Existem muitas aplicações diferentes no mundo da Internet das Coisas (IoT) que estão chegando ao mercado nos últimos anos, juntamente com novas tecnologias – e nossa função é ajudá-lo a entender alguns dos desafios que desenvolvedores e pessoas de negócios enfrentam para colocar esses aplicativos no mercado.
Antes de tudo, é importante definir que todos os projetos que conectam ‘coisas’ têm três pilares: hardware, software e conectividade. Para entender melhor a importância, veja abaixo os aspectos relacionados a cada um desses tópicos:
1) Hardware – O próprio dispositivo que possui, entre muitos componentes, algumas peças principais para fazer qualquer solução funcionar: sensores, processadores, memória e antenas. As funções desses componentes são coletar dados (sensor), armazená-los localmente (memória) e processá-los para entender os padrões (processador) e finalmente transmiti-los ao servidor para análise posterior.
2) Software – Existem 2 softwares diferentes que podem ser identificados aqui, um dentro do dispositivo (que está analisando os dados coletados e sabendo como e quando transmiti-los), e o outro é o software de gerenciamento, que geralmente está na nuvem, coletando dados de todos os dispositivos que fornecem ferramentas para gerenciar os dados.
3) Conectividade – Essa é a maneira pela qual o dispositivo chega aos servidores da empresa, conectando-se a uma rede e transmitindo dados que foram coletados dos sensores em um aplicativo (Software) que o analisará para fornecer e transformá-lo em informações.
Agora, reconhecendo que esses são os pilares mais importantes para concluir sua solução, vamos nos aprofundar nos desafios enfrentados pelas empresas e startups de todo o mundo que estão procurando conectar coisas. Vamos separá-los em três tópicos:
1) Quantidade de dados coletados e transmitidos
2) Instalação e uso do dispositivo
3) Alcance geográfico da solução
A compreensão desses desafios pode ajudar sua empresa a tomar decisões em direção às melhores opções de conectividade IoT, que estão ligadas às especificidades de seu aplicativo.
1) Quantidade de dados coletados e transmitidos
Existem várias tecnologias para conectar dispositivos e transmitir dados. Escolher o caminho certo é muito importante porque a quantidade de dados enviados e recebidos é crítica, em muitos aspectos. Estamos acostumados a lidar com Gigabytes (GB) de uso de dados em nossos smartphones, mas para aplicativos de IoT que tendem a ser muito diferentes (alguns projetos específicos podem precisar de toneladas de dados). A maioria dos projetos depende de pequenos pacotes de dados, com kilobytes (KB) ou mesmo alguns bytes (B) de dados. Essas pequenas sessões de comunicação acontecem devido a pequenas informações que foram coletadas dos sensores e precisam ser compartilhadas. Ao reduzir o tamanho do pacote, os desenvolvedores também permitem que os dispositivos economizem a bateria quando o projeto exige essas especificações.
Compreender quanta informação será coletada ajuda a entender quantos dados serão transmitidos e, portanto, em qual tecnologia se encaixa na solução em que sua empresa está trabalhando. Reunimos um gráfico que ajuda a analisar os aspectos de cada tecnologia e como eles estão posicionados:
O desafio inicial de definir qual é a melhor tecnologia para o seu projeto, é conhecer e entender um pouco mais sobre cada uma delas.
Em um nível amplo, podemos agrupar tipos de comunicação por taxa de transferência de dados (velocidade) e cobertura de rede (alcance). Veja abaixo um pouco sobre cada tipo e características de rede:
1.1) Wi-Fi como rede local (LAN)
A necessidade de velocidades mais altas de transferência de dados tende a usar o Wi-Fi como seu modo de comunicação. Pensando nas aplicações de IoT, essa tecnologia consome muita energia, mas oferece imensas taxas de transferência de dados, tendo a tecnologia atual (2020) atingindo mais de 200 Mbps. Os tipos de aplicativos que exigiriam essa banda são bastante rígidos para o streaming de vídeo, em alta definição a partir de vários pontos de captura. Outras aplicações para conectar dispositivos em uma área ampla exigiriam uma tecnologia diferente, porque o Wi-Fi é limitado a alguns metros (interno) e as aplicações para estender seu alcance funcionariam apenas como infraestrutura de backbone, não para se conectar a dispositivos pequenos.
