Quando avançamos para o ano 2024, a tecnologia ainda ocupa o centro das atenções como causa da mudança que está ocorrendo nas indústrias, empresas, e até mesmo a nossa existência diária. O mais revolucionário deles é a Internet das Coisas (IoT). Suas redes definem a IoT, mas o que é uma rede IoT, e por que é tão importante? Neste blog, você aprenderá o que são redes IoT, as diversas categorias de usos, e as considerações ao escolher uma rede IoT.
O que é uma rede IoT?
Uma rede IoT é o elemento central da Internet das Coisas e é a conectividade de Dispositivos IoT, sensores, Programas, e sistemas. Mas o que significa uma rede IoT? Em outras palavras, é uma rede que permite que dispositivos IoT façam interface com a Internet ou outros dispositivos para troca de informações. Esta conectividade é a mais crucial em sistemas IoT, pois oferece a integração, funcionalidade, e entrega de informações no momento certo.
As redes IoT são criadas com a ajuda de várias tecnologias de comunicação, como fidelidade sem fio (Wi-fi), Bluetooth, Zigbee, e tecnologia celular. Essas redes são projetadas para atender às especificações dos dispositivos IoT, por exemplo, baixa potência, longo alcance e muitas para muitas topologias.
Como funciona uma rede IoT?
Para entender a funcionalidade das redes IoT, é necessário dividir o processo em quatro componentes principais:
Sensores IoT – Coleta de Dados
Sensores são o núcleo de qualquer rede IoT. Esses sensores adquirem informações do contexto físico, como temperatura, umidade, movimento, ou luz. A informação recolhida por estes sensores é a base das redes IoT e contém a informação necessária para posterior análise e tomada de decisão.
Conectividade IoT – Transmissão de Dados
Uma vez coletados os dados, tem que ser levado para um local central onde será analisado. Esta transmissão é possível pela conectividade, que é através do uso da conectividade IoT como um modo de conectividade. Wi-fi, Bluetooth, e redes celulares são algumas das tecnologias usadas para transferir dados em uma rede IoT. Esta conectividade é essencial para o bom funcionamento dos dispositivos IoT e sua capacidade de comunicação com outros dispositivos e redes.
Processamento IoT – Processamento de Dados
Os dados que foram transmitidos devem então ser submetidos a análise para poder extrair deles informações úteis. A computação IoT refere-se à análise dos dados coletados e ao subsequente processo de tomada de decisão que é feito por meio do uso de software e algoritmos. Esta etapa é importante para converter os dados brutos em informações úteis para automatizar os processos e melhorar as decisões tomadas..
Interface IoT – Envio de dados
Por último, os dados são passados para as interfaces de usuário ou outros sistemas para processamento posterior. Esse pode significar enviar notificações, invocando respostas, ou até mesmo apresentar dados em uma tela. A interface IoT é o elo entre os dados e os usuários, para que possam interagir com o sistema IoT e tomar as decisões corretas.
Por que as redes IoT são importantes?
As redes IoT são essenciais na tecnologia atual pelos seguintes motivos. Primeiro, eles permitem o estabelecimento de links entre dispositivos e sistemas que podem otimizar o fluxo de trabalho, produtividade e processos de tomada de decisão. Por exemplo, em cidades inteligentes, Redes IoT controlam semáforos, sensores, e câmeras para melhorar o fluxo de tráfego e minimizar o congestionamento.
Segundo, As redes IoT permitem monitoramento e controle em tempo real, o que implica que mudanças podem ser feitas e os processos podem ser otimizados. Na saúde, por exemplo, As redes IoT auxiliam no rastreamento da saúde do paciente com o objetivo de adquirir seus dados de saúde periodicamente.
Por último, mas não menos importante, As redes IoT incentivam a inovação através da criação de novos produtos e serviços baseados no uso de dispositivos conectados. Da automação residencial aos usos industriais, As redes IoT são a base das tecnologias futuras.
4 Categorias de redes IoT
IoT é a conexão de milhões de dispositivos, e todos esses milhões de dispositivos usam diferentes tipos de rede para funcionar de maneira ideal. Por exemplo, se o objetivo da aplicação é para monitorar colheitas e pecuária, por exemplo, então o tipo de rede usada é crítico. Aqui está uma olhada nas quatro categorias principais de redes IoT: Uma breve descrição das quatro categorias principais de redes IoT é fornecida abaixo.
