Paulo Casimiro da Silva1; Danylo Alysson Dias de Aquino2; Thiago Ferreira Alencar3 José
Eugênio dos Santos4; Eduarda Pereira de Sousa5; Adriano Lima Cândido6
Grupo Temático: Gestão, Tecnologia e Inovação.
Resumo:
Este trabalho tem por objetivo analisar protocolos de comunicação MQTT e CoAP para dispositivos IOT que vem se popularizando nos últimos tempos, automatizando serviços e facilitando a vida das pessoas que a utilizam através da integração e combinação de diversos sensores e tecnologias e que utilizem baixo consumo de energia além de uma baixa complexidade em seu uso para a integração do mundo real e virtual. Para o sucesso da pesquisa fora realizada pesquisa de natureza básica do tipo de revisão de literatura. Utilizando os métodos citados fora possível observar as diferenças entre as tecnologias e suas peculiaridades.
Palavras-chave: IoT. Internet das Coisas. Protocolos de comunicação.
Introdução
A internet das coisas (do inglês, Internet of Things IoT), é uma tecnologia que emergiu em várias áreas como sistemas embarcados, microeletrônica, sensoriamento e comunicação. Ela vem ganhando espaço nos últimos tempos, pois a mesma proporciona uma facilidade no dia a dia das pessoas.
De acordo com Emiliano Leite (2017), essa a IoT visa oferecer automação residencial através do acesso remoto via smartphone ou tablet, como por exemplo: acender e apagar luzes, saber o tempo de vida das lâmpadas, abrir e fechar portas e portões, ligar e desligar TV/Ar- Condicionado, receber a lista de mantimentos faltantes na geladeira, receber informações via SMART TV e Vídeos, etc. Para o autor, a IoT visa melhorar a qualidade de vida das pessoas tornando a casa inteligente através da comunicação entre dispositivos e microchips existentes na mesma e fazendo com que as pessoas tenham controle sobre os dispositivos conectados em sua residência.
De acordo com Santos (2016), A IoT pode ser vista como a combinação de diversas tecnologias, as quais são complementares no sentido de viabilizar a integração dos objetos no ambiente físico ao mundo virtual, dentro deste contexto para a comunicação de pessoas com
1 Centro Universitário Vale do Salgado (UNIVS). E-mail: paulocasimiro@gmail.com 2 Centro Universitário Vale do Salgado (UNIVS). E-mail: danyloalyson1@gmail.com 3 Centro Universitário Vale do Salgado (UNIVS). E-mail: thiagoferreira_ico@hotmail.com 4 Centro Universitário Vale do Salgado (UNIVS). E-mail: eugeniopb4@gmail.com 5 Centro Universitário Vale do Salgado (UNIVS). E-mail: eduardasousa@fvs.edu.br
6 Centro Universitário Vale do Salgado (UNIVS); Universidade Federal do Ceará (UFC). E-mail: adriano@fvs.edu.br
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microchips, e aparelhos ser realizada é preciso que exista um tipo de conexão e protocolos de transferência, são essas tecnologias que tornam a comunicação possível. O autor complementa que é importante notar que um dos elementos cruciais para o sucesso da IoT encontra-se na padronização das tecnologias. Isso permitirá que a heterogeneidade de dispositivos conectados à internet cresça, tornando a IoT uma realidade. Também é essencial frisar que nos últimos meses e nos próximos anos serão vivenciados os principais momentos da IoT, no que tange às definições dos blocos básicos de sua construção.
Para Rotta (2017), o padrão de conexão IEEE 802.15.4 define protocolos e regras de
interconexões para comunicação de dados entre dispositivos utilizando baixa taxa de transferência, baixo consumo e baixa complexidade, utilizando radiofrequência de curto alcance. Tendo em vista que a forma a qual a transferência de dados é realizada de um ambiente físico para o ambiente virtual, quais protocolos usados para transferência de dados nesse padrão de conexão?
Objetivos
Geral
Analisar os protocolos utilizados na construção de aplicações de dispositivos IoT.
Específico
Pesquisar e analisar os conceitos de IoT.
Pesquisar e analisar os protocolos de comunicação da IoT. Identificar os protocolos de comunicação dos dispositivos IoT
Metodologia
O presente estudo se define como uma pesquisa de natureza básica, descritiva e do tipo revisão de literatura.
