Hardware de IoT e seu lugar no ecossistema de IoT | 1NCE
A Internet das Coisas facilitou muito a vida dos seres humanos, criando um vasto ecossistema IoT de dispositivos controláveis remotamente. Ao mesmo tempo, o progresso não para e espera-se que o mercado global de IoT cresça para 24,1 bilhões de dispositivos em 2030, gerando US$ 1,5 trilhão em receita anual. A Internet das Coisas torna literalmente tudo ao nosso redor inteligente, alimentando todos os aspectos da vida com dados, algoritmos de IA e redes. Algo simples e complicado ao mesmo tempo, como detectar quando sua máquina de café está ficando sem grãos e fazer um novo pedido ao fornecedor preferido, agora é possível graças à inter-relação das soluções de hardware, software e conectividade sem fio com IoT. Ao analisar a implementação bem-sucedida de qualquer solução de IoT, tudo começa, mas não termina, com o hardware.
O lugar do hardware no ecossistema IoT
A variedade de partes constituintes que formam soluções de IoT completas está crescendo à velocidade da luz, e é essencial dividi-las em camadas separadas. Vamos examinar as cinco principais camadas ou componentes da IoT que giram em torno de dados valiosos extraídos do hardware e entregues à nuvem.
Principais tipos de hardware IoT e principais participantes
Abrangendo um conjunto diversificado de dispositivos, como sensores de umidade, dispositivos eletrônicos vestíveis ou dispositivos básicos como smartphones e módulos separados, o hardware de IoT executa várias funções: inicialização e segurança do sistema, especificações de ações, comunicação e detecção de metas e ações específicas de suporte. Vamos examinar os principais tipos de dispositivos habilitados para IoT:
Os sensores de IoT são um tipo de "pele" na IoT que detecta alterações ambientais e coleta dados. Entre os principais módulos que os compõem estão os módulos de sensoriamento, de energia, de RF e de gerenciamento de energia. Podemos distinguir dois tipos de sensores: ativos (que utilizam sua própria energia para coletar dados em tempo real, como raios X ou GPS); passivos (que utilizam energia externa, como câmeras). Também é importante distinguir entre os sensores de acordo com a sua posição, velocidade, pressão, fluxo, luz e radiação.
Processadores. Os processadores e chipsets, como microcontroladores ou microcomputadores, são o "coração" do sistema de IoT. Esses dispositivos trabalham com os dados brutos coletados pelos sensores e extraem as informações mais valiosas.
O gateway de IoT é um dispositivo (às vezes um programa de software) que conecta a nuvem, os controladores e os nós de sensores à WWW. Dessa forma, todos os dados do dispositivo de IoT passam pelo gateway de IoT para chegar à nuvem.
Os dispositivos eletrônicos vestíveis são usados por milhões de pessoas nos pés, no pescoço, nos braços e em outras partes do corpo. Relógios de pulso, óculos, mochilas e até meias. O hardware de IoT chegou a quase todos os lugares.
Dispositivos básicos. Não vamos ignorar os dispositivos que usamos todos os dias, como telefones celulares, tablets, desktops, controles remotos ou roteadores.
Módulos adicionais de IoT. Hardware que pode transformar dispositivos existentes que não são alimentados com a tecnologia de IoT em dispositivos inteligentes. Uma grande parte do mercado é composta por módulos celulares de IoT, que devem atingir um crescimento de dois dígitos em 2021. Abaixo, você encontra a lista dos principais fornecedores de módulos celulares de IoT disponíveis no mercado.
A Internet das Coisas está em constante desenvolvimento e expansão para novas áreas, com cada vez mais dispositivos sendo conectados a redes de longa distância baseadas em tecnologias celulares ou LPWA.
O número de itens em potencial que podem ser conectados em rede é imprevisível, enquanto o custo da conectividade está diminuindo. As tecnologias LPWA trazem mais oportunidades em áreas como medidores de energia, veículos automotores e edifícios. Aproximadamente 3,3 bilhões de medidores de serviços públicos permitem o faturamento baseado no consumo como base de receita para os setores de eletricidade, gás e água, enquanto mais de 1,4 bilhão de veículos motorizados transportam pessoas e mercadorias globalmente. Centenas de milhões de edifícios oferecem moradia e espaço de trabalho para mais de oito bilhões de pessoas. E esses são mercados grandes, onde as categorias de dispositivos variam ainda mais.
Fonte: Berg Insights
Source: Berg Insights
Qual é a diferença entre hardware de IoT e software de IoT?