Redes Celulares (4G, 5G)
Devido à alta cobertura e taxa de dados, as redes celulares que foram originalmente desenvolvidas para comunicações móveis tornaram-se uma parte essencial da IoT. Os principais recursos incluem:
- Alta largura de banda: As redes celulares têm alto rendimento e são ideais para uso em aplicações como vigilância por vídeo ao vivo e carros autônomos.
- Cobertura generalizada: Estas redes têm uma cobertura muito grande e são adequadas para soluções de cidades inteligentes, como tráfego, logística, como frota e IoT industrial, como equipamentos remotos.
- Baixa latência (especialmente com 5G): A baixa latência do 5G é importante para aplicações onde o tempo é crítico, incluindo telecirurgia, carros autônomos e outras operações essenciais de fabricação.
LPWAN (Rede de área ampla de baixo consumo de energia)
LPWANs são destinados a dispositivos que devem ter bateria de longa duração e uma grande área de cobertura em comparação com a taxa de dados.
- Baixo consumo de energia: Os dispositivos LPWAN têm um consumo de energia muito baixo e a bateria pode durar até anos, isso é adequado nas seguintes aplicações:- Monitoramento ambiental, por exemplo, na agricultura onde sensores de solo são usados, e acompanhamento de bens.
- Conectividade de longo alcance: Algumas das tecnologias LPWAN incluem o LoRaWAN, e Sigfox tem uma gama de até 10 km em áreas rurais, tornando-o adequado para agricultura inteligente e redes de sensores urbanos.
- Implantação econômica: Esta tecnologia é relativamente econômica quando comparada a outras tecnologias; portanto, adequado para aplicações massivas nas quais as taxas de dados são baixas.
Redes locais (LAN) / Redes de área pessoal (FRIGIDEIRA)
As tecnologias LAN e PAN são usadas em um esforço para unir os dispositivos em um curto alcance dentro das residências, escritórios, ou fábricas. Exemplos comuns incluem:
- Wi-fi: Ele fornece uma conexão rápida à Internet para casas inteligentes, incluindo ajuste de temperaturas, câmeras de segurança, e escritórios.
- Bluetooth: Bluetooth é definido pelo baixo consumo de energia e uma pequena área de cobertura de conectividade. Também é aplicado a wearables (rastreadores de fitness) e dispositivos domésticos inteligentes.
- Zigbee: Zigbee é uma solução de baixo consumo de energia usada em automação residencial e indústrias; O Zigbee também oferece suporte a uma rede mesh que permite que os dispositivos se comuniquem e também atuem como retransmissores para outros dispositivos..
Protocolos de malha
As redes mesh estão se tornando cada vez mais populares devido à sua topologia distribuída, o que melhora a confiabilidade e a escalabilidade. Eles apresentam:
- Comunicação Descentralizada: Cada dispositivo (nó) pode encaminhar dados para outros dispositivos e recuperar se um dos nós estiver inativo.
- Escalabilidade: A rede é mais robusta quando mais dispositivos estão conectados, e é apropriado para aplicações como sistemas de iluminação inteligentes e grandes complexos industriais.
- Confiabilidade: As redes mesh não são particularmente sensíveis a pontos únicos de falha, que é uma consideração fundamental para aplicações como edifícios inteligentes e automação industrial.
Amostras de rede IoT: Dispositivos e cenários de uso
Para entender melhor as aplicações das redes IoT, vamos explorar alguns exemplos do mundo real em diferentes ambientes. Agora vamos dar uma olhada em alguns exemplos de redes IoT em diferentes ambientes para ter uma ideia mais clara de seu uso na vida cotidiana.:
Fazenda
No campo da agricultura, As redes IoT são muito úteis na agricultura de precisão. Vários dispositivos instalados na fazenda são usados para monitorar o teor de umidade, temperatura e saúde das culturas na fazenda. Esta informação é retransmitida para um sistema central onde é processada para melhorar a irrigação, fertilização e controle de pragas, aumentando assim o rendimento das colheitas e reduzindo o desperdício de recursos.
Túnel
No monitoramento de túneis, Redes IoT oferecem segurança e gerenciamento de sistemas de transporte em túneis. A condição do ar, temperatura, e a saúde estrutural do edifício são detectadas e transmitidas em tempo real aos centros de controle. Esse torna possível abordar quaisquer preocupações como e quando elas surgirem, por exemplo, ventilação inadequada ou falha estrutural que possa comprometer a vida dos passageiros e trabalhadores.
