Em que consiste a IoT

Se você recorrer à Wikipedia em busca de uma definição para o termo "Internet das coisas", poderá ver o seguinte:

A Internet das Coisas (IoT) é o conceito de uma rede de computadores de objetos físicos (“coisas”) equipada com tecnologias internas para interagir entre si ou com o ambiente externo, considerando a organização de tais redes como um fenômeno que pode reconstruir processos econômicos e sociais, excluindo a necessidade de participação humana de parte de ações e operações.

Neste artigo, gostaria de considerar os meios pelos quais exatamente as "coisas" podem ser realizadas em nosso mundo e as maneiras pelas quais eles podem interagir uns com os outros ou com o ambiente externo.

Os elementos básicos são divididos em vários tipos: sensores, atuadores e portões.

Sensores

Talvez não faça sentido explicar o significado e o propósito desse tipo de elemento. Não é diferente dos padrões: uma variedade de termômetros, microfones, câmeras e dezenas de outros dispositivos menos comuns. Alguns deles podem ser vistos na imagem do Sensors Starter Kit para Arduino:

Atuadores

Esse tipo de elemento deve afetar o ambiente ou um objeto específico nele. Esse papel pode ser desempenhado por uma ampla variedade de dispositivos: de servos e alto-falantes a travas (é claro, eletrônicas) com luminárias.

Portões

Estes são dispositivos aos quais geralmente é atribuída a lógica de uma análise de superfície das informações provenientes dos sensores conectados a eles. Em certas situações, a análise de dados pode exigir uma pequena quantidade de recursos de computação, portanto, os portões são capazes de tomar algumas decisões por conta própria. Ao tomar tais decisões, eles enviam certos comandos de controle aos atuadores, que, por sua vez, já desempenham suas funções.
Se o processamento das informações for caro, ou essas informações precisarem ser coletadas, os portões a enviarão ao servidor, onde mais trabalho será realizado. É bem provável que microcomputadores (acima) ou microprocessadores (abaixo) sejam usados ​​como portas:





Para construir um sistema de monitoramento, basta usar apenas sensores e algum servidor, que funcionará como um portão. Por exemplo, graças ao sensor de movimento e à “framboesa” condicional, é possível organizar facilmente a contagem do número de pessoas que passam por algum tipo de passagem.

Ao adicionar um atuador na face de um alto-falante a um modelo previamente construído, é possível garantir que a passagem de cada enésima passagem seja ouvida por majestosas fanfares.

Portanto, para complicar o design de uma célula assim, pode demorar bastante tempo. No entanto, em um determinado momento, inevitavelmente, haverá a necessidade de armazenamento a longo prazo das estatísticas coletadas, sua análise, visualização e muito mais. Aqui você precisará de servidores completos nos quais possa delegar essas responsabilidades. Esses servidores juntos formam nuvens, às quais os portões estão conectados.

Transporte

Agora que está mais ou menos claro quais dispositivos são usados ​​para criar a infraestrutura, você pode ver como esses dispositivos interagem entre si. Como você pode ver na primeira imagem, existem 2 grupos condicionais - a nuvem e a periferia.

As células que consistem nos tipos de dispositivos acima, como você pode ver, estão na periferia e usam protocolos de comunicação especiais para comunicação. Os mais comuns são LoRa e ZigBee. Ambas as redes são muito lentas em comparação, por exemplo, com 4G ou 3G, mas também têm suas vantagens.

Um dos principais é a eficiência energética. O fato é que a idéia da Internet das coisas é criar um ambiente de dispositivos que se comuniquem sem intervenção humana. Vale ressaltar que, em alguns casos, não será possível evitar completamente a intervenção humana. Por exemplo, no sistema para contar o número de pessoas que passaram, existe um sensor de movimento. Ele, como qualquer outro dispositivo elétrico, precisa de energia. Conduzir fios com energia para cada um desses sensores (se houver mais de 5 deles e estiverem muito dispersos no espaço) não parece ser uma boa ideia. Assim, eles trabalharão com baterias ou acumuladores. Se o consumo de carga for excessivo, eles precisarão trocar as baterias com bastante frequência. E isso levará ao que a Internet das coisas está tentando evitar - será necessário que alguém substitua essas baterias. Mas se os sensores forem eficientes em termos de energia, basta inserir a bateria e esquecê-la por um ano, dois, cinco, etc.

Outra vantagem dessas redes é sua alta imunidade a ruídos. Cada bit de informação nessas redes é enviado por um sinal de rádio separado, por isso é muito fácil diferenciá-lo do fundo do ruído de transmissão.

Uma pequena comparação entre LoRa e ZigBee

Principais Características Comparativas
Topogy	a estrela	simples e malha
Faixa de frequência (varia de acordo com o país)	2,4 GHz, 868/915 MHz, 433 MHz, 169 MHz	2,4 GHz, 915 MHz, 868 MHz
Nós de rede	estação base hospedeiro	roteador coordenador (um dos roteadores) hospedeiro
Gama em espaço aberto	10 - 15 km	~ 500 m (dependendo da potência do transmissor)
Velocidade	0,3 - 50 kbps	5 - 250 kbps

Mas entre a periferia e a nuvem, bem como dentro da nuvem, eles costumam usar o wi-fi familiar e familiar com redes Ethernet, celular e satélite, etc.

Comparação de diferentes tipos de redes com base na velocidade e alcance

Conclusão

Agora, tendo examinado o dispositivo da Internet das redes de coisas, podemos dizer com certeza que em termos de hardware não há nada misterioso e complicado. Qualquer pessoa que possa comprar componentes razoavelmente baratos hoje e escrever código em algumas linhas pode criar uma rede IoT simples. No entanto, para desenvolver e implementar projetos sérios, como a implementação do conceito de uma casa inteligente ou mesmo uma cidade inteligente, você precisa fazer um esforço enorme. Afinal, para que todos esses dispositivos funcionem juntos, você precisa de uma plataforma que possa controlar todos os processos em andamento.

Além disso, não esqueça que outras tecnologias podem ser usadas nas nuvens da Internet para ajudar a revelar seu potencial em maior medida. Podem ser BigData, BlockChain e redes neurais de aprendizado de máquina. Porém, cada uma das últimas tecnologias listadas é uma vasta área separada das ciências da computação (e não tanto).