SÉRIE: IoT - Internet das Coisas REPORT: O que falta na internet para as coisas? (9/9) AUTOR: Tiago Barros, Consultor em Sistemas Embarcados e Líder do Grupo de Pesquisa em IoT do CESAR "Existem iniciativas para padronização dos protocolos de IoT, mas no curto-médio prazo diversos padrões de protocolos irão coexistir. Plataformas que implementam alguns desses padrões estão aparecendo e sendo utilizadas para o desenvolvimento de soluções em IoT." Para saber mais sobre o Knot, plataforma aberta de internet das coisas do CESAR, acesse: http://www.slideshare.net/CESAR/knot-knot-network-of-things

1. Existem iniciativas para padronização dos proto-
colos de IoT, mas no curto-médio prazo diversos
padrões de protocolos irão coexistir. Plataformas
que implementam alguns desses padrões estão
aparecendo e sendo utilizadas para o desenvolvi-
mento de soluções em IoT.
A evolução tecnológica, com mais poder de processamento e
comunicação a custos cada vez mais baixos, está habilitando a
conexão de coisas à internet. Pesquisas apontam 25 bilhões de
dispositivos conectados à internet em 2020, movimentando
trilhões de dólares. Grandes empresas estão com iniciativas de IoT
e, em 2015, as principais conferências de tecnologia e inovação
também tinham este assunto como tema. Diante deste cenário,
por que ainda não temos todas as coisas da nossa casa conecta-
das à internet?
Transformar uma coisa em conectada é uma tarefa complexa.
Significa desenvolver hardware com sensores, atuadores e conec-
tividade sem fio e embarcar este hardware em algo físico. Como
há necessidades diversas para comunicação sem fio, em termos
de taxa de transmissão, alcance, consumo de energia e custo, são
usados vários protocolos de comunicação. Depois de embarcar
conectividade é preciso transmitir dados e armazená-los em
nuvem para desenvolver aplicações que vão acessar esses dados
e controlar os dispositivos. Uma solução de Internet das Coisas
envolve diversas áreas da ciência da computação, desde sistemas
embarcados e protocolos de comunicação até cloud computing e
aplicações móveis, passando por big data, análise de dados e
inteligência artificial.
Por causa desta complexidade, existem várias iniciativas para
criar plataformas que facilitem o desenvolvimento de soluções de
IoT e permitam a interoperabilidade das soluções.
Arquiteturas das plataformas para a Internet das Coisas
Dado este contexto, pode-se dizer que as plataformas de IoT vão
passar por três arquiteturas evolutivas:
Arquitetura 1.0
Aqui, os dispositivos não estarão conectados à internet de forma
direta, pois ainda não terão poder de processamento e conectivi-
dade IP suficientemente baratos para serem embarcados em
coisas simples, como uma lâmpada. A estrutura necessária para
colocar IP em todas as coisas (IPv6) também não estará instalada.colocar IP em todas as coisas (IPv6) também não estará instalada.
Figura 1 - Arquitetura 1.0
das à internet?

