Repensando a Internet das Coisas
Rethinking Internet of Things
Síntese de algumas ideias apresentadas no livro [1].
Introdução
O crescimento do número de dispositivos voltados a Internet das Coisas e predominância da comunicação máquina máquina (M2M) vai exigir outro tipo de infraestrutura de rede.
Algumas razões que justificam uma nova estrutura de rede [1] (p. xxv).
- Apesar do IPv6 atender o requisito de endereçamento para os dispositivos para IoT, como sensores e atuadores, a maioria deles têm limitações de processamento, memória e taxas de transmissão para suportar a pilha de protocolos IP.
- A implementação do IP exige conhecimento da rede por parte dos dispositivos, como a definição de endereços MAC para todos os tipos de dispositivos.
- As necessidades de rede dos dispositivos de IoT são completamente diferentes da comunicação da Internet. O tipo de informação trocada entre estes dispositivos envolve dados assimétricos, com mais dados fluindo dos sensores, que o contrário, e, em muitos casos, a perda de uma mensagem ou ruídos não terão consequências catastróficas. Muitos desdes dispositivos vão operar de forma autônoma, independente de ter ou não alguém "escutando" por uma informação.
- Quando há sensoreamento em tempo real e laços estritos de resposta, o controle fim a fim da das arquiteturas de rede tradicionais falham.
- A comunicação par-a-par das redes IP dificultam a riqueza da comunicação entre os dispositivos para IoT. Para estes, somente um modelo como publisher/subscriber pode atender as demandas de escala e de coleta de informações dos sensores e distribuição das mesmas aos interessados nos dados.
Conceito de arquitetura em três camadas para as redes para IoT
- Dispositivos terminais simples;
- Nós propagadores para transportar e rotear as informações coletadas para a Internet;
- Integrador de funções visando análise, controle e interface humana para IoT.
As mensagens coletadas dos dispositivos terminais serão bastante simples, como temperatura medida por um sensor ou o estado de uma válvula, e coletadas continuamente, sendo cada uma individualmente não críticas. As mensagens serão coletadas em algum lugar da rede pelos nós propagadores, onde serão filtradas, empacotadas e encaminhadas para o integrador de funções para serem utilizadas no controle dos sistemas de IoT.
[1](p. 6)
Na Internet das Coisas os dispositivos situados nas bordas da rede serão bastante diversos e limitados em termos de processamento, memória e hardware para suportar interfaces de rede sofisticadas.
Protocolos de redes tradicionais como o TCP/IP foram projetados para trabalhar com transmissão garantida de dados, por meio de reconhecimentos e retransmissões. Estes não são requisitos para os dispositivos da Internet das Coisas, como são múltiplas pequenas mensagens enviadas periodicamente, não faz sentido reenviá-las individualmente, já que a possível perda de uma delas pode não ser catastrófico.
Dispositivos como computadores pessoais e smartfones possuem hardware e sistemas operacionais sofisticados para implementar a pilha de protocolos TCP/IP. Para um dispositivos para IoT seria muito mais interessante uma interface de rede mais simples em termos de hardware e software necessário.
[1] (p. 8)
Na arquitetura proposta para Internet das Coisas, nas bordas da rede estariam os dispositivos sensores e atuadores (lado esquerdo da figura abaixo) transmitindo (ou recebendo) pequenas mensagens de dados até os nós propagadores. Os nós propagadores decidem como empacotarão e encaminharão as mensagens recebidas a outros nós propagadores ou a dispositivos integradores de mais alto nível.
[1] (p. 18)
Devido aos fatores de escala da IoT, nós propagadores devem ser capazes de se alto organizarem e descobrirem outros nós vizinhos, utilizando recursos como as redes sem fio (mesh) ou protocolos de roteamento. Protocolos standards de rede podem ser utilizados, com os nós propagadores fazendo a transição entre diferentes tecnologias de rede (como Bluetooth, ZigBee, Wifi, etc).
[1] (p. 34)
Para interagir com os nós integradores, o modelo publisher/subscriber poderia ser utilizado, com os nós propagadores fazendo o papel de publicadores.
Os integradores de funções fazem a coleta, análise e integração dos dados para decidirem as ações a serem tomadas sobre o sistema de IoT, além de proverem a interface humana do sistema.
Alguns dispositivos podem combinar múltiplas funções de IoT num simples pacote, combinando vários dispositivos terminais e o nó propagador provendo a interconexão com a rede.
[1] (p. 20)
Referências
Evandro.cantu (discussão) 15h01min de 22 de abril de 2020 (-03)
