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Pragmatismo da
Internet das Coisas
em 2023
Prof. MSc. Walter Silvestre Coan
Prof. MSc. Walter Silvestre Coan
walter.coan@gmail.com
1. Mestre em Ciência da Computação pelo
Programa de Pós-Graduação em
informática da PUC-PR
2. Microsoft MVP nas categorias Azure e
Internet das Coisas
3. AWS Authorized Instructor na Ka
Solution
4. Microsoft MCT autorizado no Microsoft
Enterprise Skills Iniciative
5. Arquiteto de soluções em nuvem na CDB
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6. Professor na UNIVILLE
Agenda
1. Pragmatismo
2. Origem da Internet das Coisas
3. Tecnologias de dispositivos
4. Tecnologias de comunicação
5. Tecnologias na nuvem
6. Tecnologias na borda (news)
Fonte: Everett Rogers
Origem da
Internet das
Coisas
~1990 ~1993 2006 2020
ARPANET
Google App
Engine
Mark Weiser –
Computação
ubíqua/pervasiva
• Smart Spaces
• Serviços de
descoberta
• Interoperabilidade
• Espaços de tuplas
• Redes de sensores
sem fio
Amazon Dash
Amazon Alexa
ESP8266
Internet Service
Providers –
World Wide Web
Amazon Web
Services AWS
• S3
• SQS
Microsoft Azure
Origem da Internet das Coisas
~1974-1981 2008
1999
Kevin Ashton –
Internet das
Coisas - RFID
2014
2005
Arduino
Movimento DIY
2012
Raspberry Pi
Tecnologias de
dispositivos
Tecnologias de dispositivos
Microcontroladores
● Intel 4004 (~1971)
● Intel 8085 (~1974)
● Texas Instruments TMS1000 (1974)
● Zilog Z-80 (~1976)
● Microchip PIC1650 (~1976)
Tecnologias de dispositivos
Microcontroladores
● ATMEL AVR ATmega8 (~1996)
Arduino (~2005)
● Plataforma de prototipação de
dispositivos
Por Arduino.cc - https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3, CC BY-SA
4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=84499752
Tecnologias de dispositivos
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Microsoft Azure Sphere
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Uma nova categoria de MCU’s chamado
Azure Sphere, produzidos por empresas
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Microsoft, que fornece conectividade, alto
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no hardware.
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Azure Sphere Security Service protege
cada dispositivo e os clientes, detecta
falhas de segurança e responde de
forma proativa.
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OS que combina as melhores práticas da
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  • 1. Pragmatismo da Internet das Coisas em 2023 Prof. MSc. Walter Silvestre Coan
  • 2. Prof. MSc. Walter Silvestre Coan walter.coan@gmail.com 1. Mestre em Ciência da Computação pelo Programa de Pós-Graduação em informática da PUC-PR 2. Microsoft MVP nas categorias Azure e Internet das Coisas 3. AWS Authorized Instructor na Ka Solution 4. Microsoft MCT autorizado no Microsoft Enterprise Skills Iniciative 5. Arquiteto de soluções em nuvem na CDB Data Solutions 6. Professor na UNIVILLE
  • 3. Agenda 1. Pragmatismo 2. Origem da Internet das Coisas 3. Tecnologias de dispositivos 4. Tecnologias de comunicação 5. Tecnologias na nuvem 6. Tecnologias na borda (news)
  • 6. ~1990 ~1993 2006 2020 ARPANET Google App Engine Mark Weiser – Computação ubíqua/pervasiva • Smart Spaces • Serviços de descoberta • Interoperabilidade • Espaços de tuplas • Redes de sensores sem fio Amazon Dash Amazon Alexa ESP8266 Internet Service Providers – World Wide Web Amazon Web Services AWS • S3 • SQS Microsoft Azure Origem da Internet das Coisas ~1974-1981 2008 1999 Kevin Ashton – Internet das Coisas - RFID 2014 2005 Arduino Movimento DIY 2012 Raspberry Pi
  • 8. Tecnologias de dispositivos Microcontroladores ● Intel 4004 (~1971) ● Intel 8085 (~1974) ● Texas Instruments TMS1000 (1974) ● Zilog Z-80 (~1976) ● Microchip PIC1650 (~1976)
  • 9. Tecnologias de dispositivos Microcontroladores ● ATMEL AVR ATmega8 (~1996) Arduino (~2005) ● Plataforma de prototipação de dispositivos Por Arduino.cc - https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=84499752
  • 11. Tecnologias de dispositivos Single-board computer ● Dyna-micro Intel C8080A (~1976) ● Raspberry Pi Model B (2012)
  • 12. Tecnologias de dispositivos Microsoft Azure Sphere Secured MCUs Uma nova categoria de MCU’s chamado Azure Sphere, produzidos por empresas parceiras, com tecnologia de segurança da Microsoft, que fornece conectividade, alto desempenho e características de segurança no hardware. Cloud Security Azure Sphere Security Service protege cada dispositivo e os clientes, detecta falhas de segurança e responde de forma proativa. Secured OS Sistema operacional seguro Azure Sphere OS que combina as melhores práticas da Microsoft e da comunidade Open Source, criando uma plataforma confiável para uma nova experiência em IoT.
