Slides para ensino de Arquitetura de projetos IoT

1. Arquitetura de
projetos IoT
By:Fernando Veiga

2. Palestrante
Who am I ?
Nome: Fernando Veiga
● IoT Solution Architect at 013IS
● IoT Instructor at Samsung Ocean
● Leader Things Hacker Team
● Founder AI Brasil
● Founder Node Red Brasil

3. SUMÁRIO
• Introdução: Conceito e Evolução
• Tecnologias: Devices, Comunicação e Dados
• Soluções: Smarts Solutions
• Desafios
• Conclusões

4. Introdução

5. INTRODUÇÃO
• Evolução dos Sistemas Embarcados
o 95% das CPU são para sistemas embarcados (IDC)
• Evolução da Internet
o 98 milhões de usuários no Brasil
o 3,2 bilhões no mundo
• Evolução da Computação Ubíqua e Pervasiva
o Computadores em todos os lugares
o Computadores imersos nos ambientes
o Conforto, Segurança e Agilidade na interação com mundo

6. O QUE É IOT?
• IoT = Conceito de qualquer coisa na Internet
• Um mundo todo conectado
• Ampliação das informações que podem ser obtidas
• Ampliação das ações que podemos tomar

7. Benefícios
• Maior interatividade com o ambientes
• Agilidade em tarefas
• Qualidade de vida
• Monitoramento de situações em tempo real
• Capacidade de ação preventiva
• Rápida tomada de decisão

8. Investimentos

9. ECONOMICS (Equity News, 2016)

10. A Ideia

11. Problemática

12. Problemática
• Quais dados eu preciso captar ?
• Quais sensores devo utilizar ?
• Onde terei maior necessidade de processamento ?
• Qual device será mais funcional ?
• Qual banco de dados devo usar ?
• Qual rede de comunicação devo utilizar ?
• Quais as redundâncias devo ter ?

13. Arquitetura

14. Arquitetura comum para IoT(Taivalsaari et al, 2015)

15. Tecnologias

16. INTERFACING THE WORLD

17. INTERFACING THE WORLD

18. DEVICES
• Primeiro Processamento.
• Portas de I/O

19. Gateway

20. Comunicação

21. COMUNICAÇÃO
• Internet

22. COMUNICAÇÃO
• TX/RX de dados

23. Exemplo: ZigBee
• Tecnologia com infra Multi-hop
o Rede auto-organizável
o Baixo consumo de energia
o Baixo alcance
o Baixa taxa de dados: ~ 250 kbps
o Muito usado em redes de sensores sem fio
• Pequenos sensores, operados por baterias

24. Exemplo: SIGFOX
• Tecnologia de rede dedicada para IoT
o Sistema celular em banda ultra-estreita (UNB) na
faixa ISM
o Low-power: 1/1000 do consumo de sistemas de
telefonia
o Cobertura: Até 1000 km entre antenas
o Poucos dados: 12 bytes por mensagens,
transmitidas 140 vezes por dia
• Foco:
o Simplicidade: Sem configuração, requisição de
conexão ou sinalização
o Autonomia: Baixo consumo de energia, permite
anos de operação com uma carga de bateria
o Poucos dados: Não se adequa a multimídia, e
sim pequenas mensagens.

25. COMUNICAÇÃO
• Disponibilizando dados
• MQTT: Protocolo
Publish/Subscribe
o Message Queue Telemetry
Transport
o Padrão ISO
o Organiza comunicação em
tópicos
• ex. /ocean/aluno1/lum
o TX: Publish
o RX: Subscribe

26. Cloud

27. Cloud

28. Big Data

29. COMPARTILHANDO

30. Node-red
• Ambiente de
desenvolvimento
baseado em blocos
com acesso WEB.
• Low-code
• Foco na lógica
• Baseado em
Javascript
• Permite instalação de
novos módulos

31. VISUALIZANDO: DASHBOARD

32. Prototipação x Produtização
• Prototipação
o Objetiva validação
o Desenvolvimento rápido
o Artesanal
o Alterações flexíveis
o Demonstração
• Produtização
o Objetiva produção
o Projeto cuidadoso
o Aspectos econômicos e de
escala
o Processo industrial
o Acabamento
o Comercialização

