com a
internet
Clientes podem
diagnosticar
problemas de
conexão e
resolvê-los por
conta própria
Rede Residencial
Exemplos

Problema
Technicolor é líder em inovação digital para a
empresas de mídia e a indústria de entretenimento
que trabalham com cabos, telecomunicação e
operadores de satélites para trazer experiência de
entretenimento para dentro de casa.
A companhia vê uma oportunidade para provedores
de internet construírem uma ponte entre a nuvem e
tecnologia de borda para introduzir novos serviços
que gerem lucro, enquanto fazem as redes
domésticas mais fáceis de serem acessadas e
gerenciadas
Solução
Technicolor vai usar a AWS para as dispositivos
home gateway, usando os serviços AWS IoT e AWS
IoT Greengrass, integrados com a Alexa,
possibilitando que redes domésticas sejam
configuradas por um simples comando de voz. A
parceria vai possibilitar que provedores de internet
ganhem contato com os desenvolvedores através da
AWS. Melhorando a qualidade dos serviços,
experiência do usuário e controle de custos,
refinando o ambiente de segurança e possibilitando
que o cliente tenha controle da própria informação.
Technicolor

Segurança
Residencial e
Monitoramento

Reconhecimento de
áudio e vídeo
Machine
learning
Supervisão da casa Acelerar o tempo de
resposta
Gerenciamento de
energia
Segurança e Monitoramento Residencial

AWS IoT Greengrass ML
Inference traz o poder do
machine learning para uma
câmera, como a habilidade de
detectar um intruso ou uma
invasão na sua casa.
AWS IoT Greengrass permite
que câmeras de segurança,
trancas de portas e até mesmo
uma luz de jardim continuem
operacionais, mesmo quando
a conexão com a nuvem for
perdida. Também podendo
tomar decisões localmente,
diminuendo os custos.
Amazon FreeRTOS oferece
segurança, conectividade e
atualização para dispositivos que
funcionam em microcontroladores,
como trancas e campanhias com
câmeras.
AWS IoT Device Management,
AWS IoT Device Defender,
e AWS IoT Analytics
oferecem vários benefícios como
gerenciamento remoto de
aparelhos, monitoramento,
segurança e dados sobre o uso
do aparelho.
IoT Things Graph
Torna fácil a criação de uma
solução de segurança para a sua
casa, com a integração de sensores
de movimento, câmeras, detectores
de fumaça, reconhecimento facial,
tudo funcionando de uma forma
integrada.
Segurança e Monitoramento Residencial
Exemplos

Problema
Hive estava procurando uma forma de
acelerar os ciclos de desenvolvimento do seu
novo aparelho baseado em
microcontroladores, o Hive Leak Sensor.
Solução
Comparada com as soluções locais de
firmware que a Hive usava nos seus sensores
antigos, Amazon FreeRTOS tornou possível
acelerar o time-to-market e ao mesmo
tempo diminuir signifcativamente os custos
para conectar ao AWS IoT services.
“Amazon FreeRTOS é um animador avanço
para o nosso negócio e os nossos clientes. O
time de desenvolvedores agora pode focar
sua energia na aplicação, não no setup do
hardware ou segurança. Ao invés disso, eles
escolhem a placa, o chip e os conectam no
AWS IoT services. ”
Hive

O Alexa Skills Kit (ASK) torna possível você ensinar a Alexa novas
habilidades
Contém a documentação, ferramentas e exemplos de códigos necessários
para construir as skills da Alexa
https://developer.amazon.com/ask
Alexa Skills Kit

Personalizada
Smart home
Flash briefing
Vídeo
Lista
Para construir experiências únicas em jogos e apps
Para criar conteúdos de flash briefing
Para oferecer conteúdos com vídeo
Para usar as ferramentas de gestão de listas
Para gerenciamento de aparelhos de casas conectadas
Tipos de Skills da Alexa

