UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSEUFF DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICAES Telefonia Avanada

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE-UFF DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICAÇÕES Telefonia Avançada, Telefonia IP e Internet das Coisas Parte III – Iinternet das coisas 2017

Conceitos de sensores • Melhor exemplo para sensor: cristalino é a lente que dirige a luz para a retina que atua como sensor na faixa de espectro visível (350 a 700 nm) • Fora dessa faixa o sensor não consegue detectar as ondas mas pode ser danificado.

Introdução • Um sensor pode ser definido como um transdutor que altera a sua característica física interna devido a um fenômeno físico externo. Nem sempre um transdutor pode ser um sensor • Um sensor é um dispositivo físico ou órgão biológico que detecta, ou sente, um sinal ou uma determinada condição do mundo físico ou de compostos químicos. Sensor de Presença com Fotocélula : energia luminosa em energia elétrica Microfone - 1876

SENSORES APLICADOS A NEGÓCIOS • Controle e segurança: pessoas, carros, cargas, varejo. . • Salvaguardar Farmacológicos: falsificações de remédios. . . • Acelerar Inspeções : de semanas para horas ou minutos • Fazendeiros: controle da cadeia logística. . . http: //www. verdadegospel. com/ • Logística : - controle de containeres, temperatura. . . • Detecção de incêndios florestais: detecção em minutos • Agricultura: controle de chuvas, temperatura, umidade • Eventos: pulseiras com RFi. D para mobilidade humana • Identificação Bovina: Sistema de Identificação Animal • Aplicações inteligente: Smart grid e Smart Cities • Controle de consumo de bebidas: pulseiras com RFID

ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES • Analógicos ü Um sensor analógico é capaz de medir qualquer quantum de variação • digitais (discretos) ü Um sensor digital vai ter uma "resolução". Ele vai ter uma capacidade limitada pela resolução de medir intervalos de temperatura. Suponha que um sensor tem resolução de 0, 01 grau, isso significa que uma temperatura de 27, 019239 vai ser medida por esse sensor ou como 27, 01 ou como 27, 02 , introduzindo um erro na medida, o que não é possível verificar no analógico.

ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES • Precisão X Exatidão ü Precisão - é definida quando o maior valor de erro que um instrumento possa ter ao longo de sua faixa de medição (Ideal: mesma medida, mesma saída). Exato, não preciso Exato, preciso ü Exatidão - dada uma determinada grandeza física a ser medida, a exatidão é a diferença absoluta entre o valor do sinal de saída entregue pelo sensor e o valor do sinal ideal que o sensor deveria fornecer para esse determinado valor de grandeza física. (mais próximo de um padrão primário) Não exato, não preciso Preciso, não exato

ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES • Linearidade ü É aplicada para sensores analógicos, representado pelos sinais de saída, no caso ideal, para variações iguais da grandeza física, obtém-se variações iguais do sinal entregue, que no caso é uma reta e na prática ocorre uma curva não linear ü Uma forma de determinar quão grave é essa não-linearidade é medir o máximo erro do sinal de saída dividido pela faixa de valores possíveis. Essa relação pode ser expressa em termos percentuais e define-se como linearidade. (temperatura, vibração, nível de ruído acústico e umidade)

ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES • Velocidade de Resposta ü Trata-se da velocidade com que a medida fornecida pelo sensor alcança o valor real do processo. • Faixa de resposta ü Define-se como faixa a todos os níveis de amplitude da grandeza física medida nos quais se supõe que o sensor pode operar dentro da precisão especificada. Assim, por exemplo, um sensor de pressão pode ser fabricado para operar de 60 mm. Hg até 300 mm. Hg. ü O tempo de resposta de um sensor quando uma grandeza varia num sentido pode ser diferente do que ocorre quando ela varia no sentido oposto. Para um sensor de temperatura o tempo de resposta quando sobre 1 grau pode ser diferente de quando desce 1 grau.

ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES • Alcance ü É a faixa de operação que um sensor pode operar, de acordo com sua precisão. Ex. : Um termômetro pode ter um range de 0 a 100 0 C. • Resolução ü A resolução é o menor incremento do estimulo medido que provoca uma mudança no sinal de saída do sensor. Como por exemplo, um sensor de temperatura que tem uma resolução de 0, 10ºC, portanto o sensor só dará resposta desse sinal em 0, 10ºC, nunca podendo dar uma resposta entre esse valor (menor escala).