Hospital
Os hospitais utilizam redes IoT para melhorar a qualidade dos serviços que oferecem e otimizar o seu funcionamento. Vestidos inteligentes, por exemplo, dispositivos de monitoramento de saúde e camas inteligentes, coletar dados sobre os sinais vitais e movimentos do paciente, respectivamente, e esses dados são analisados para identificar quaisquer sinais de complicações de saúde. Este monitoramento em tempo real ajuda na intervenção precoce, e portanto, os pacientes obtêm melhores resultados enquanto a carga sobre a equipe de saúde também é reduzida.
Armazém e Fábrica
Em aplicações industriais, é usado para melhorar a cadeia de suprimentos, armazenar, e procedimentos de fabricação. Por exemplo, Sensores IoT rastreiam a posição e o estado dos objetos em um armazém para facilitar o armazenamento adequado e reduzir danos ou perdas. Em fábricas, Dispositivos IoT são empregados para monitorar a eficiência de diferentes máquinas e antecipar quando elas devem ser reparadas. Por isso, as máquinas ficam offline por menos tempo.
Escritório e local de trabalho
As redes IoT estão revolucionando o ambiente de trabalho contemporâneo através de sistemas de construção inteligentes. Dispositivos inteligentes no escritório, como luzes, ar condicionado, e câmeras de segurança, pode ser gerenciado à distância, usando energia e melhorando a segurança. As redes IoT também ajudam a colaborar integrando dispositivos de escritório como impressoras, projetores, e outros equipamentos em um sistema.
Como selecionar a rede IoT certa
Selecionar a rede IoT certa é muito importante na implantação da IoT. A decisão é tomada com base no custo, a largura de banda disponível, consumo de energia e cobertura. Medir esses parâmetros é importante para garantir que sua rede esteja otimizada e possa atender às suas necessidades.
Considerações de custo
- Custos de configuração inicial: Isso inclui gateways e roteadores, entre outros. Redes LPWAN (por exemplo, LoRaWAN, Sigfox) são baratos para conexões massivas com a menor quantidade de infraestrutura.
- Custos Operacionais: As redes celulares precisam de assinaturas contínuas de dados, que são caros para alta utilização de dados. Por outro lado, redes mesh e LAN/PAN têm custos operacionais relativamente baixos em comparação com outras redes.
- Custos do dispositivo: Dispositivos habilitados para celular geralmente são mais caros do que dispositivos Wi-Fi ou Zigbee, mas este último tem um alcance restrito.
Largura de banda
Combinar suas necessidades de largura de banda com a rede é essencial:
- Aplicativos de alta largura de banda: Para aplicações que envolvem grandes quantidades de dados, como streaming de vídeo, análise em tempo real, celular (4G/5g) ou redes Wi-Fi são apropriadas.
- Aplicativos de baixa largura de banda: Tecnologias LPWAN como LoRaWAN e Sigfox são ideais para aplicações de baixa densidade de dados, como monitoramento ambiental e rastreamento de ativos.
- Considerações sobre latência: Quando se trata de aplicações onde o tempo de resposta é crucial, por exemplo, Carros autônomos, 5G é usado. Redes de latência mais alta, como LPWANs, são adequadas para aplicações que não sejam de tempo real.
Consumo de energia
A eficiência energética é fundamental para dispositivos alimentados por bateria:
- Considerações sobre a vida útil da bateria: As tecnologias LPWAN são desenvolvidas para longa duração da bateria, permitindo que os dispositivos funcionem em áreas remotas. As redes mesh também são econômicas em termos de consumo de energia para aqueles que precisam funcionar continuamente.
- Energia versus. Troca de desempenho: Tecnologias de alta largura de banda, como Wi-Fi e celular, consomem mais energia em comparação com tecnologias de baixo consumo e, portanto, não são adequadas para dispositivos que exigem maior duração da bateria..
- Modos de suspensão e ciclos de trabalho: As redes LPWAN também podem ter protocolos de baixo consumo de energia que são cruciais para dispositivos que enviam dados com moderação..
Cobertura
A área de cobertura necessária influenciará a escolha da rede: A área de cobertura necessária influenciará a escolha da rede:
- Cobertura de área ampla: Para grandes áreas, como cidades inteligentes ou fazendas, há ampla cobertura em redes celulares e LPWAN. É importante notar que os LPWANs são adequados para áreas rurais.