Diretiva
Áudio
Cartões
Reconhecimento de linguagem
Machine learning
Compreensão de linguagem natural
Texto para a fala
Evento
Skill
Service
Alexa Skills Kit
Alexa Skills Kit

Exemplos de interfaces para casas conectadas
Interface Capacidade
Alexa.Discovery Descobrir e descrever endpoints
Alexa.PowerController Ligar e desligar
Alexa.PercentageController Define uma porcentagem
(Porcentagem, intensidade, velocidade, e mais)
Alexa.ColorController Muda a cor
(Tonalidade, saturação, brilho)
Alexa.PlaybackController Controle de playback
(Tocar, pausar, retroceder e mais)
Alexa.ThermostatController Define uma temperatura ou um intervalo

Arquitetura de nuvem para endpoint

Alexa Cloud
Endpoint em Nuvem
Smart Home
Skill Service Eventos
Alexa Event Gateway
Login com Amazon
AWS
Lambda
Internet
Smart Home Skill API
Endpoints
Rede Residencial
Aplicações Alexa & Dispositivos
Vínculo com Conta / OAuth
Atualizações de Estado Proativas
Respostas Assíncronas
Diretivas

Alexa Cloud
API Gateway
Smart Home
Skill Service
Diretivas
Eventos
Alexa Event Gateway
Login
com
Amazon
AWS
Lambda
Rede Residencial
Internet
Vínculo com Conta / OAuth
Atualizações de Estado Proativas
Respostas Assíncronas
Smart Home Skill API
Aplicações Alexa & DispositivosEndpoints
AWS IoTDynamoDB
API Service
Lambda

Skill Personalizado da Alexa Skill Alexa Smart Home Alexa Voice Service (AVS)
• AWS Cloud
• Cliente define os comandos
• AWS Lambda (recomendado)
ou web service
• Vínculo com conta opcional
• Dispositivos existentes
(“brownfield”)
• AWS Cloud
• Alexa define os comandos
• Necessário uso do Lambda
• Vínculo com conta necessário
• Dispositivos existentes
(“brownfield”)
• Desenvolva um dispositivo
habilitado para voz
• É necessário hardware
(microfone e caixa de som)
• Precisa do SDK AVS para
dispositivos (AVS Device SDK)
• Aparelhos novos (“greenfield”)
Por onde eu começo?

TecSUS
IoT e Medidores Inteligentes
Diogo Branquinho
Diretor Técnico & Sócio Fundador
TecSUS S.A.
S V C 2 0 6

Desafios em medidores inteligentes
Água Energia Gases
Temperaturas Ambiental
• Leituras e controle dos medidores
• Demanda de cloud sazonal
• Telemetria horária
• Picos de recepção e processamento
• Picos de análise e armazenamento
• Segurança dos medidores
• Suspensão Segura de fornecimento
• Autenticidade e Confidencialidade
• Segurança na escala

Redes de Medidores Sem Fio
• Redes híbridas
• Topologias Mesh, Star e Tree
• Saída para internet
• Única ou por gateways (500 nós)
• Autenticação de nós e gateways
• Sockets
• Não escaláveis
• HTTPs
• Síncrono, unidirecional e “pesado”
• CoAP
• Sem brokers de mercado

Solução Arquitetural
gateway
certificado
rede
medidores
Utilidades (água, energia,
gás)
AWS IoT
Service
AWS IoT
Política
Logging
DynamoDB
Write-Only
Tópicos
IoT
Regra
AWS Elastic
Beanstalk
Data analysis
and processing
Dashboard
AWS Elastic
Beanstalk
REST Services
Echo
Lambda
Ask-Flask
Alexa Voice
Service - Skill
FOG Computing
CLOUD Computing
mqtt package (data/control)
data
REST json voice
App

Oportunidades de novos negócios
Alexa, quanto é a minha conta
até o momento?
Alexa, verifique se existem
vazamentos?
Alexa, feche o registro
de água!

