Aplicações IoT para 5G
Anderson Floriano Pivoto Júnior & Ludmila Alves Pereira
gias IoT no 5G (capı́tulo III), Aplicações IoT para 5G (capı́tulo
IV) e Conclusão (capı́tulo V).
Resumo— Este trabalho aborda caracterı́sticas da rede 5G,
como: camada fı́sica, técnicas para longa duração de bateria e
latência, mostrando os possı́veis cenários para que o 5G suporte
aplicações IoT e também descreve sobre as aplicações IoT na agricultura, veı́culos e vestı́veis, aborda as principais caracterı́sticas de
redes existentes, como LTE-M, NB-IoT, LoRaWAN e Sigfox que
suportam atualmente estas aplicações.
Palavras Chave— 5G, agricultura, carros, vestı́veis, IoT.
I.
II.
PADR ÕES E XISTENTES PARA I OT
Encontra-se disponı́vel no mercado diversos padrões para
comunicação de dispositivos IoT. Os principais padrões existentes serão abordados de forma breve nas seções a seguir.
A.
I NTRODUÇ ÃO
LTE-M
O LTE-M é uma tecnologia de suporte para IoT em redes móveis de quarta geração, lançado no Release 13 pelo
3GPP (3rd Generation Partnership Project), também conhecido
como eMTC (Enhanced Machine Type Communication). Desta
forma, tem as mesmas caracterı́sticas em relação a segurança,
suporte para identificação e autenticação de usuário, confiabilidade, integridade de dados, identificação de equipamento móvel
do que o sistema LTE [4].
Para atender as necessidades de IoT, o LTE-M apresenta
caracterı́sticas como baixa taxa de transmissão (menor que
1Mbit/s), grande área de cobertura e comunicação descontı́nua.
Tais caracterı́sticas são suportadas por técnicas como: PSM
(Power Save Mode) e eDRX (Extended Discontinuous Reception) [5, 6].
O PSM representa um estado de suspensão semelhante ao
modo de hibernação, enquanto quase todos os circuitos do dispositivo estão desligados, exceto os crı́ticos. O PSM tem como
alvo aplicações extremamente tolerantes a atrasos ou pode ser
aplicado apenas a aplicações MO (Mobile Originating) ou MT
(Mobile Terminating) com requisitos leves de latência. Sempre
que um dispositivo deseja relatar sua alteração de status ou enviar dados para a rede, pode sair do PSM. O PSM é baseado em
dois temporizadores, temporizador ativo e temporizador estendido, que juntos formam o ciclo PSM. Toda vez que o dispositivo sai do modo PSM, o temporizador estendido é reiniciado.
O temporizador ativo refere-se ao intervalo de tempo em que o
o dispositivo está acessı́vel para paging [7].
O eDRX é um recurso dos dispositivos LTE introduzido no
Release 10 para estender a vida útil da bateria entre as recargas. Um ciclo DRX consiste em uma duração “On” durante a
qual o dispositivo verifica o paging e um perı́odo DRX o qual
o dispositivo esta no modo de suspensão. Durante o modo de
suspensão o dispositivo não pode ser contatado pela rede. Ao
desligar momentaneamente a seção de recebimento do módulo
de rádio, o dispositivo garante economia de energia adicional.
O DRX permite que o intervalo de tempo durante o qual um dispositivo não está “ouvindo” a rede seja bastante estendido. Para
muitas aplicações IoT, pode ser bastante aceitável que o dispositivo não seja alcançável por alguns segundos ou mais. Para o
LTE, o limite de DRX é de 2,56 segundos. Para o LTE-M no
modo de suspensão, a duração máxima possı́vel do ciclo DRX
A IoT (Internet of Things) define-se como uma rede de “coisas” (dispositivos eletro/eletrônicos) conectados que trocam dados entre si e com a internet, sendo possı́vel realizar diversos
serviços. Com o aumento do número de dispositivos conectados, a IoT mostra-se com grande potencial mercadológico, possibilitando repensar várias tarefas diárias [1].
Com o objetivo de melhorar o processo produtivo das
indústrias, protocolos de rede foram utilizados para a
comunicação entre máquinas, em geral, por redes locais cabeadas. Estes protocolos evoluı́ram e se adequaram aos novos conceitos e aplicações de IoT. Estudos e pesquisas de mercado mostram que as aplicações IoT já estão presentes em áreas como
agricultura, automobilı́stica e vestı́veis. Diversos dispositivos
desde smartphones até geladeiras trocam informações através
da internet, provendo maior comodidade para os usuários [2].
