Arquiteturas e protocolos para IoT

Abstract

A Internet das Coisas (Internet of Things - IoT) é um conceito inovador, que assenta na utilização de diversas tecnologias, tendo sido particularmente impulsionada pelo aparecimento das Redes de Sensores Sem Fios (RSSF) e pelos cenários práticos em relação à sua aplicabili dade. São exemplos destes cenários a monitorização ambiental, em ambientes domésticos, na indústria, na saúde, entre outros. As RSSF encontram-se em constante desenvolvimento para contextos de aplicação onde diver sos dispositivos estarão interligados à Internet, dando assim suporte ao conceito de diversidade subjacente à IoT. No entanto, os dispositivos sensores envolvidos em RSSF dispõem normal mente de capacidades limitadas, nomeadamente em termos de memória, processamento e restrições energéticas para o exercício das suas funções. Desta forma, a comunidade cien tífica e a indústria têm proposto arquiteturas e protocolos específicos para operar em redes envolvendo estes dispositivos de baixa capacidade e promover a sua interligação à Internet. Neste contexto, este trabalho tem por objetivo fazer um estudo detalhado das arquiteturas e protocolos subjacentes à IoT, relacionando-os com os protocolos convencionais da Internet e estudando os respetivos cenários de convergência. Assim, apresenta uma abordagem histórica relativamente aos modelos e arquiteturas de Internet e à influência destes na IoT, contextualiza os modelos e arquiteturas especificamente propostos para IoT e, em particular, explora os aspetos de convergência entre os protocolos das distintas tecnologias de rede nos diferentes níveis ou camadas arquiteturais.

The Internet of Things (IoT) is an innovative concept supported by distinct technologies, which has been particularly driven by the emergence of Wireless Sensor Networks (WSNs) and corresponding applicability scenarios. Examples of these scenarios include monitoring in environmental, home, industry and health contexts, among others. WSNs are constantly evolving for application areas where several devices need to be inter connected to the Internet, thus supporting the concept of diversity underlying IoT. However, the sensor devices involved in WSNs have usually limited capacities, namely in memory and processing, and have energy restrictions for the exercise of their functions. In this way, the scientific community and the industry have proposed specific architectures and protocols to operate in networks involving these low-capacity devices and to promote their interconnection to the Internet. In this context, this master work aims to provide a detailed study of the architectures and pro tocols supporting IoT, relating them to the conventional Internet protocols and studying the corresponding convergence solutions. To achieve these goals, this work presents a historical perspective of Internet models and architectures influencing IoT, discusses the architectures and protocols specifically proposed to sustain IoT operation and, in particular, explores the convergence scenarios between protocols of distinct network technologies at different architec tural layers.