O hardware de IoT envolve vários elementos e dispositivos que, juntos, permitem a conectividade, como gateways, sensores, protocolos de comunicação etc. Por outro lado, o software de IoT executa programas e tarefas específicos no hardware, garantindo que todos os dados sejam processados e analisados adequadamente. Para ter uma visão completa, veja abaixo uma comparação entre hardware e software de IoT:
Os dispositivos de IoT se comunicam de várias maneiras por meio de protocolos específicos, dependendo do que são, de quais outros dispositivos e sistemas precisam enviar mensagens e do que exatamente precisam dizer. Não há um único protocolo para rastreá-lo do início ao fim, e a principal diferença está especificamente nessas linguagens, em que a própria conectividade é uma cola entre o dispositivo e a nuvem. A missão unificada de hardware, software e conectividade é fornecer dados do ponto A ao ponto B. 1NCE fornece acesso à rede com cobertura global e dados de 500 megabytes. Usando o software 1NCE OS ou outra plataforma, você pode definir quais dados estão sendo enviados e qual o protocolo utilizado. Neste ponto, aplicativos de inteligência, como o Device Locator ou o Energy Saver, também podem ser usados. Para fornecer dados do dispositivo diretamente para a nuvem, geralmente são usados MQTT e HTTPS, enquanto o sistema operacional 1NCE atua como um tradutor que oferece UDP, CoAP e M2M leve. Ele é adequado para dispositivos restritos e traduz tudo isso em protocolos mais adequados para o mundo da nuvem, por exemplo, HTTP ou HTTPS. Há algumas armadilhas que podem surgir ao usar diferentes tipos de protocolos com NB-IoT, que podem ser encontradas em nosso artigo publicado pela primeira vez pela Embedded Computing Design, intitulado How MQTT on Narrowband-IoT Can Ruin Your Project - Embedded Computing Design.
Que tipo de conectividade pode alimentar seu hardware?
A conectividade da Internet das Coisas é representada por duas categorias: soluções com e sem fio, que são divididas em padrões de conectividade de longo e curto alcance.
Dependendo do negócio, do orçamento, da quantidade de produtos e do consumo de energia, a escolha de uma opção de conectividade de IoT varia. Dessa forma, é melhor fazer uma lista de requisitos da solução oferecida, por exemplo:
Velocidade. Certifique-se de escolher uma rede de conectividade que possa lidar com a quantidade de dados que seus dispositivos enviarão e adquirirão.
Cobertura. A distância entre os dispositivos é importante, portanto, a rede deve oferecer um alcance adequado.
Energia consumida. Bateria ou com fio? Você tem requisitos de largura de banda reduzida? Pese esses fatores e acompanhe as inovações da IoT.
Como reduzir o consumo de energia dos dispositivos de IoT?
A otimização do consumo de energia em dispositivos de IoT não é algo que possa ser feito com um clique. Ela envolve muitas variáveis e processos que intrigam todos os envolvidos, desde os projetistas até as empresas de conectividade de IoT, desde que o objetivo comum de aumentar a confiabilidade do fornecimento e do controle de dados permaneça inalterado. Como o número de dispositivos conectados está crescendo, há uma enorme pressão sobre as redes celulares. Além disso, esses dispositivos requerem baixo consumo de energia, pois geralmente não são conectados à tomada. Aqui estão alguns aspectos de economia de energia que devem ser levados em conta:
Garantia de que o dispositivo seja compatível com o cartão SIM de IoT
O hardware e o software unem-se através da conectividade. Para criar um fluxo de dados suave de sensores, gateways, módulos e chips para a nuvem, é essencial verificar a compatibilidade do dispositivo com uma opção de conexão definida. Isso inclui elementos incorporados e módulos adicionais, bem como as peculiaridades de algumas operadoras em diferentes locais. Outro conselho importante seria levar em conta o formato do cartão SIM, o tipo de dispositivo e o ambiente - se é um veículo, tablet ou GPS, se pode ser aquecido ou não, etc. Com base nas necessidades específicas, você pode optar por Mini-SIM, Micro-SIM, Nano-SIM ou SIM incorporado. Saiba mais sobre a compatibilidade do SIM e diferentes geo nesta Diretriz de cartão SIM para IoT.
Conheça as ferramentas 1NCE projetadas para simplificar o fluxo de dados
1NCE ajuda a conectar-se ao hardware de IoT nas áreas mais difíceis de alcançar, com menor consumo de bateria e maior capacidade de analisar dados sem problemas. Saiba mais sobre as soluções de software da 1NCE que podem ampliar seus negócios.
O Device Authenticator ajuda a autenticar e identificar facilmente os dispositivos em sua nuvem.
O IoT Integrator traz um conjunto de ferramentas de interação de acordo com padrões abertos.
O Device Inspector ajuda a monitorar sua frota de dispositivos remotamente.
O Device Locator fornece informações sobre os dados geográficos do dispositivo sem GPS.
O Energy Saver ajuda a otimizar o consumo de energia de dispositivos alimentados por bateria.
O que está por vir?
A IoT se tornou um setor dinâmico, com hardware, software e conectividade em alta, girando em torno dela. Hoje, estamos mais conectados do que nunca, e isso é apenas o começo da era da IoT. Novas soluções de gerenciamento de dados e conectividade surgirão nos próximos anos, o que significa oportunidades inesgotáveis e, ao mesmo tempo, responsabilidade pela coleta e pelo gerenciamento de dados.