Sistemas que requerem elevadas taxas de transmissão e baixa
latência, vinculados à necessidade de uso mais eficiente do espectro de frequências, tem impulsionado o desenvolvimento da
quinta geração da comunicação móvel, o 5G. Por outro lado, caracterı́sticas como: escalabilidade, confiabilidade e baixo consumo de bateria, têm mostrado que a rede 5G pode suportar
as necessidades das aplicações IoT, como cobertura de grandes
áreas e alto número de dispositivos conectados [3].
Devido a importância da internet das coisas, este trabalho
tem como objetivo descrever aplicações de IoT integradas à
tecnologia 5G, em três setores especı́ficos, agricultura, automobilı́stico e vestı́veis. Também serão de forma breve outros padrões para IoT existentes como LoRaWAN (Long Range
Wide-Area Network), NB-IoT (Narrowband Internet of Things)
e LTE-M (Long Term Evolution for Machines).
A continuação deste trabalho está dividida em cinco seções,
sendo elas: Padrões existentes para IoT (capı́tulo II), TecnoloTrabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de
Telecomunicações (INATEL) como parte dos requisitos para obtenção do Tı́tulo
de Bacharel em Engenharia de Telecomunicações. Aprovado em 12/06/2020
pela comissão julgadora: Prof. Daniel Andrade Nunes / INATEL – Orientador
e Presidente da Comissão Julgadora, Prof. Rinaldo Duarte Teixeira de Carvalho / INATEL – Membro da Comissão Julgadora, Prof. Leonardo Luciano de
Almeida Maia / INATEL – Membro da Comissão Julgadora. Coordenador do
Curso de Engenharia de Telecomunicações: Marcelo de Oliveira Marques.
1
é estendida para 43,69 minutos, enquanto no modo conectado,
o ciclo máximo de DRX é estendido até 10,24 segundos [7].
O DRX pode ser usado junto ou sem o PSM para economizar energia. Embora não ofereça os mesmos nı́veis de redução
de energia que o PSM, o DRX pode fornecer um bom compromisso entre a acessibilidade do dispositivo e o consumo de
energia para algumas aplicações [7].
Algumas vantagens do LTE-M incluem sua grande área
de cobertura e suporte para voz. A utilização das faixas
de 700MHz e 1800MHz permite ao LTE-M uma ampla cobertura territorial, tornando ideal para dispositivos em movimento, como carros conectados a rede celular e tratores, para
aplicações na agricultura. Por ser uma tecnologia baseada no
sistema LTE, possuı́ suporte a transmissão de voz, empregando
o VoLTE (Voice over LTE) [8].
B.
Uma grande vantagem em utilizar LoRa é devido seu longo
alcance, capaz de atingir um raio de 3 a 4km em áreas urbanas e podendo atingir até 15km em áreas rurais [14]. Esta
caracterı́stica é devido ao uso da técnica de espalhamento espectral CSS (Chirp Spread Spectrum), que possibilita também
um baixo consumo de energia e capacidade de suporte a vários
dispositivos conectados simultaneamente, podendo chegar a 1
milhão de dispositivos. Dispositivos LoRa também tem um
baixo consumo energético, podendo as baterias deles durarem
até 10 anos [13].
A rede LoRa utiliza a arquitetura padrão estrela. Ou seja,
cada dispositivo, chamado de End Nodes pode estar conectado
a mais de um gateway ao mesmo tempo, isso se torna muito interessante, pois elimina a necessidade de handover, que existe
em redes móveis tradicionais. Na Figura 2 [13] , podemos entender melhor essa estrutura.
NB-IoT
O NB-IoT é um padrão definido no Release 13 do 3GPP que
visa facilitar o desenvolvimento de aplicações IoT reutilizando
a infraestrutura de rede LTE já existente. Suas principais caracterı́sticas são: grande área de cobertura, baixo consumo de
energia, baixo custo, alta confiabilidade e segurança de rede [9].
Conforme suas especificações, o NB-IoT é capaz de suportar
até 50 mil dispositivos conectados por célula, ter uma duração
de bateria de 10 anos e ainda permite uma perda de propagação
20dB maior que o LTE, para uma banda de canal de 180KHz,
garantindo assim uma maior área de cobertura [9].
Uma rede NB-IoT pode operar de três modos distintos,
quando levado em conta a alocação de frequências: Guard
Band, In Band e Stand Alone. No modo Guard Band, a portadora NB-IoT é alocada na banda de guarda já existente entre
duas portadoras LTE. No modo In band, a banda utilizada é uma
parte da própria banda da portadora de rede LTE existente. Já
no modo Stand Alone, emprega-se uma portadora nas faixas de
frequência GSM (Global System for Mobile Communications)
[9]. A Figura 1 [9] ilustra esses modos de operação.
Fig. 2. Arquitetura de rede LoRa.
Pode se encontrar LoRaWAN em diversas aplicações, como
monitoramento de sensores de umidade, temperatura, luminosidade, gás, rastreamento de animais domésticos, etc. Com baixo
custo, eficiência energética e longo alcance, LoRa se destaca no
mercado de IoT.