Cada gota conta
Cozinhar e beber representam
apenas 4% do uso da nossa água
33% auto clismos
33% ducha/banho
20% máquina de lavar roupa
10% outros usos

Lembre-se
• Consumidor de IoT tem diversas
demandas
• Interoperabilidade e suporte a
terceiros importam
• Assistentes de voz é muito
importante – Alexa!
• Se preocupe menos usando o AWS
IoT
• Use outros serviços serverless da
AWS, para ter um custo menor e
uma infraestrutura escalável

Smart Home Portal
https://alexa.design/smarthome
https://aws.amazon.com/iot/solutions/connected-home/
Código Smart Home
https://github.com/alexa/alexa-smarthome
Developer Slack Channel
https://alexasmarthome.slack.com
Invite Link: https://alexa.design/smarthome-invite-slack
AWS IoT como Provedor de Credenciais
https://amzn.to/2IXl58C
Amazon Kinesis Video Streams
https://aws.amazon.com/kinesis/video-streams/
Recursos

Muito obrigado !
David Reis
dreis@amazon

IntegraçõesCasa Nuvem AWS
Lámpada
IoT
FechaduraI
oT
Sistema de
Segurança
Termostato
IoT
Usuário de Celular
AWS IoT
Função
Lambda
Aplicações
Internas
Amazon
S3
Amazon
DynamoDB
Amazon
Athena
Amazon
Rekognition
Amazon API
Gateway
Amazon ES
MQTT
IoT thing
camera
Amazon Kinesis
Amazon
Kinesis Video
Streams
Amazon
Pinpoint
Amazon
Redshift
Amazon Kinesis Video Streams e ML/AI
Analytics, ML
Banco de dados
Computação
Comcast
Consumers
AWS Console
Administrador
API de 3os
Rest API
AWS IoT
Greengrass
Amazon
SageMaker
temporary
security
credential
AWS IoT, Kinesis,
AWS Lambda
IoT Shadow
SMS | APNS | GCM
Amazon
Cognito
IAM
Lambda
function
Alertas
Armazen
amento
Arquitetura de Exemplo
Segurança&Monitoramento Residencial

Architecture Sample Slide
HomeAutomation—DeviceStatefrom Alexato Device
Directive
Request
from Skill
Alexa
Change
Report
Retrieve Alexa
Access Token
IoT Rule
Cognito User Pool
custom
Register User
and create IoT Policy
Update
Reported
Shadow State
Reportable
Properties Cache
Update Alexa
with new
State Report
API Gateway
Regional Endpoint
Update Wanted State
Publish
Command
to Alexa
Device
Publish State
Change to
AWS IoT
Real-time updates
to Mobile Application
Update
Properties
in Cache
Check for
online status
Mobile IoT Policy User/Device
Pairing Table
Alexa Services
AlexaAPIsAlexa

Voice Enabled Smart Home Device
AVS Management Cloud Message Handling
Directive Handling Event Handling
Credential Management Local Device Control
Architecture Sample Slide
HomeAutomation—OverallConceptualModel
Smart
Home/Custom
Skill Lambda
Alexa acquires access token for Lambda Invocation
Partner invokes services to act upon
directives received by their Lambda
Partner calls Alexa APIs to report events
Partner acquires token to access Alexa APIs
(Voice enabled only)
Device and Alexa
communicate directives
and events over a persisted
HTTP/2 connection for
interactions initiated
by voice on device
(Voice enabled only) Device acquires access token for
interacting with Alexa services over HTTP/2 connection
Device sends
events and state
of interest to cloud
Cloud sends
commands to act upon
directives to devices
Partner CloudAlexa Services
Customer
Outbound
Device
Messaging
Device State
Inbound
Device
Messaging
Device
Registry
& Search
Customer
Profile
Event
Handling
Directive
Handling
Customer
Credential
Store
Device
Telemetry
OTA
Management
Device
Security
Service
API
OAuth2
Provider
AlexaAPIs
Alexa Voice Services Login with Amazon

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