ALGUMAS APLICAÇÕES • Mecânico: ü exemplo é um portão automático em que a chave de fim-de-curso desliga o motor quando ele está totalmente aberto ou totalmente fechado • Óptico: ü exemplo, quando o contato físico com o objeto não é possível (como exigem os microswitches) • Indutivos: ü Exemplo, detecção de armas em banco (oscilador/bobina/campo magnético) • Capacitivos: ü Exemplo, medir volume, na detecção do leite em caixa e controle de nível (volume altera a capacitância).

GRAU DE PROTEÇÃO DOS SENSORES • IP (International Protection - IEC 60529) ou Grau de Proteção são medidas aplicadas ao envoltório de um equipamento elétrico, visando: ü A - Proteger as pessoas contra o contato a partes energizadas sem isolamento ; evitar o contato com as partes móveis no interior do envoltório e a entrada de corpos estranhos. ü B - Proteger o equipamento contra a entrada de água em seu interior. Os envoltórios são especificados por uma simbologia que é composta de uma sigla “IP”, seguido de dois dígitos, que classificam o grau de proteção do equipamento elétrico:

COMPONENTES DE UM SISTEMA POR RFID • RFID (Radio Frequency Identification) ou Identificação por Rádio Freqüência ü É composto por um identificador que é o dispositivo de identificação anexado ao item a ser rastreado e um leitor que reconhece a presença e lê as informações contidas no RFi. D

CARACTERÍSTICAS DE SENSORES POR RFID ü Embalagem – botões de PVC, frasco de vidro ü Acoplamento – Meios que o leitor e o identificador se comunicam ü Energia – Passivos: o leitor energiza o identificador e Ativo – bateria energiza o identificador ü Capacidade de armazenamento de informações - de 1 bit (proteção de roubo) até milhares de bits (fabricas) ü Compatibilidade com padrões: ISO 11785 ou EPC Global, entre outros ü Potência de saída dos leitores homologados: máximo de 4 W na emissão da antena.

EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO DE SENSOR POR RFID • Tornozeleira eletrônica ü É composto por um identificador que é o dispositivo de identificação anexado ao item a ser rastreado e um leitor que reconhece a presença e lê as informações contidas no RFi. D ü É definida uma área de circulação, ao sair a tornozeleira emite alarme ü Devem possuir GPS e enviar e receber informações por GPRS e outros. ü O RFID faz a comunicação com o sensor que será responsável por disponibilizar a informação

EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO DE SENSOR POR RFID ü Pulseira Inteligente – duas aplicações http: //veja. abril. com. br/noticia/brasil http: //www. correio 24 horas. com. br/

Introdução INTERNET DAS COISAS OU Machine to Machine (M 2 M): • Forma inteligente de comunicação entre máquinas provendo diversos tipos de serviços em diversos setores sem a necessidade da “intervenção humana”. • Muitos a vem como uma tecnologia tão revolucionária como o computador e a Internet outros estão cautelosos e preferem aguardar para ver qual será o direcionamento da tecnologia. 3

Introdução M 2 M: • É uma natural extensão dos negócios existentes • Capacidade de crescimento explosiva • Questionada como uma bolha • Intel realizou estudo de quanto M 2 M é importante para a industria • O estudo não é abordado mas a frase abaixo resume o estudo: ü“The consumer and embedded sectors are moving towards billions of connected devices enabled by new and richer classes of service”* http: //embeddedm 2 m-solutions. tmcnet. com/topics/embedded-m 2 m-solutions/articles/208513 -intel 4 http: //www. m 2 mevolution. com /

Introdução Motivações Econômicas e Tecnológicas para M 2 M • Internet Móvel prove cobertura nacionalmente ubíqua permitindo mobilidade, banda larga e baixo custo por bit transferido • (2008 e 2010 redução de 52% tarifas IN/BR mas ainda da ordem de 5 vezes mais caras que EU e UE) • Tecnologia é o maior impulsionador, reduzindo os custos dos chips e consumo de energia • Operadoras tradicionais de voz com vastas perdas econômicas: pressão para novos serviços • Solução para esses Hiatos: M 2 M, cloud computing, applications stores. 5