D.
O protocolo Sigfox é um padrão fechado desenvolvido por
uma empresa francesa de mesmo nome. Assim como o LoRa,
o SigFox opera em frequências não licenciadas. No Brasil, a
frequência empregada é de 902MHz [11].
O Grande atrativo da tecnologia Sigfox é o baixo consumo de
energia. Comparando o consumo de dispositivos que utilizam
Sigfox com outras tecnologias, é possı́vel encontrar uma economia de energia de 10.000 vezes, ou seja, enquanto uma rede
celular comum consumiria 170 a 440MW/h para suprir dispositivos conectados, o Sigfox consumiria apenas 120kW/h para
a mesma quantidade de dispositivos e pelo mesmo tempo de
conexão [15].
O que é desvantajoso dessa tecnologia é seu custo, uma vez
que se faz necessário contratar toda a infraestrutura direto com
a proprietária do padrão.
Fig. 1. Portadoras NB-IoT.
Desta forma, o NB-IoT é indicado para aplicações onde os
dispositivos estão fixos, sendo ela medições através de rede de
sensores, cidades e casa inteligentes e o meio ambiente, diferentemente do LTE-M que suporta mobilidade. Os espectros
utilizados pelo NB-IoT são de 700MHz e 1800MHz [10, 11].
C.
Sigfox
LoRaWAN
LoRaWAN é um protocolo de comunicação com padrão
aberto e que opera em espectro não licenciado. No Brasil as
frequências utilizadas são 902 e 915MHz [12]. Esse padrão
foi desenvolvido pela LoRa Alliance para atender exclusivamente as necessidades de aplicações IoT. É possı́vel notar algumas vantagens de utilizar LoRaWAN frente a seus concorrentes,
como: alta confiabilidade, baixo custo e flexibilidade [13].
Uma outra tecnologia para IoT é a EC-GSM-IoT (Extended
coverage - GSM - IoT), é uma tecnologia LPWA (Low Power
Wide Area) baseada em padrão. Baseia-se no Serviço Geral
de Rádio por Pacotes (eGPRS) aprimorado e foi desenvolvido
2
como um sistema celular de alta capacidade, longo alcance,
baixa energia e baixa complexidade para comunicações da Internet das Coisas. As otimizações feitas na EC-GSM-IoT que
precisam ser feitas nas redes GSM existentes podem ser feitas como uma atualização de software, garantindo cobertura e
tempo de colocação no mercado acelerado. A duração da bateria de até 10 anos pode ser suportada para uma ampla variedade
de casos de uso [16].
III.
A.
baixa latência, menor consumo energético e maior confiabilidade encontram-se entre estas premissas [22].
A comunicação entre dispositivos, independentemente de
suas diferenças, é de extrema importância. Porém, todo recurso adicionado aos dispositivos, como processamento, aumento de memória e consumo energético acarretam custos.
Além disso, os recursos citados podem causar certas limitações
para a comunicação final, como incompatibilidades de protocolos ou softwares [23].
Na Figura 3, podemos verificar os anos em que os Releases
descritos anteriormente foram publicados, bem como suas principais caraterı́sticas.
T ECNOLOGIAS I OT NO 5G
A tecnologia LTE e 5G
A tecnologia LTE (Long Term Evolution) teve como principais motivadores para o seu desenvolvimento a demanda pela
alta qualidade nos serviços de comunicações e a necessidade
de otimizar sistemas móveis baseados em comutação de pacotes [17]. A rede LTE foi padronizada pelo 3GPP no Release 8,
como a rede de acesso ao Core EPC (Envolved Packet Core).
O EPC é totalmente baseado em protocolos IP, sendo otimizado
para suportar serviços baseados em comutação por pacotes [17].
As soluções tecnológicas empregadas no LTE que garantem o elevado desempenho do mesmo são baseadas em uma
combinação de OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), altas ordens de modulação e bandas de canal elevadas [17].
O LTE apresentou melhorias no Release 9 com a introdução
de novas bandas de espectro, como 800 MHz, e a evolução de
serviços multimı́dias [18].
No Release 10, houve a evolução para o LTE-A (LTEAdvanced), apresentando como principais caracterı́sticas a
agregação de portadoras e as técnicas MIMO (Multiple Input
Multiple Output) de múltiplas antenas. A técnica de agregação
de portadoras permite o aumento da largura de banda de canal, e
consequentemente o aumento da taxa de transmissão. Também
no sentido de aumentar a taxa de transmissão, foram implementados os sistemas MIMO, aplicados em situações onde a relação
sinal-ruı́do do canal é alta, transmitindo dois ou mais fluxos de
dados em diferentes antenas [19].