  • 13. Tecnologias de dispositivos Microsoft Azure Sphere Seeed Studio MT3620 AVNET MT3620
  • 14. Tecnologias de dispositivos Microsoft Azure Sphere Hackster Impact Prize 2019: Air Quality Control in Schools
  • 16. Tecnologias de comunicação Camada física ● Redes Ethernet ● Redes móveis (3G/4G/5G…)
  • 17. Tecnologias de comunicação Camada física (LPWA – Low Power Wide Area network) ● LTE-M – Long-Term Evolution Machine Type Communication (~2016) ○ Banda: 1.4MHz a 5 MHz ○ Downlink: ~4Mbit/s a ~10Mbit/s ○ Uplink: ~1Mbit/s a ~7Mbit/s
  • 18. Tecnologias de comunicação Camada física (LPWA – Low Power Wide Area network) ● NB-IoT Narrowband Internet of Things (~2016) ○ Banda: 180kHz ○ Downlink: ~26kbit/s a ~127kbit/s ○ Uplink: ~66kbit/s a ~159kbit/s
  • 19. Tecnologias de comunicação Camada física (LPWA – Low Power Wide Area network) ● Sigfox (~2010) ○ Adquirida pela unabiz (~2022) ○ Banda: RC2 ~902MHz a 905 MHz Hackster.io: Open Source Breakout Board Sigfox to Send Data to Azure IoT
  • 20. Tecnologias de comunicação Camada física (LPWA – Low Power Wide Area network) ● Lora Long Range (~2014) ○ Tecnologia de comunicação física por rádio ● LoRaWAN Long Range Wide Area Network (~2015) ○ Banda: US915 ~902MHz-~928MHz
  • 21. Tecnologias de comunicação Camada física (LPWA – Low Power Wide Area network) ● 6LoWPAN ● Weightless ● DASH7 ● MulteFire ● IEEE 802.11ah ● ...
  • 22. Tecnologias de comunicação Protocolos ● HTTP (~1991) ○ APIs REST ○ Simplicidade de implementação ○ Suporte HTTPS ○ Overhead
  • 23. Tecnologias de comunicação Protocolos ● AMQP Advanced Message Queuing Protocol (~2003) ○ Point-to-Point ○ Queue ○ Publish – Subscribe
  • 24. Tecnologias de comunicação Protocolos ● MQTT MQ Telemetry Transport (~1999) ○ Publish – Subscribe ○ Controle de QoS ■ At most once ■ Al least one ■ Exactly one
  • 26. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Hub ○ Dispositivos ■ Registro, autenticação mensagens, comandos ○ Dispositivos de Borda ■ Registro, autenticação mensagens, comandos, deploy de aplicações, gateway ○ Atualização de software OTA IOT Hub https mqtt amqp websocket Microsoft Azure Grupo de Recurso Dispositivo(s)
  • 27. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Hub ○ Roteamento de mensagens ■ CosmosDB, Event Hubs, Service Bus (queue/topic), Storage Account ■ Enriquecimento de mensagens ○ Networking ○ Certificados ○ Microsoft Defender for IoT ○ Monitoramento IOT Hub https mqtt amqp websocket Microsoft Azure Grupo de Recurso Dispositivo(s)
  • 28. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Hub
  • 29. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure DPS Device Provisioning Service ○ Registro automático de dispositivos ○ Autenticação ○ Vínculo com o IoT Hub ■ Grupos de registro com políticas de distribuição ○ Networking ○ Monitoramento IoT Hub registro https mqtt amqp websocket Microsoft Azure Grupo de Recurso Dispositivo(s) DPS
  • 30. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure Event Grid Namespaces ○ Registro automático de dispositivos ○ Suporte completo MQTT v3.1.1 e v5 mqtt Microsoft Azure Grupo de Recurso Dispositivo(s) Event Grid Namespace Event Grid Topic Event Grid Subscription Storage Account Queue
  • 31. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Central Comandos Exportação Ativaralertas IoT Hub DPS SQL DB Cosmos DB Stream Analytics Data Explorer Alta Disponibilidade Elasticidade Recuperação de Desastres Construído sobre um conjunto de serviços PaaS com suporte a multi-tenant Gerenciamento de Dispositivos Visualização e análise de dados Segurança dos dados e serviços IoT Central Camada de Negócio Consulta Para armazenamento e análise Para automação de processos de negócio Para consulta de dados posterior Conexão Dispositivos Dispositivos Gateway Dispositivos
  • 32. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Central
  • 33. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure Digita Twins ○ Representação digital de dispositivos ○ Azure Digital Twin Explorer ○ Linguagem de modelagem ○ Atualização de dados em tempo real Microsoft Azure Grupo de Recurso Azure Sphere IoT Central IOT Hub Azure RTOS Windows for IoT Dispositivo(s) Digital Twins
  • 34. Tecnologias na nuvem Microsoft Azure IoT ● Azure Digita Twins
  • 36. Tecnologias na borda Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Edge ○ Integrado ao Azure IoT Hub ○ Baseado no Mobi-engine ○ Módulos construídos no formato Docker ○ Execução de serviços do Azure na borda com integração com a nuvem
  • 37. Tecnologias na borda Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Edge Hackster.io - Azure IoT Edge Reading Data From PLC - Industrial IoT
  • 38. Tecnologias na borda Microsoft Azure IoT ● Azure IoT Operations (enabled by Azure ARC)