O trabalho propõe a padronização de uma estrutura de códigos de programação para facilitar a comunicação entre diferentes tecnologias da Internet das Coisas
Rayanne Silva de Oliveira
Mestre em Engenharia da Eletricidade com área de concentração Ciência da Computação, pela Universidade Federal do Maranhão, e Bacharel em Sistemas de Informação pela Universidade CEUMA.
Dentro de 30 anos o mundo deve se aproximar de 10 bilhões de habitantes, com a maioria residindo em regiões urbanas. Nesse contexto, as cidades inteligentes (ou smart cities) têm conquistado espaço no debate público.
Em sua concepção, uma cidade inteligente usaria tecnologia da informação e comunicação para melhorar a eficiência operacional, compartilhar informações com o público e fornecer uma melhor qualidade de serviço governamental e bem-estar do cidadão. Os impactos poderiam ser sentidos, por exemplo, na mobilidade urbana, eficiência energética, coleta de resíduos, iluminação pública e esgotamento sanitário.
A viabilidade dessa concretização está cada vez mais próxima diante da adoção de tecnologias como internet das coisas (IoT), wifi, big data, cloud computing, mobile apps, fibra ótica, redes móveis 5G e data centers.
Na internet das coisas (IoT), a comunicação entre os objetos é realizada por meio da internet, porém há problemas de incompatibilidade entre diferentes dispositivos, protocolos e aplicações. E para tentar realizar uma padronização e solução desses problemas, surgiu a web das coisas (WoT).
Enquanto a IoT resolve apenas a camada de rede entre os dispositivos inteligentes, a WoT serve para definir padrões para que os dispositivos habilitados para IoT possam se comunicar melhor.
A base sobre a qual os dispositivos IoT (“Coisas”) podem se encaixar na WoT é denominada WoT Thing Description (TD). Ela define os metadados e as interfaces que uma “Coisa” deve fornecer. A TD produz um formato para metadados que garante que seja legível por máquina em conformidade com o padrão de arquitetura de aplicativos da web.
E foi com o objetivo de possibilitar a interação entre essas duas tecnologias (Iot e Wot), com troca de informações de forma mais eficiente e produtiva, que a pesquisadora Rayanne Silva de Oliveira realizou a pesquisa “Uma abordagem baseada em Engenharia Orientada a Modelos para apoiar o desenvolvimento da Web of Things”.
Internet das Coisas: projeto facilita a manipulação de dispositivos
A pesquisa buscou construir uma estrutura de códigos de programação (um framework) para suportar o desenvolvimento da WoT e dispositivos da IoT. Uma das principais vantagens de um framework é a possibilidade de se concluir um projeto em um tempo menor e com alguma garantia de qualidade.
A pesquisa foi realizada entre 2019 e 2020, no programa de pós-graduação em Engenharia Elétrica e Eletricidade da Universidade Federal do Maranhão (UFMA), com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA). “O projeto foi iniciado logo que eu entrei em 2019 e teve continuidade por mim até outubro de 2021”, afirmou a pesquisadora.
O trabalho foi desenvolvido de modo a apoiar a nova padronização da World Wide Web Consortium (W3C) – uma comunidade internacional que desenvolve padrões com o objetivo de garantir o crescimento da web.
De acordo com a pesquisadora, os resultados obtidos foram bastante satisfatórios. “O framework funcionou executando a sua tarefa de automatização da padronização da Web of Things conforme a W3C, além do sucesso da comunicação entre as duas tecnologias (WoT)”, comemorou Rayanne.
Ainda de acordo com a pesquisadora, vários foram os benefícios obtidos com a realização do estudo, como a capacidade de adaptação e evolução em conjunto com os padrões da W3C por meio de Model Driven Engineering (MDE). “Por meio da abordagem MDE é possível adaptar os modelos se aplicados de forma correta”, afirmou a pesquisadora.
Outro resultado do trabalho de pesquisa é o incentivo à padronização da W3C por modelos, com benefícios aos projetos IoT por meio da Web of Things e da fácil adaptação a novas propostas por modelos e automatização na criação de códigos. “O framework proposto prevê a padronização da Thing Description (TD), em que o usuário só necessita de um conhecimento prévio para preencher os dados do modelo criado”, prosseguiu. “Por meio do framework os projetos IoT podem utilizar a TD para manipular seus dispositivos”, assinalou. “Os modelos, por meio da arquitetura em camadas, fornecem uma alta abstração e, assim, uma fácil manutenção”, destacou.
Metodologia
A pesquisa foi realizada com estudos bibliográficos sobre Web of Things, padrões da W3C, padrões Mozilla WoT e Engenharia dirigida por modelos. “Foi identificada a necessidade de incentivar o uso da Web of Things e a sua interoperabilidade com a Internet of Things”, afirmou a pesquisadora.
Foi necessária a escolha das tecnologias e bibliotecas para compor o desenvolvimento do framework. “Usamos a linguagem Javascript para WoT e a biblioteca Node-WoT para facilitar a implementação da TD, por utilizar protocolos como HTTP, MQTT e CoAP”, disse a pesquisadora. “Para IoT, escolhemos a linguagem C e a placa esp8266 e, para que houvesse comunicação entre WoT e IoT, utilizamos WebSockets”, apontou.
“Utilizamos Model Driven Engineering para a criação de um framework para automatização da construção da Thing Description W3C e IoT device”, ressaltou. “Com o framework, houve a possibilidade da geração de código e da sua implementação”, afirmou. “Para WoT a geração da TD se deu com a biblioteca Node-WoT e protocolo WebSockets”, disse. “Para IoT, a geração para placa Esp8266 possuiu protocolo WebSockets”, prosseguiu. “E para a implementação do framework, utilizamos uma Thing Description Led para fazer o acionamento de ligar e desligar o led em uma placa Esp8266”, explicou.
Apoio à Pesquisa
“Gostaria de destacar a importância da bolsa de pesquisa da Fapema”, pontuou a pesquisadora. “Sem esse apoio não teria sido possível eu ter me entregue ao desenvolvimento do framework e, muito menos, ter realizado a publicação de artigo em conferência internacional”, prosseguiu.
“O apoio do meu pesquisador, professor Denivaldo Lopes, foi bastante necessário, principalmente em momentos chaves, devido ao seu acúmulo de experiência em pesquisa na área”, ressaltou.
“Espero que esse projeto tenha continuidade no meu antigo laboratório de pesquisa LESERC [Laboratório de Engenharia de Software e Rede de Computadores]”, prosseguiu. De acordo com Rayanne Oliveira, a Web of Things, em conformidade com a W3C, irá melhorar o cenário das Smart Cites pois proporciona a eliminação do problema de compatibilidade entre diferentes tipos de protocolo, interoperabilidade e heterogeneidade de aplicações para dispositivos. “Então, a minha primeira recomendação, para futuros estudos, seria a aplicação da padronização”, afirmou. “Melhor ainda se for com o meu framework, pois facilitará a criação de soluções não só de problemas sociais como a comunicação entre tecnologias diferentes”, concluiu.
Parabéns pela pesquisa, uma temática extremamente importante, visto que o futuro parece ser cada vez mais associado ao uso dos objetos conectados.