Para Gil (2017), a pesquisa básica se remete apenas à ampliação do conhecimento sem a necessidades de sua aplicação externa de forma imediata, além de resultados posteriores e benefícios.
A pesquisa exploratória possui uma perspectiva de descrever as características de determinada população, assentando familiaridade com o problema em questão, objetivando tornar pesquisas explícitas e/ou melhorar a construção de hipóteses, proporcionando a
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elaboração com finalidade de identificação de possíveis relações entre variáveis de pesquisa, como define Gil, (2017).
Markoni e Lakatos (2017) definem a pesquisa literária como uma pesquisa do qual abrange todas as relações envolvendo finalidade de colocar o pesquisador em contato direto com o que foi escrito, dito, filmado sobre determinados assuntos.
Para a obtenção de referencial teórico foi utilizado de publicações acadêmicas e livros dentre as bases de dados Scholar Google. A pesquisa foi realizada entre os dias 01 e 11 de outubro de 2019, para especificar a seleção de trabalhos utilizou-se das strings de busca: “Protocolos IoT”, “Internet das coisas”, “Protocolos de comunicação”, “Internet of things”, “Protocolos de comunicação”.
Como critérios de inclusão foram utilizados: artigos acadêmicos e livros completos em língua portuguesa e inglesa, tendo suas datas de publicação entre os anos de 2010 e 2019, que eram de livre acesso, além de trabalhos que houvessem citações sobre definições, características da IoT, bem como seus protocolos de comunicação e conceitos. Dentre os critérios de exclusão, foram definidos: artigos em duplicatas, artigos que não corrobora com o objetivo do estudo, artigos pagos e artigos em outras línguas.
Resultados e Discussão
Após análise das bases de dados, foram encontrados 70 artigos relacionados ao tema proposto, que foram publicados em inglês e português com data de publicação entre 2010 e 2019. Ao ser aplicado os critérios de inclusão e exclusão, descritos na seção anterior, foram incluídos 5 artigos. Logo abaixo será explanado a conceituação do tema, além de suas características e utilização.
Os protocolos da camada de aplicação IoT permitem uma melhor interação entre os dados sensoriados pelos dispositivos e a aplicação alvo. Esses protocolos vão de versões similares ao HTTP modificadas para o mundo de objetos, como o CoAP, e protocolos de distribuição de mensagens em modo multicast, como o MQTT (NAIK, 2017).
Mazzer (2015), diz que o MQTT padrão que foi criado pela IBM e pela Eurotech e foi projetado para ser simples, leve e fácil. Suas características levaram à uma aplicação de soluções onde o baixo consumo de bateria é um pré-requisito e onde há pouca largura de banda disponível ou conexão intermitente. Este protocolo de comunicação atua sobre a pilha TCP/IP,
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e que posteriormente fora atualizado para o MQTT-SN para que seja possível o seu uso em redes que não utilizem o padrão TCP/IP.
COSMI e MOTA (2019), complementam que o MQTT-SN implementa seu próprio controle de fluxo e retransmissão, além de possuir algumas características interessantes como a criação de um mecanismo de identificadores de tópicos, onde cada cliente pode pedir ao Broker que gere um número para o tópico. Com isso, ao invés de utilizar o nome do tópico em UTF-8 para a troca de mensagens, é utilizado o identificador.
Mazzer (2015), Tendo em vista as opiniões dos autores citados no que se refere a utilização do protocolo MQTT que suas características são sua arquitetura simple e de fácil acesso além de possuir um baixo consumo de energia, a sua aplicação era limitada a redes que não aderiram ao protocolo TCP/IP e que as empresas responsáveis pelo MQTT vendo essa limitação o atualizaram para o MQTT-SN essa poderia ser utilizada em qualquer tipo de rede, para o seu uso o usuário faz requisição ao Broker e o mesmo responde em forma de tópicos (COSMI; MOTA, 2019).
Bahia (2018), fala que o modelo de interação do CoAP é similar ao cliente/servidor do HTTP, porque em iterações M2M tipicamente, possibilitam a um dispositivo agir simultaneamente como cliente e como servidor. Uma requisição CoAP é enviada pelo cliente solicitando uma ação sobre um recurso (identificado pelo URI) do servidor. O servidor então responde, podendo incluir uma representação do recurso.