2. Desta forma, os dispositivos utilizarão uma conectividade sem fio
mais barata e simples. Um elemento intermediário faz a tradução
dessa conectividade simples para o protocolo IP da internet: o
gateway (Figura 1). Eles estarão conectados à internet e gerenci-
arão as coisas em uma rede local mais simples, provendo uma
solução com hardware de baixo custo. A partir daí, os dados
seguirão pela internet até um serviço de armazenamento e análise
de dados em nuvem, onde poderão ser acessados e gerenciados
pelas aplicações.
Arquitetura 2.0
Nesta fase, os dispositivos já possuirão poder de processamento e
conectividade sem fio a um custo mais acessível de forma que
seja possível conectar coisas baratas, como lâmpadas, direta-
mente à internet. Considerando bilhões de coisas conectadas,
cada uma com um IP, será necessário também que a infraestru-
tura de IPv6 esteja instalada.tura de IPv6 esteja instalada.
Figura 2 - Arquitetura 2.0
As coisas estarão conectadas diretamente à internet e seus dados
seguirão para a nuvem (Figura 2). As funcionalidades executadas
pelo gateway da Arquitetura 1.0 agora estarão embutidas nos
dispositivos, que também passam a ser acessados diretamente
pelas aplicações.
Arquitetura 3.0
Com a aplicação da Lei de Moore (evolução do poder de processa-
mento com o mesmo custo), as coisas terão agora poder
computacional para rodar algorítmos complexos de inteligência
artificial. Assim, se tornarão autônomas, acessando dados das
outras coisas e tomando decisões sobre o seu funcionamento
(Figura 3).
Figura 3 - Arquitetura 3.0
Neste cenário de comunicação coisa a coisa, a nuvem ainda vai
possuir as funcionalidades de armazenamento e análise de
dados, mas as decisões serão tomadas localmente pelas
próprias coisas.
O que estamos fazendo no CESAR para a IoT?
No CESAR, estabelecemos um grupo de pesquisa em Internet
das Coisas para promover o conhecimento em IoT interna-
mente, desenvolvendo protótipos para os problemas e as
oportunidades que identificamos. Percebemos que o desen-
volvimento de soluções de IoT é facilitado quando utilizamos
uma plataforma que já habilita o compartilhamento dos dados
das coisas. Entretanto, é possível perceber que o desenvolvi-
mento de uma plataforma de IoT exige grande esforço e
conhecimento bastante diverso.
Diante dos desafios, criamos a KNoT, uma metaplataforma para
a Internet das Coisas que visa preencher o espaço existente
entre as plataformas de hardware e software. O objetivo é
facilitar o desenvolvimento de soluções, provendo uma infraes-
trutura habilitadora de IoT fim a fim. KNoT é open source, e
conecta as principais plataformas open source existentes para
prover uma solução completa de IoT.
Para criar uma solução utilizando KNoT, basta pegar um dos
projetos de hardware disponibilizados e customizá-lo para
conectar à coisa desejada, adicionando os sensores e
atuadores correspondentes. Do ponto de vista de software,
basta carregar o KNoT µOS no dispositivo e implementar
funções que descrevem o uso dos sensores e atuadores.
Depois, é só criar sua aplicação utilizando as bibliotecas KNoT,
que abstraem todos os protocolos de comunicação com o
gateway e com os dispositivos, e permitem ao desenvolvedor da
solução acessar e controlar os dados das coisas.

3. Tiago Barros
Consultor em Sistemas Embarcados e Lider
do Grupo de Pesquisa em IoT do CESAR
tiago.barros@cesar.org.br
No momento, estamos finalizando o desenvolvimento da KNoT e
rodando experimentos de IoT no CESAR com o propósito de
validá-la e promover o conhecimento na área.
Quando, finalmente, tudo estará conectado à internet?
A Internet das Coisas é um grande mercado, com empresas
apostando e desenvolvendo soluções para tentar abocanhar uma
fatia desse bolo. Existem iniciativas para padronização dos proto-
colos de IoT, mas no curto-médio prazo diversos padrões de
protocolos irão coexistir. Plataformas que implementam alguns
desses padrões estão aparecendo e sendo utilizadas para o
desenvolvimento de soluções em IoT. Diante da pulverização de
plataformas e protocolos, as empresas começam um movimento
para compatibilização de forma que as soluções possam se
comunicar entre si. Uma metaplataforma como KNoT é uma
iniciativa que busca esse objetivo.
Existem três principais arquiteturas para Internet das Coisas que
estão sendo implementadas pelas plataformas atuais. Hoje, já
existem dispositivos em cada uma das arquiteturas. Uma
lâmpada sem IP é um exemplo da utilização da Arquitetura 1,
enquanto que uma Smart TV é um exemplo da Arquitetura 2 e um
termostato que aprende como deixar sua casa na temperatura
ideal é um exemplo da Arquitetura 3. De acordo com o seu valor
e seus casos de uso, as coisas serão conectadas à internet
utilizando uma das arquiteturas apresentadas. Então temos que
estar preparados para conectá-las e agregar valor com essa
conectividade, para transformar o mundo em um lugar com mais
segurança, eficiência, igualdade e conforto, pois esses são os
principais valores que as coisas conectadas irão trazer.