1.2) Bluetooth, Zigbee, Z-Wave e outras redes de área pessoal (PAN)
Por outro lado, nem todas as tecnologias de pequeno alcance têm taxas de transferência de dados rápidas, como Bluetooth e Zigbee, por exemplo. Esses protocolos de comunicação são muito amigáveis à bateria, permitindo que os dispositivos permaneçam conectados sem usar muita energia, mas para compensar isso, ele não pode transferir muitas informações sem fio. As novas versões dessa tecnologia permitem que os dispositivos criem redes em malha, o que significa que cada dispositivo pode conversar entre si para encontrar um gateway comum que é o nó da rede para a Internet ou aplicativo aberto. Isso cria vários modelos de negócios e cenários de aplicativos para dispositivos de curto alcance próximos uns dos outros e permitem o uso dessa característica. As velocidades de transferência de dados para essas tecnologias são bastante pequenas nas versões anteriores, variando de 700 Kbps a 2Mbps. O pequeno alcance e tamanho do dispositivo geralmente afeta a capacidade de atingir o desempenho máximo, devido às restrições de bateria e antena, tornando essas tecnologias muito específicas para casos de uso, como Casa Conectadas e alguns Utilitários de Medição.
1.4) LoRa e Sigfox – redes privadas de longa distância e baixa potência (LPWA)
Com uma ampla gama de tecnologias, as redes “Low Power Wide Area” têm uma área de cobertura muito ampla e seus projetos estão relacionados a projetos nos quais os dispositivos têm pouca informação para enviar / comunicar. A maioria das aplicações não requer um fluxo de dados constante ou complexo para monitorar e transmitir dados, como telemetria de utilitários. Outro tópico muito importante é o foco na economia de bateria, pois as aplicações que usam essas tecnologias tendem a ser instalados em áreas remotas ou em locais ‘difíceis de alcançar’ e, portanto, precisam de um processo de instalação muito simples, geralmente usando a bateria para durar. anos para viabilizar projetos.
Redes LPWA privadas como LoRa e Sigfox habilitaram muitos projetos globalmente com dispositivos estacionários, utilitários de monitoramento e outras aplicações similares. As velocidades de comunicação são pequenas por design, pois os protocolos são otimizados para isso, pois a comunicação acontece como “mensagens” entre os dispositivos e o servidor de aplicativos. As tecnologias dessas redes foram construídas de maneira diferente, também mudando de país para país, mas muitas fontes mostram que essas mensagens variam de 12 a 250 bytes cada. Com as restrições desses dispositivos na bateria, as aplicações estáticas tendem a ser mais bem aceitas pela tecnologia. Outras vantagens de tecnologias específicas como essas são a facilidade de implantação e também os preços que tendem a permitir que o plano de negócios seja bem-sucedido com o crescente número de dispositivos que se reportam à rede.
1.3) Redes 2G (GPRS / Edge), 3G (HSPA / HSPA +) e 4G (LTE)
Ao lidar com a necessidade de se comunicar com dispositivos estáticos ou móveis, em áreas continentais, a rede precisa ser capaz de cobrir grandes áreas. O GSM 2G e 3G são boas escolhas, transferindo dados nas taxas de velocidade necessárias para a maioria das aplicações de IoT. O fato de essas redes terem sido desenvolvidas antes da IoT, elas não são otimizadas para pacotes pequenos ou economia de bateria, mas se encaixam em muitos projetos ao longo do ano e são ótimas para a maioria dos projetos. O futuro e a continuação dessas tecnologias são um pouco obscuros, pois eles não tendem a ter mais investimento / expansão; portanto, sua infraestrutura pode desaparecer nos próximos anos e, em alguns casos, até desaparecer, dando espaço para novas e melhores tecnologias especificamente para aplicações de IoT.