Introdução Elementos essenciais para soluções M 2 M: • Tecnologias 3 G/4 G possuem papel central para o futuro M 2 M • Segurança é uma preocupação primordial para uma rede que conecta bilhões de dispositivos • São desafios para a rede: ü Necessidade de gerenciamento ü Sobrecarga de informações ü Identificação • Necessidade de padronização M 2 M em habilidades plug-n-play • Suporte a um mix de serviços legados e novos serviços e dispositivos • Operação com as diversas tecnologias sem fio. 6

Introdução • Neste artigo são discutidas de três aplicações M 2 M e uma rápida descrição de outras aplicações o que demonstra ao potencial abrangente do mercado M 2 M: ü Smart Grid ü Veículos Telemáticos ü M- Saúde (Saúde móvel) ü Outras aplicações 8

M 2 M: Exemplos representativos do uso Smart Grid • Habilidade para integrar a comunicação com a serviços de energia elétrica, gás e água permitindo automação em monitoração e controle. • Significativas economias no consumo de recursos quando o fornecimento é dinamicamente associado a demanda (produção sob demanda) • Automação da rede de distribuição (inclusive energia positiva) • Medidores inteligentes, permitindo a coleta de informações sobre as aplicações residenciais (item polemico) • Informações coletadas enviadas para servidores M 2 M via: ü Wi-fi ü Home-plug (PLC) ü Zig. Bee ü Redes 3 G/4 G com capacidade de femto 9

M 2 M: Exemplos representativos do uso Telemática Veicular • Principais aplicações: proteção e segurança, informações e navegação, entretenimento e diagnósticos/manutenção • Informação e navegação: serviço similar ao google map search, informações do clima, localização e rotas (1º em crescimento) • Entretenimento: sistemas de áudio e vídeo (2º em crescimento) • Diagnósticos: facilita identificação de falhas/manutenção veicular • As muitas aplicações veiculares M 2 M requerem acesso sem fio: ü Para comunicações internas: baixas taxas de transmissão, pequeno alcance (ex . Zigbee), baixo consumo de energia e baixas taxas de transmissão ü Para comunicações com a Internet: alto alcance, baixa latência, altas taxas via redes 3 G/4 G 10

M 2 M: Exemplos representativos do uso Saúde (M-Saúde) • Nascente mercado com o objetivo de melhorar a qualidade dos pacientes e reduzir os custos • Serviços: • Tele-medicina • Monitoramento remoto de pacientes • Dispositivos médicos gerenciados remotamente • Troca de informações médicas entre hospitais, grupos, laboratórios e farmácias • Coleta de dados de pacientes em ambulâncias utilizando conectividade 4 G • M-Saúde apresenta questões legais considerando a privacidade dos dados. 11

Outras aplicações M 2 M – Aplicações Gerais 12

M 2 M-Conectividade e arquitetura Desenvolvimento de padrões para M 2 M • Muitas normas estão sendo elaboradas para atender as mudanças na arquitetura da interface aérea discutido anterior. • Uma vez que os requisitos e aplicações ainda estão em evolução, a maioria dos padrões estão sendo ativados por fase, onde otimizações adicionais poderão ser incluídas em fases posteriores, conforme o mercado cresce • Por exemplo, na primeira fase, só estão sendo realizados aperfeiçoamentos que necessitam alterações, por exemplo, controle de acesso ao meio (MAC) ativados. • Em fases posteriores, mais modificações importantes nas camadas PHY e MAC são esperadas 19

M 2 M-Conectividade e arquitetura Desenvolvimento de padrões para M 2 M • M 2 M é dependente de muitas tecnologias de vários setores. • As principais organizações de padrões M 2 M são: ü Para arquitetura e interface aérea: 3 GPP, IEEE, ETSI (M 2 M) ü Para aplicações verticais: Telecomunicações Industry Association [TIA], Wi -Fi Alliance , GSM Association (GSMA) ü Para áreas técnicas criticas : Open Mobile Alliance (OMA) responsável pelo gerenciamento de dispositivos • Colaboração entre as organizações de padrões em diferentes indústrias, é portanto, essencial. 20

