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TIR - Tecnologias Inovadoras de Rede
Internet das Coisas
http://www.boscojr.com/iot/introducao.pdf
Por: João Bosco Teixeira Junior
Sobre esse que vos fala...
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Na academia
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Profissionalmente
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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
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Desenvolvimento e integração
infraestrutura
Soluções
Professor
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Ensino de Disciplinas em graduação e pós.
Certificações
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de
LPIC-3, RHCE, ITILv3 Foudations
em
SL para
Inovação e Criatividade
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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)
O que te limita?
Inovação e Criatividade
Criatividade
Gambiarra
Necessidade
Inovação e Criatividade
Inovação e Criatividade
Criatividade
Conhecimento
Técnico
Necessidade
Inovação
Senso Crítico
Senso Crítico
“Se está na internet então deve ser verdade”
Homer J. Simpson
Ementa
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Histórico
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IOT
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Computação Ubíqua
MEMS
M2M (Machine to Machine)
Arquitetura de IOT
Tecnologias
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Protocolos: RFID, ZigBee, HTTP
Software: REST e CoAP
Hardware: Placas de Prototipação, SBCs e
Sensores e Atuadores
Computação ubíqua
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Mark Wiser (1991)
Computação ubíqua é a “terceira onda” em
computação.
Onda 1: Mainframe
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Onda 2: Desktop (Downsize)
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Várias pessoas, um computador
Uma pessoa, um computador
Onda 3: Computação Ubiqua
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Uma pessoa, muitos computadores
VENDAS/Ano
Computação ubíqua
Fonte: http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/UbiHome.html
Computação ubíqua
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Computação Móvel
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Conectividade Móvel
Computação Pervasiva
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Computador distribuído pelo ambiente de
trabalho (em qualquer lugar);
Interação pode ser inconsciente.
http://www.hardware.com.br/artigos/computacao-ubiqua/
Computação ubíqua
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Mark Wiser
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Os computadores não deveriam ser difíceis de
usar;
Deveriam integrar-se a nosso ambiente de
forma invisível facilitando as tarefas do dia a
dia.
Computação ubíqua
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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:
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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.
Computação ubíqua
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Computação ciente de contexto
Sensores
Aplicação
Ciente de
Contexto
Ambiente
Atuadores
MEMS
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MicroEletroMechanical System
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Tecnologia de Contrução
mecânicos em silício
Partes “móveis” + Eletrônica
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Acelorômetros
Giroscópios
Altímetros
Etc...
de
objetos
MEMS exemplo
Da Telemetria a M2M
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Telemetria
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Comunicação Maquina a Maquina (M2M)
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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
M2M x IOT
IOT – Internet of Things
IOT – Internet of Things
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A “terceira geração” da internet
G1: Computadores
G2: Pessoas (Redes Sociais)
G3: Coisas
IOT – Internet of Things
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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
IOT – Internet of Things
http://www.recognition-systems.com.br/8-iot-gateway.html
IOT – Internet of Things
http://blogs.cisco.com/wp-content/uploads/beecham_research_internet_of_things.jpg
IoT
Object +
Controller, Sensors and Actuators +
Internet
=
Internet of Things
Arquitetura para IoT
Gateway
Coisas
Internet
Arquitetura de IoT
Gateway
Coisas
Controladores
Sensores e
Atuadores
RFID
Zigbee
Bluetooth
Wifi
CoAP
IP/REST
SBC
HTTP/REST
IP
SMS
Internet
Requisitos para
Dispositivos IoT
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Conectado;
Baixo consumo de energia;
Dispositivos unicamente identificáveis;
Imperceptível (pervasivo);
Conectividade 24 x 7:
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Sem fio*
Implantação do IPV6 é mandatório.
Tecnologias e Padrões de Comunicação para
IoT
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Como conectar?
RFID: Identificação por
rádio Frequência
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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.
RFID: Funcionamento
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Tag
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Transponder = Transmissor + Responder
Leitor
RFID: Tags
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Passivas
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São alimentadas pelo campo eletromagnético
gerada pela antena do leitor
Pequeno alcance (5cm - 5m)
Ativas
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Possuem alimentação própria
Maior alcance (50m)
RFID: Usos
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Rastreamento de Pessoas e Animais
Controle de Acesso
Cadeia de Suprimentos
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supply chain
Pagamentos e Documentação
802.15.4
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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
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FFD (Full Function)
RDF (Reduced Func.)
