Arquitetura de middleware para internet das coisas

Abstract

Com o advindo da terceira fase computacional, a era da computação ubíqua, a quantidade e o propósito específico de dispositivos dotados de poder computacional vêm crescendo aceleradamente. A incorporação desses dispositivos em redes de comunicação, como a rede de computadores mundial (internet), tem sido denominada como a Internet das Coisas(IoT). Tal paradigma procura prover inteligência para objetos, com ou sem poder computacional, de forma a possibilitar seu controle e a notificação de alterações em seu estado. Para isso, é demandado um modelo arquitetural de comunicação factível e capaz de abranger a maior gama possível de dispositivos, habilitar a comunicação dispositivos- -aplicações ou dispositivos- dispositivos, mesmo quando em geo localizações distintas. Além disso, é necessário que tal arquitetura permita escalar para qualquer quantidade de objetos e prover interoperabilidade para dispositivos distintos e/ou de diferentes fabricantes.Esta pesquisa visa propor uma arquitetura de middleware capaz de controlar e notificar o estado atual de dispositivos genéricos. Foram definidos os componentes físicos e lógicos dessa arquitetura e foram criadas as respectivas application programming interfaces (APIs)uniformes e transparentes, tanto para que aplicações pudessem controlar dispositivos englobados pela arquitetura, quanto para disponibilizar interfaces de comunicação analógicas e digitais, para que novos dispositivos controláveis pudessem ser adicionados nas APIs. As tecnologias utilizadas e propostas são escaláveis e extensíveis para dispositivos e aplicações e permitem a entrega de pervasividade para humanos. O desacoplamento físico entre os componentes do middleware e o uso da internet para troca de dados com aplicações trouxe mobilidade para as entidades envolvidas na comunicação.Foi implementado um protótipo funcional do modelo arquitetural proposto, e foi possível remotamente controlar e monitorar o estado de dispositivos por meio do uso de tecnologias difundidas como o UPnP, REST e ZigBee sobre redes IP. O ambiente experimental mostrou velocidade satisfatória para atender demandas de controle, funcionou adequadamente, utilizando poucos recursos computacionais do middleware e das aplicações envolvidas, e utilizou dispositivos que não eram dotados de poder computacional.Com o modelo teórico definido e com sua validação empírica, foi constatado que omiddleware proposto para IoT é capaz de controlar e monitorar estado de dispositivos trazendo a devida interoperabilidade, escalabilidade e mobilidade para as partes envolvidas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

With the arising of the third computational era, ubiquitous computing, the amount and specific purpose of devices with computational power is growing rapidly. Such device sexchanging data through networks, like the Internet, have been named as the Internet of Things (IoT). Such paradigm aims to provide intelligence to objects, with or without computational power, in order to allow its control and notification of state changing. To betruly enabled, the Io T requests a feasible architectural model capable of covering the widest possible range of devices, capable of enabling communication between devices and to application, at the same place or not, capable of scaling to any number of objects and capable of providing interoperability for different kinds of devices and/or from different manufacturers. This research proposed a middleware architecture capable of controlling and reporting the current status of generic devices. Transparent and uniform APIs were created so that applications could control devices encompassed by the architecture, and analog and digital communication interfaces were created so that new controllable devices could be addedunder the APIs. The proposed and used technologies are scalable and extensible for devices and applications and enables one to provide pervasiveness to humans. The physicalde coupling between components of the middleware and the usage of the Internet to exchange data with applications brought mobility to involved entities. A functional prototype of the proposed architectural model was deployed using widespread technologies like UPnP, Zig Bee and REST over IP networks and allowed to remotely control and monitor the state of devices. The experimental environment showed satisfactory speed for control requests, worked flawlessly using few computation alresources of middleware and applications involved, and was use with devices without computational power. Through the architectural model and its empirical validation, it could be concluded that the proposed middleware for internet of things was able to control and monitor the state of devices bringing proper interoperability, scalability and mobility to involved parties.