Barreto (2017) confirma o autor anterior afirmando que o CoAP oferece suporte a uma comunicação entre aplicações e objetos inteligente seguindo o paradigma requisição ao/resposta. Sua estrutura e baseada no HTTP, facilita a integração com os recursos disponíveis na WEB. Entretanto, diferente do HTTP, o CoAP cumpre alguns requisitos específicos para dispositivos com limitações computacionais, como o baixo overhead na troca de mensagens. Clientes utilizam servidores CoAP para acessar uma lista de inteligente mantida por eles. Cada inteligente seguindo e representado por uma URI, seguindo o formato especificado pelo Constrained RESTful Environments (CoRE).
Parafraseando os autores, o protocolo de comunicação CoAP tem sua estrutura baseada no HTTP, ou seja, a mesma dispõe de recursos para com a WEB, porém o CoAP cumpre alguns requisitos para limitações de dispositivos. para sua utilização o cliente faz uma requisição para
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que o mesmo obtenha uma lista de objetos inteligente para que possa ser utilizado transferindo informações para o objeto através do protocolo.
Conclusões
O presente trabalho objetivou apresentar a utilização de tecnologias para a internet das coisas, bem como foi visto que sua aplicação em casas e empresas vem com o intuito de automatizar serviços para facilitar a vida das pessoas e agilizar processos. Tendo em vista que para a comunicação da IoT com o usuário ser realizada é necessário que o mesmo utilize protocolos para a transferência dos dados.
Portanto, é possível concluir que as tecnologias para transferência de dados MQTT e CoAP são importantes para o desenvolvimento da IoT. Cada protocolo tem sua peculiaridade fazendo com que cada um se destaca mais que o outro em determinados contextos de aplicação entretanto a tecnologia CoAP se destaca pela facilidade de uso para com o usuário levando em consideração que o mesmo tenha algum conhecimento sobre a IOT e suas aplicações no cotidiano. Contudo estipula-se trabalhos futuros em relação a análise detalhada do funcionamento de transferência de dados.
REFERÊNCIAS
BARRETO, Felipe M. et al. CoAP-CTX: Extensão Sensível ao Contexto para Descoberta de Objetos Inteligentes em Internet das Coisas. In: Anais do XXXV Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos. SBC, 2017.
BAHIA, J. G.; CAMPISTA, M. E. M. Um Mecanismo de Comutação de Servidores CoAP para Aumento de Disponibilidade dos Serviços de IoT. In: 17º Workshop em Desempenho de Sistemas Computacionais e de Comunicação (WPerformance 2018). SBC, 2018.
COSMI, A.B.; MOTA, V.F.S. Uma análise dos protocolos de comunicação para a internet das coisas. Departamento de Informática – Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) Vitória – ES – Brasil. 2019.
LEITE, J. R. E.; MARTINS, P.S.; URSINI, E.L. A INTERNET das COISAS (IoT): Tecnologias e Aplicações. Brazilian Technology Symposium. 2017.
GIL, A. C. Como Elaborar Projetos de Pesquisa, 6. ed. São Paulo: Atlas, 2017.
MARCONI, M.A.; LAKATOS, E.M. Fundamentos de Metodologia Científica. 8. ed. São Paulo: Grupo GEN, 2017.
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NAIK, N. Choice of effective messaging protocols for IoT systems: MQTT, CoAP, AMQP and HTTP. In: IEEE International Symposium on Systems Engineering, ISSE 2017 - Proceedings.
ROTTA, G.; CHARÃO, A.; DANTAS, M. Um estudo sobre protocolos de comunicação para ambientes de internet das coisas. In: Anais da XVII Escola Regional de Alto Desempenho
do Estado do Rio Grande do Sul. SBC, 2017.
SANTOS, B. P.; SILVA, L.A.M.; CELES, C.S.F.S.; BORGES NETO, J.B.; PERES, B.S.; VIEIRA, M.A.M.; VIEIRA, L.F.M.; GOUSSEVSKAIA, O.N.; LOUREIRO, A.A.F. Internet das coisas: da teoria à prática. XXXIV Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC 2016)
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