introducao e motivacao

Introdução


Motivação e contextualização


O conceito de Internet das Coisas (Internet of Things - IoT) foi inicialmente introduzido por Kevin Ashton em 1999 [7]. A ideia inicial propunha a utilização de tags do tipo Radio-Frequency Identification (RFID) para que os objetos pudessem ser identificados em um ambiente, permitindo assim que os objetos interagissem entre eles para resolver um objetivo comum, considerando o contexto em que estão inseridos [7]. Com isso, os objetos passaram a carregar partes lógicas da aplicação com eles, o que lhes permitiram dar sentido à sua situação local e interagir com os seus usuários de forma mais intuitiva, levando ao conceito de objetos inteligentes [8].


Os objetos inteligentes são, portanto, objetos do cotidiano que passam a ser capazes de entender e reagir ao ambiente em que estão inseridos. Tais objetos podem ser vistos como blocos de construção para a Internet das Coisas [8]. Ao interagirem juntos, de forma combinada ou complementar, estes objetos produzem um ambiente inteligente, que pode ser definido como aquele que é capaz de adquirir e aplicar conhecimentos sobre si próprio e sobre as pessoas, a fim de melhorar a experiência destas no ambiente [9]. Esses ambientes inteligentes podem ser aplicados em diversos domínios para melhorar a qualidade de vida das pessoas. Já são realidade ambientes inteligentes em casas, escritórios, sistemas de transporte público e estacionamentos [10], projetados para uso do público geral. Os requisitos específicos de diferentes domínios de aplicações afetam a viabilidade de determinadas aplicações como, segurança, autonomia da bateria, alcance, custo e etc.


Beacons BLE são pequenos sensores sem fios que usam sinais de rádio para enviar um alerta de sua presença. Eles continuamente transmitem um simples sinal de rádio, que podem ser capturado por smartphones via Bluetooth Low energy (também conhecido como Bluetooth Smart ou Bluetooth Versão 4.0+). Através de um aplicativo compatível com BLE, o smartphone pode acionar uma determinada ação e permitir que pessoas, lugares e coisas se conectem à Internet indiretamente, sendo assim um grande habilitador para internet das coisas. Como o protocolo em si é simples, os beacons têm compatibilidade quase universal com dispositivos móveis e, como a conexão estabelecida pode ser usada para melhorar a experiência e a produtividade do usuário, elas são consideradas o componente contextual chave da Internet das Coisas (IoT) [11]. A tecnologia Beacon possibilita um novo e extenso mundo de possibilidades de conectividade e inúmeras oportunidades de interatividade entre dispositivos móveis e hardware existente.


Um dos principais requisitos a ser levado em conta ao desenvolver um sistema de beacons de internet das coisas é o custo, alcance de sinal e autonomia da bateria. O preço de um único beacon BLE pode variar aproximadamente de 10$ a 50$ [12]. Depende do tipo beacon, se é beacon autônomo ou é conectado a uma fonte de alimentação. Alguns beacons têm uma vida útil de apenas alguns meses, enquanto outros podem executar até 5 anos. Outro fator é o alcance de sinal do beacon, que é capaz de transmitir. O preço também depende se você quiser que a peça de hardware para ser à prova de água ou equipados com recursos extras como sensores de movimento e temperatura.


Objetivos


Este trabalho tem como objetivo implementar uma biblioteca open-source e low energy do nRF24L01+ para a plataforma Arduino pro-mini e Arduino UNO, validar o nRF24L01+ como um beacon de aplicação broadcasting, disponibilizar uma API (Application programming interface) do nRF24L01+ beacon para que desenvolvedores que utilizam o rádio como sensor de comunicação possa tornar seu sistema compatível com Bluetooth Low Energy e comparar com outros beacons em termos de alcance, consumo de energia e preço.


Estrutura do trabalho


Para atingir os objetivos apresentados, este trabalho está organizado da seguinte forma: o capítulo 2 aborda a fundamentação teórica do trabalho, detalhando o bluetooth low energy e beacon, explicando um pouco da sua camada física  o formato de pacote, abordando seus requisitos de bateria, alcance, potência. O capítulo 2 também apresenta o funcionamento do nRF24L01+ explicando também sobre sua camada física e seu formato de pacote, seus modos de operação, requisitos de potência, consumo de energia e taxa de transmissão. O capítulo 2 finaliza explicando sobre o microcontrolador Arduino que foi utilizado seus pinos e interface SPI para configuração do nRF24L01+. O capítulo 3 apresenta as configurações quais funcionalidades do BLE podem ser reproduzidas pelo nRF24L01+ e quais procedimentos que o nRF24L01+ deve ter para ser compatível. No capítulo 4 é apresentado a metodologia do trabalho trazendo no capítulo 5 o experimento e resultados alcançados. Por fim o capítulo 6 apresenta as conclusões do trabalho