TIC em cidades inteligentes

De uma forma geral, uma cidade inteligente usa a TIC para realçar a qualidade e o desempenho dos serviços urbanos, reduzir custos e o consumo de recursos e se envolver mais efetiva e ativamente com os cidadãos(TEKINERDOGAN; ERATA, 2017).

A TIC pode estar presente de várias formas neste tipo de ambiente. Por exemplo, com o barateamento dos equipamentos e disseminação da tecnologia de sensores, o uso da conhecida Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things) tem ajudado a produzir diversas aplicações e soluções interessantes em cidades inteligentes. De forma complementar, a utilização de Computação em Nuvem (Cloud Computing) e Big Data, para prover infraestrutura para as aplicações desenvolvidas e gerenciamento dos dados para tomada de decisões, respectivamente, são de extrema importância para impulsionar esta área, que já se mostra bastante promissora.

O Gartner8 _{já estimava que 2,3 bilhões de coisas conectadas seriam usadas pelas cida-}

des inteligentes em 2017. Um aumento de aproximadamente 42% em relação a 2016. Neste ano, a estimativa é de mais de 3,3 bilhões de coisas conectadas, conforme apresentado na Tabela 2.

Graças aos dados coletados de sensores, cidades inteligentes podem interagir e se envolver com cidadãos e empresas, criando um ambiente colaborativo. Segundo o Gartner, em Cingapura, por exemplo, os sensores em paradas de ônibus podem identificar pessoas

com necessidades diferentes. Os ônibus são anunciados antecipadamente para permitir que as pessoas idosas tenham tempo suficiente para se prepararem para embarcar. Em algumas cidades da Espanha, as bicicletas ou carrinhos destinados à entrega de cartas possuem sensores ambientais que registram a poluição do ar, com os dados carregados em um portal da Web acessível ao público. As empresas, por sua vez, tornam-se mais capacitadas para utilizar os dados do sensor para criar proposta de valor. A Gartner ainda acrescenta que os cidadãos podem contribuir ativamente para o desenvolvimento estratégico de sua cidade. Na verdade, nos dias atuais, as pessoas podem consumir ou prover dados, com os seus smartphones, fazendo papel de sensores enquanto provedoras de dados (crowdsensing).

Em pesquisas recentes, o Gartner também apresenta que a tendência para aplicações e soluções de cidades inteligentes passa pela inovação, aumento da prestação de serviços e criatividade. Os dados inteligentes devem ser integrados com soluções de software contendo múltiplas funcionalidades, mobilidade e colaboração. O cruzamento de serviços, que já se identificava como uma linha de soluções para cidades inteligentes, se torna ainda mais expressiva com essa tendência colaborativa relatada pelo Gartner, o que reforça a iniciativa de ambientes que realizem a integração de sistemas já existentes para proverem mais funcionalidades. Na verdade, não se pode apenas pensar em inteligência em uma cidade analisando dados de sensores, como se estas fossem as únicas fontes de dados para cidades inteligentes. A grande maioria das cidades mantém uma gama de serviços antigos em sistemas de informação que têm um potencial enorme para uma decisão estratégica. Se unir o legado com os sistemas recém-implantados e capilarizados pela cidade, a capacidade de inovação aliada à prestação de serviços e criatividade de novas aplicações, já apontados pelo Gartner como tendência, tornam de fato um diferencial e transformam um cidade digital em uma cidade inteligente.

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Mandala

Segundo (VARGAS; GOTTARDI; BRAGA, 2016), as demais áreas da Engenharia de Soft- ware desenvolvem bem mais rápido que a área de SoS. Em consonância com esta afir- mativa, (NAKAGAWA et al., 2017) cita a falta de preparo que a área de Arquitetura de Software possui para lidar com o dinamismo de um SoS. Da mesma forma, (KOBETSKI; AXELSSON, 2017) e (NETO et al., 2014) relatam, respectivamente, atrasos no avanço do estudo das propriedades não funcionais de um SoS, em especial, na área de segurança, e na área de desenvolvimento orientado a modelo para SoS.

Embora as áreas relatadas acima não façam parte do escopo desta dissertação, tais relatos permitem induzir que a área de SoS, no âmbito da Engenharia de Software, ainda é uma área carente de maiores estudos. Para reforçar ainda mais esta linha de pensamento, (NAKAGAWA et al., 2013) destaca que, apesar da relevância da área, o desenvolvimento de SoS para sistemas intensivos de software não tem sido amplamente investigado no contexto da Engenharia de Software.

Devido a esta escassez de trabalhos na área e às características específicas do SoS, ci- tadas no Capítulo 2, que tornam o trabalho de desenvolvimento um pouco mais complexo que o desenvolvimento de sistemas tradicionais, é bem provável que muitos desenvolvedo- res sintam-se desencorajados em enfrentar esta área ainda pouco explorada. Em função dessa carência, o Mandala vem com o intuito de contribuir um pouco para a evolução da área, visando permitir a integração de sistemas através de um middleware, formando SoS, utilizando diversas tecnologias agregadas e procurando abstrair ao máximo detalhes relacionados às tecnologias utilizadas nos sistemas constituintes.

Este capítulo descreve a estrutura do Mandala, detalhando a sua arquitetura, na Se- ção 3.1, o seu funcionamento, na seção seguinte, e a sua implementação, na 3.3. A sua arquitetura - composta pelos componentes SoS Composer, SoS Manager, SoS Server e Broker - será apresentada em detalhes, com a visão da funcionalidade de cada compo- nente, bem como a forma de comunicação entre eles e o armazenamento dos dados. Do

mesmo modo, detalhes sobre o funcionamento da plataforma e a implementação desses componentes serão apresentados para um melhor entendimento da tecnologia utilizada na sua produção.

3.1

Arquitetura

De uma forma geral, a proposta do Mandala visa minimizar, primordialmente, as dificuldades de fazer com que sistemas desenvolvidos utilizando tecnologias distintas pos- sam interoperar, formando um SoS. Mais que isso, o papel da plataforma é absorver a responsabilidade pelas negociações de comunicação entre os sistemas constituintes, per- mitindo que estes sistemas sejam inseridos ou removidos do SoS, sem necessitarem do conhecimento de quantos e quais sistemas ele necessita se comunicar. A Figura 8 ilustra a arquitetura do Mandala, que é composta por quatro elementos ou componentes princi- pais: SoS Composer, SoS Manager, SoS Server e Broker. Complementam a plataforma, as estruturas de comunicação e de armazenamento dos dados.

Figura 8: Arquitetura do Mandala

Para que fique mais claro o entendimento sobre a arquitetura dos componentes que formam o Mandala, mais detalhes sobre eles serão apresentados nas subseções que seguem.