1.5) Redes LTE Cat-M1 e NB-IoT – LTE LPWA
A tecnologia LTE foi projetada pensando no “longo prazo”, daí o nome. As aplicações são muito amplos e a penetração de redes em todo o mundo é muito ampla. Ramificado entre os smartphones 4G “comerciais” usados atualmente, CAT-M1 e NB-IoT são variações projetadas especificamente para o mundo da IoT. Eles têm diferenças técnicas entre eles, e a maneira mais fácil de entender, a partir de agora, o CAT-M1 é a versão “Mobile” dessa tecnologia LPWA, permitindo que pacotes muito pequenos, em um modo de economia de energia, sejam enviado para as antenas, mesmo quando em movimento (quando o dispositivo está instalado em um veículo, por exemplo). Por outro lado, a rede NB-IoT (banda estreita) não fornece a “transferência” entre antenas; portanto, aplicações estáticas são preferidas, mas esse compromisso vem com uma vantagem na cobertura, que é bastante aumentada, a muitos quilômetros de distância. cada estação base.
2) Instalação e uso do dispositivo
A maneira como o dispositivo será usado também pode alterar a tecnologia necessária. As aplicações podem variar entre posicionamento estático e dinâmico. Cada projeto tem suas próprias necessidades, portanto as diferenças são:
1) Dispositivos estáticos: aplicativos para monitorar e executar telemetria em ativos, geralmente requerem muito pouca conectividade, mas também tendem a ser usados em locais difíceis de alcançar. Esse cenário tende a ter uma vantagem para as redes GSM e LTE, variando de 2G / 3G, até NB-IoT, que é uma tecnologia mais nova. O pacote de dados pode ser contratado para se adequar ao aplicativo, para que ele se ajuste ao modelo de negócios projetado.
2) Dispositivos dinâmicos: geralmente rastreadores e telemática de veículos estão em movimento e precisam de aspectos tecnológicos específicos que permitem a transferência entre antenas e o fluxo contínuo de dados. A relevância da comunicação geralmente depende de atualizações ao vivo com frequência de transmissão bastante alta, de modo que as opções para esse cenário tornariam aplicativos GSM que podem lidar com taxas de dados mais altas e também ter uma área de cobertura muito ampla, permitindo que os dispositivos se movimentem e permaneçam conectados .
3) Alcance geográfico da solução
Os projetos de IoT podem ser aplicados em bairros pequenos, em um país inteiro ou mesmo além-fronteiras, portanto, o alcance do aplicativo também ajudará a orientar a decisão de qual tecnologia avançar para o aplicativo da sua empresa. Compreendendo as redes de longa distância um pouco melhor agora, você será capaz de entender que qualquer uma dessas tecnologias provavelmente apoiará um projeto com abrangência de um país inteiro. Quando se trata de atravessar fronteiras, apenas as tecnologias GSM / LTE facilitarão a implantação, pois há um padrão para usar a conectividade em diferentes países, usando um protocolo padrão e com pequenas variações que podem ser enfrentadas durante os estágios de desenvolvimento. Se as necessidades globais ou locais podem ser alcançadas usando os cartões SIM, formatos eSIM ou SoftSIM, isso permite que os dispositivos escolham as melhores tecnologias e redes para se conectar, tornando as empresas em todo o mundo com menos problemas para lidar.
Conclusão e Próximos Passos
Depois de aprender mais sobre os conceitos básicos de um aplicativo de IoT, convidamos você a mapear seu projeto e entender se você está tomando a decisão certa sobre qual tecnologia se encaixa melhor. Também é importante entender o roteiro e seus planos futuros, pois muitos projetos se desenvolvem ao longo do tempo e exigem hardware ou software mais robusto, planejando antecipadamente a expansão do que pode ser feito com os dados coletados do “mundo ao nosso redor”, mas também , como esses dados serão transferidos para seus servidores para serem processados.