33. SOLUÇÕES

34. SOLUÇÕES

35. Exemplo: Samsung SmartThings
• Home Monitoring Kit
o Possui Hub que conecta com
cameras, sensores, trancas,
lâmpadas etc.
o Sensores de presença, vazamento,
abertura de postas/janelas
o Tomada adaptadora para
controle de eletrônicos
o Extensível a outros dispositivos de
outros fabricantes
o Comunicação baseada em
ZigBee

36. Exemplo: Assistentes Digitais
• Google Home: Comandos de voz
o Responde perguntas
o Controla áudio/players
o Atende chamadas
o Controla smarthome (Chromecast, Nest and Philips Hue)

37. Exemplo: Assistentes Digitais
• Amazon Echo: Comandos de voz
o Responde perguntas
o Controla áudio/players
o Controla smarthome (WeMo,
Philips Hue, Sony, Samsung
SmartThings, Nest etc.)

38. SOLUÇÕES: Cidades Inteligentes

39. Estudo de Caso: Ecube em Seoul
• Problemas
o Poucas lixeiras
o Lixo espalhado quando cheias
o Baixa taxa de coleta
• Solução:
o Instalação de lixeiras inteligentes
o Monitoramento do volume em tempo real
o Relatórios a cada 1hora para coleta
eficiente
o Otimização de rotas de coleta
• Resultados:
o Redução de 66% no transbordamento
o Redução de 85% no custo de coleta
o Áreas mais limpas

40. Estudo de Caso: Ecube em Seoul
• Tecnologia
o Sensor de ultrassom monitora o nível do lixo
o Comunicação 3G com servidor
o Alimentado por painel solar
o Servidor faz análise preditiva para otimizar coleta

41. SOLUÇÕES: Indústria 4.0

42. DESAFIOS

43. ANALYTICS & COGNITION
• O que fazer com tantos dados??
o Milhares de sensores gerando
dados!
o Em todos os lugares: Pessoas,
Domésticos, Empresas, Indústrias,
Cidades!
o Compartilhados!
• Ex. FiwareLab
o BIG DATA!
o Necessidade de Ferramentas
Computacionais: Data Analytics
e Cognição (IA).

44. Segurança
• Como proteger milhares de
dispositivos?
o Milhares de dispositivos conectados
o Ameaças físicas, de rede e serviço
o Soluções tradicionais: Criptografia,
autenticação etc.
o Algumas aplicações críticas: e-health,
smart homes, e-Government etc.
o Mas como gerenciar muitos dispositivos?
• Planejamento e ferramentas
multinível
• IA para análise de comportamento.
Ex. Artificial intelligence and
machine learning offer new
possibilities for improving IoT security
(Mary Shacklett, ZDNet-2017)

45. Atividade: Ideias de IoT para minha cidade
• Problema?
• Solução?
• Tecnologias?
• Resultados Esperados?
• Sugestões:
o Trânsito/Transporte público
o Poluição
o Rios
o Portos/Transporte de cargas
o Qualidade de Vida
o Meio Ambiente
o etc

46. Conclusões
• IoT é uma tendência tecnológica e econômica.
• Oportunidades para makers!
• Oportunidades para Startups!
• Amplia necessidade de expertises como:
o Hardware
o Software
o Rede
o Data!

47. Comunidades

48. Referências
● Hype Cyce, Gartner Inc., 2015
● IoT Timeline, Kelton Global, Acessado em 2017.
● How the Internet of Things Will Drive the Next Economic Revolution, Equity News, 2016.
● Samsung Artik IoT Platforms, www.artik.io, acessado em 2017.
● 5 Amazing Things come true thanks to the IoT: eHealth Edition, Telefonica Blog, Acesso
em 2017.
● Smart cities - background paper. UK Government Department for Business, Innovation
and Skills, 2013.
● Industry 4.0 - https://en.wikipedia.org/wiki/Industry_4.0, acessado em 2017.
● http://www.zdnet.com/article/artificial-intelligence-and-machine-learning-offer-new-
possibilities-for-improving-iot-security/

49. fernando@013is.com.br
pfveiga7@gmail.com
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