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Não cordena
ZigBee: Introdução
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Conjunto
de
especificações
para
a
comunicação sem-fio entre dispositivos
eletrônicos com enfase em:
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baixa potência de operação;
baixa taxa de transmissão de dados e
baixo custo de implantação.
Implementa camadas acima do IEEE 802.15.4
Objetivo é conectar pequenos dispositivos de
coleta de dados (sensores) e controle
(atuadores) usando sinais de radiofrequência
de livre uso.
ZigBee: Aplicações
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WPAN (Wireless Personal Area Networks)
Redes de Sensores (SCADA)
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SCADA: Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados
Automação industrial e Predial
Monitoramento de Pacientes
Zigbee: Capacidades
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100 metros em campo aberto
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Pode alcançar distâncias maiores usando o
modo malha (mesh)
Criptografia simétrica de 128bits
250kbits/s
Topologia:
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Ponto-a-Ponto, Estrela e Malha
Um nó pode ser:
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Coordenador, Roteador, Fim
Zigbee
6loWPAN
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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
802.15.4.
Fonte:https://www.dresden-elektronik.de/funktechnik/wireless/ieee802154/?L=1
HTTP
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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;
Software
REST
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Representational state transfer
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Uso dos métodos do HTTP para ler e
alterar o estado das “coisas”;
URLs usadas para representar recursos
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Transferência de estado representativo
Substantivos
Métodos http usados para representar
ações
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Verbos
GET /clients/jim HTTP/1.1
Host: www.teste.com
CoAP
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Constrained Application Protocol
Protocolo de aplicação projetado pelo
IETF para rodar em equipamentos de
baixa capacidade (resource-constrained
internet devices).
Hardware
Placas de Prototipação
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Problema: Você precisa fazer um sistema
computacional interagir com o mundo
externo através de sensores e/ou
atuadores.
Solução: Single-board microcontroller
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Arduino: Para uso geral
Lillypad: Para roupas
Lauchpad: Texas Instruments
Modelos de Placa Arduino
Projetos Inovadores com
Arduino
http://en.wikipedia.org/wiki/ArduSat
Placas de Prototipação
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Microcontroladores
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Sistema Computacional on CHIP
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CPU + Memória + portas para I/O
Capacidade computacional Reduzida
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Ex: 20Mhz, 32K flash, 1k RAM
Memória programável em FLASH
Mercado
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Atmega by ATMEL
PIC by Microchip
MSP by Texas
Single Board Computers
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Sistema Computacionais completos e com
maior capacidade de processamento.
SoC – System on Chip
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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.
Single Board Computers
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Mercado SoC
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Dominado pela arquitetura ARM
Intel tem tentado chegar: Quark (400Mhz)
SBCs
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Intel Galileu e Edson
Raspberry (Sem dúvidas a mais usada)
BeagleBone
Cubieboard
Odroid
E outras 30...
Single Board Computers
Transdutor
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Transducer
Sensores e Atuadores
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Sensores: Transforma fenômenos físicos
em grandezas elétricas.
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Sensor de Temperatura, de Luz, Som, Toque,
Humidade, PH, etc...
Atuadores: Transforma grandezas elétricas
em fenômenos físicos
Sensores e Atuadores
Mostrar vídeos
Fonte: http://shop.ciseco.co.uk/ciseco-wireless-introduction/
Sensores e Atuadores
Fonte: http://www.wtec.org/loyola/mems/c1_s1.htm
Sensores
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Analógicos x Digitais
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Sensores
analógicos
entregam
uma
grandeza elétrica proporcional a medida do
fenômeno físico.
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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...
Atuadores
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Atuadores permitem o sistema computacional de
alguma forma interferir no mundo externo.
Os atuadores também pode ser analógicos ou
digitais.
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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.
Qual o Sensor?
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Robo Autonomo
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Soloshot
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http://www.youtube.com/watch?v=GKv7ViSvbRg
http://www.youtube.com/watch?v=MmnL-TwEToo
Ring
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http://logbar.jp/ring/en
FIM
Ideias tem aqui
http://iotcomicbook.org/
Como você faria?