M 2 M – Panorama sobre Mercado e Tendências até 2020. conexões na America Latina crescem 27. 6% ano. No final de 2013 alcançará 17. 6 milhões de conexões. Brasil representará 56% das conexões no final de 2013 Embora hajam iniciativas governamentais na região, as medidas não irão contribuir para o crescimento do mercado no ano de 2013 2020 = ~ 100 milhões de conexões Fonte: Top trends for Latin American Mobile Market in 2013 22 No mundo (Gartner 2014) = ~ 30 bilhões de conexões

M 2 M – Política governamental. • Governo, mercado e instituições de pesquisa vão contribuir com o fortalecimento do M 2 M - Brasília, 9/10/2014: ü Ministério das Comunicações publicou portaria 1420 - criando a Câmara de Gestão e Acompanhamento do Desenvolvimento de Sistemas M 2 M ü Os objetivos da câmara: acompanhar a evolução e o surgimento de novas aplicações M 2 M e coordenar a cooperação técnica entre prestadoras de serviços de telecomunicações, fabricantes e entidades de pesquisa. ü Além disso, os seus integrantes vão trabalhar na formulação de políticas públicas para o setor. • Composição ü Membros dos ministérios das Comunicações e da Ciência, Tecnologia e Inovação; Anatel; além de representantes da indústria, das prestadoras de serviço em telecomunicações, de instituições de ensino e desenvolvedores de aplicações para o segmento. • Desoneração ü Em maio, foram desoneradas as taxas cobradas sobre dispositivos M 2 M, em 80%. Com o desoneração, a expectativa é que o país salte dos atuais 8 milhões de acessos para 23 milhões, em 2016. 23

Considerações finais • Dois eventos críticos para a visão M 2 M se materializar: ü O desenvolvimento de novas tecnologias. ü Um amplo esforço de padronização. • Áreas de potencial crescimento: ü Energia, Águas, gás, Resíduos, Alimentação (SISBOV), Trânsito, Mobilidade de pessoas (Ex. fluxo no metro), segurança, saúde. . . • São vantagens: ü ü ü • Menor intervenção humana, menor esforço. Melhoria na eficiência operacional. Maior controle e gerenciamento sobre as coisas. Conforto e maior interatividade. Contribuição para redução de custos. Maior exatidão quanto as medidas, métricas. Algumas desvantagens: ü Menor intervenção humana (desumanização dos processos). ü Menos empregos. ü Controle excessivo, estamos preparados? 24

PRODUTOS DE IDENTIFICAÇÃO Modelo de aplicador Brinco auricular R$100, 00 a R$200, 00 (centavos) Leitor (Existe solução acoplada a celular) Mais de R$200, 00 Leitura até 170 Km/hora

Rebanho identificado Fonte: Bras-tag (amarelo: 1ª marcação, marrom: Reposição, branco: importado

Case: Transporte Urbano - Câmeras, Telemetria e Sistema de Informação. 1. 2. 3. 4. 5. Sistemas de imagens (câmeras e gravação) Sistemas de Informação aos usuários e condutor (displays internos, som e fonia) AVL, roteirização, eficiência energética Acesso Internet e filtro de conteúdo Gestão e Operação Operações On Line / Real Time Centro de Operações Empresa de Ônibus/ GPS Ônibus SIM Card DVR 3 G Videovigilancia ERB Controle, Internet e Video Real Time SAE Rede Operadora Server 8 Mbps Rede de Transmissão de dados Descarga Video Off Line Datacenter 8 Mbps Garagem FTP Imagens, Controle e Gestão FTP Imagens, Controle e Gestão FW -Máquinas Virtuais -Server Videovigilância -Server SAE + SQL AP FTP Server Suporte 3 Nível e Aplicações Internet (Tráfego Limpo)

Case Controle de Caixas Eletrônicos e Geladeiras. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Controle de Energia Elétrica – Voltagem. Controle de Porta Aberta. Controle sobre Vandalismo. Controle de Temperatura. Controle de Umidade. Controle sobre Volume baseado em peso. Centro de Operações Bancárias Caixa Eletrônico Controle de Ativos ERB SIM Card Rede Operador a Elemento com portas USB Server Rede de Transmissão de dados 5 Níveis de Controle + 3 G Bares e Restaurantes 8 Mbps ERB 1 Mbps Rede Operadora 8 Mbps Centro de Operaçõe Logística e Segurança Controle de Ativos SIM Card Server Elemento com portas USB 5 Níveis de Controle + 3 G 11

Obrigado.