- Cobertura localizada: Para ambientes fechados, como residências ou fábricas, a gama de tecnologias LAN/PAN (por exemplo, Wi-fi, Bluetooth) é o suficiente.
- Cobertura escalável: As redes mesh são úteis para aumentar a cobertura em grandes estruturas ou instalações industriais, uma vez que se expandem com novos dispositivos.
Rede IoT: Vale a pena ou é um problema?
As redes IoT são muito vantajosas, mas também apresentam dificuldades específicas. Por um lado, Redes IoT são úteis na automação, aumentando a produtividade, e fornecendo informações sobre a análise dos dados coletados. Eles podem mudar indústrias, melhorar portfólios de produtos, e estimular o crescimento. No entanto, usar redes IoT nem sempre é fácil e barato, e é necessário considerá-lo em detalhes. Outro desafio é a segurança e a privacidade, uma vez que os dispositivos IoT são propensos a hackers se não estiverem bem protegidos..
Por 2024, não é uma questão de saber se as redes IoT valem a pena ou não, mas como implementá-las da melhor maneira possível e, ao mesmo tempo, como mitigar os riscos associados à implementação de redes IoT.
Takeaways
Em nossa jornada em direção 2024, As redes IoT continuam a ser a estrutura fundamental da tecnologia contemporânea, conectando vários dispositivos, sensores, e sistemas que permitem otimização e desenvolvimento em diversos setores. Redes IoT são úteis em diversos setores, como cuidados de saúde, agricultura, fabricação, cidades inteligentes, etc.. Escolher a rede IoT certa é uma decisão importante e fundamental para o sucesso de qualquer implantação. As redes celulares (4G/5g) fornecem alta largura de banda com baixa latência, enquanto LPWAN é caracterizado por ampla cobertura e baixo consumo de energia dos dispositivos; Tecnologias LAN/PAN como Wi-Fi e Bluetooth são eficientes para cobertura localizada, e redes mesh podem ser ampliadas conforme a necessidade.
A seleção da rede IoT adequada depende dos seguintes fatores: custo da rede, uso de largura de banda, consumo de energia, e a área de cobertura. Estes são essenciais para garantir que a rede esteja bem preparada para as operações atuais, bem como para o crescimento e evolução futuros da rede.. Esses são alguns fatores que devem ser considerados para que a infraestrutura de IoT esteja pronta para suportar o crescimento da organização e suas necessidades dinâmicas., o que torna esta decisão estratégica.
No entanto, a implantação de redes IoT tem suas dificuldades, especialmente em segurança, privacidade, e implantação. Como os dispositivos e redes IoT geralmente estão sob ameaça de criminosos cibernéticos, a segurança deve ser bem implementada. Também, a implementação de vários dispositivos e sistemas em uma única rede pode ser uma tarefa desafiadora e demorada que requer preparação e controle precisos. Mas, se as redes IoT forem planejadas, decidiu, e riscos gerenciados de forma eficaz, então as redes IoT podem ser levadas ao nível ideal para trazer automação, produtividade, e inovação e abrir novas fronteiras de desenvolvimento tecnológico nas indústrias e em sociedade além 2024.
Perguntas frequentes sobre rede IoT
Qual é o fundamento das redes em IoT?
Os fundamentos das redes em IoT são o uso de dispositivos e protocolos de comunicação como Wi-Fi, Bluetooth, e redes celulares para transferir e processar dados.
Qual rede os dispositivos IoT empregam?
Dispositivos IoT podem ser conectados a diferentes redes, como celular, LPWAN, LAN/PAN, e redes mesh, dependendo da necessidade do dispositivo IoT em termos de alcance, consumo de energia, e transferência de dados.
Como as redes IoT garantem a segurança?
Redes IoT implementam várias medidas de segurança, incluindo criptografia, autenticação, e atualizações regulares para proteger dados e dispositivos contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.
Como as redes IoT impactam a vida cotidiana?
As redes IoT melhoram a vida cotidiana, permitindo que dispositivos inteligentes se comuniquem e automatizem tarefas, levando a maior comodidade, eficiência, e melhoria da qualidade de vida em diversas aplicações como automação residencial, assistência médica, e transporte.
Precisamos realmente da Internet para IoT?
Embora os dispositivos IoT precisem da Internet para computação em nuvem e outros serviços, algumas redes IoT podem funcionar independentemente da Internet, usando redes locais ou conexões diretas entre dispositivos.
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