Introdução à arquitetura do gateway de computação de ponta
A arquitetura de gateway de computação de perifeira é um novo modelo para fornecer armazenamento e um grande número de recursos computacionais em todo o sistema. Esta abordagem aproxima o armazenamento e a computação do dispositivo, melhorando o tempo de resposta e reduzindo a largura de banda. A computação de perifeira envolve todos os tipos de computação na perifeira da rede, fora da nuvem. A computação de perifeira lida com a dinâmica em tempo real gerada por sensores e aplicações em tempo real. A presença de um grande número de dispositivos IoT eleva os requisitos de largura de banda a níveis extremos, resultando em latência. A computação de ponta aproxima os serviços da periferia e melhora a prestação dos mesmos.
1. Fontes de dados/dispositivos
As fontes de dados num ambiente de computação de perifeia podem ser aplicações, sensores, dispositivos e quaisquer dispositivos de captura de dados. Esses dispositivos geram dados provenientes de diferentes fontes. As bases de dados variam consoante a função e a localização. Vários dispositivos de perifeia captam dados e comunicam através de protocolos de IoT para enviar dados para o gateway de borda. Os protocolos utilizados para a transmissão de dados podem ser Ethernet, Bluetooth, Wi-Fi, NFC, ZigBee, etc. Em termos simples, qualquer dispositivo que gere dados será considerado um dispositivo de borda.
2. Gateway de Periferia
O gateway de borda funciona como um nó entre o dispositivo de borda e a rede central. A rede central é composta por dispositivos totalmente funcionais, dotados de capacidades adequadas de pré-processamento de dados. Os gateways de perímetro são utilizados para fornecer interface para transmissões por cabo e por rádio.
3. As várias normas utilizadas são
Z-Wave (Z-Wave): O Z-Wave é utilizado para comunicações ponto a ponto de 30 metros e é especializado em aplicações de transmissão de pequena escala, tais como o controlo de eletrodomésticos. O Z-Wave opera na parte central da banda ISM (cerca de 900 MHz) e permite uma velocidade de transmissão de 40 kbps. O Z-Wave é reconhecido como a melhor opção para a comunicação entre eletrodomésticos.
LTE-A (Long Term Evolution-Advanced): o protocolo de comunicação consiste num conjunto de vários protocolos utilizados para a comunicação e faz parte da arquitetura e da sinalização de máquinas baseadas na IoT. Supera outras soluções de rede móvel em termos de custo do serviço e escalabilidade.
EPC Global: O código de dispositivo eletrónico é utilizado para identificar artigos na gestão da cadeia de abastecimento e apenas o número de identificação é armazenado na etiqueta RFID. A arquitetura recorre à tecnologia RFID e a sistemas de identificação e leitores RFID de fácil utilização para a partilha de informações. Esta arquitetura é reconhecida como uma tecnologia promissora para o futuro da Internet das Coisas, devido à sua abertura e escalabilidade.
Bluetooth de Baixo Consumo: O Bluetooth Low Energy (BLE), ou Smart Bluetooth, utiliza sinais de rádio em distâncias curtas e com requisitos mínimos de energia. Funciona com um alcance cerca de dez vezes superior ao da tecnologia Bluetooth clássica. Apresenta 15 vezes menos atrasos em comparação com a tecnologia Bluetooth clássica.
Protocolos utilizados
1. CoAP
O CoAP foi desenvolvido pelo grupo de trabalho «Constrained RESTful Environments» (CoRE) da IETF para dispositivos e aplicações de ponta. O grupo de trabalho estabeleceu um protocolo da camada de aplicação. O CoAP propõe um protocolo de transporte contextual, baseado na funcionalidade do protocolo de transporte HTTP (REST). O REST é um protocolo de ligação que permite o armazenamento em cache e assenta numa arquitetura cliente-servidor sem estado. Representa a forma adequada de clientes e servidores trocarem dados sobre o HTTP. É utilizado em aplicações de redes sociais baseadas em dispositivos móveis e recorre a métodos HTTP (GET, POST, PUT e DELETE) para reduzir a complexidade.
2. MQTT
O MQTT é utilizado para estabelecer ligações entre dispositivos incorporados, redes de serviços e middleware. As operações de ligação baseadas em mecanismos de encaminhamento fazem do MQTT um excelente protocolo de conectividade para a IoT e o M2M. O MQTT assenta no protocolo TCP, sendo ideal para dispositivos com poucos recursos disponíveis ou ligações pouco fiáveis ou de baixa largura de banda. O MQTT é composto por apenas três partes: subscritor, uploader e proxy.
3. AMQP
O AMQP é um protocolo de camada de aplicação de padrão aberto, dedicado a ambientes orientados para notícias. Garante que a linguagem original proporcione uma comunicação fiável através da troca de mensagens, incluindo «no máximo uma», «pelo menos uma» e «na quantidade certa», o protocolo fiável TCP para a troca de mensagens.
Conclusão
A computação na periferia foi concebida para permitir que as aplicações instantâneas funcionem de forma eficiente e forneçam respostas dentro de um prazo específico. A arquitetura do sistema centra-se na redução do consumo de largura de banda e na minimização da latência. A arquitetura do gateway de computação na periferia pode incluir funcionalidades baseadas na nuvem, como acontece em muitos casos; no entanto, em alguns casos, essas funcionalidades não estão incluídas no modelo de arquitetura da periferia.
A infraestrutura dispõe de uma interface simples com os centros de dados na nuvem, permitindo o armazenamento permanente de dados na nuvem e outros serviços. A infraestrutura de perifeiria é suficientemente flexível para integrar dispositivos provenientes de diferentes ambientes heterogéneos, proporcionando uma maior proximidade aos dispositivos