No Release 13, foram introduzidas as aplicações IoT em redes móveis LTE-M e NB-IoT, já citadas na seção II. Já no Release 14, o foco foi nas melhorias da tecnologia VoLTE (Voice
Over LTE), através da qual é possı́vel realizar chamadas de voz,
baseadas em comutação de pacotes de alta qualidade [4].
Após estudos e adequações o 3GPP publicou o Release 15,
sendo este o conjunto dos primeiros padrões 5G, tendo como
suporte a infraestrutura de rede 4G já existente, o que é chamado de modo de operação 5G NR (New Radio) NSA (Non
Stand-Alone) [20]. O modo de operação NSA suporta serviços
de usuários que necessitam muitos dispositivos conectados e
aplicações com baixo consumo energético, como é o caso de
sensoriamentos em Smart City ou na agricultura. Em contrapartida, serviços que requerem baixa latência serão viáveis com o
5G NR SA (Stand Alone), ou seja, uma arquitetura autônoma
com Core próprio [21].
Para atender as categorias de serviços já previstas no Release
13, como comunicação entre máquinas, o 5G tem como objetivo
otimizar algumas premissas de desempenho, não atendidas pelas redes anteriores. Conectividade em massa de dispositivos,
Fig. 3. Linha do tempo de Releases 3GPP.
B.
Cenários da rede 5G
Com o objetivo de agrupar as aplicações de IoT conforme
suas caracterı́sticas, a ITU (International Telecommunication
Union) classificou os serviços da rede 5G em três cenários:
MTC (machine-type communication), eMBB (enhaced mobile
broadband) e URLLC (ultra-realiable and low latency communication) [22]. A Figura 4 [22] mostra os cenários citados e
ilustra aplicações IoT para os mesmos.
Fig. 4. Cenários 5G.
O cenário eMBB tem como objetivo suportar serviços que
têm exigências em relação a largura de banda, como aplicações
de vı́deo em alta resolução. Desta forma, para suprir tais
exigências, determinadas tecnologias de camada fı́sica foram
implementadas, como MIMO de alta ordem, agregação de portadoras e modulações de ordens mais elevadas [22].
Já os sistemas que exigem alta confiabilidade e baixa latência,
como é o caso de aplicações para realidade virtual e carros conectados, enquadram-se no cenário de URLLC, que tem como
meta reduzir a latência para 1 milissegundo [24].
O conceito de MTC envolve aplicações emergentes não
focadas nas comunicações entre humanos, mas sim, nas
3
comunicações entre máquinas e dispositivos. Diante das caracterı́sticas que estas aplicações apresentam, as mesmas podem ser categorizadas de duas formas distintas: mMTC (massive machine-type communication) e uMTC (ultra-realible
machine-type communication) [25].
As aplicações que necessitam de muitos equipamentos conectados, como sensores em plantações ou em indústrias, se
encontram na categoria mMTC. Estas aplicações exigem baixo
consumo energético e conectividades sem fio [25]. No entanto,
as aplicações para uMTC necessitam de alta confiabilidade e
baixa latência, como é o exemplo de aplicações em veı́culos,
chamadas V2X (Vehicle to X) [25].
C.
O uso de células de pequena área de cobertura é uma das maneiras para que seja possı́vel uma redução expressiva da latência
da rede, visto que as “small cells” conseguem cobrir centenas
de metros. Outra técnica empregada na redução da latência é a
comunicação D2D (Device to Device), sendo que neste caso os
dispositivos próximos se conectam diretamente [27].
IV.
Apesar da internet das coisas já ser uma realidade, a
chegada do 5G expande suas possibilidades, sendo possı́vel
a conexão ubı́qua entre dispositivos independentemente de
suas localizações [30]. A seguir serão apresentadas algumas
aplicações de IoT que podem ser suportadas por redes 5G.
Camada fı́sica do 5G
A.
Em vista das caracterı́sticas dos cenários descritos anteriormente, é indispensável um conjunto de tecnologias para a camada fı́sica da rede 5G, de modo que seja possı́vel suprir as
exigências de cada tipo de aplicação para IoT. De acordo com
pesquisas e estudos realizados, o design de camada fı́sica mais
adequado ao 5G é o OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing) que se tornou o padrão utilizado [26].
D.
Agricultura de precisão e Drones
A agricultura é um dos mercados emergentes mais promissores para a indústria de drones. Projeções mostram que a agricultura nos próximos anos será o segundo maior mercado de
serviços para drones [31, 32].
Uma grande área agrı́cola, que levaria dias para ser inspecionada de carro ou a pé, pode ser verificada em minutos ou
horas utilizando os VANT (Veı́culo Aéreo Não Tripulado), possibilitando o monitoramento de vastas áreas de cultivo. Na
chamada agricultura de precisão, sensores desenvolvidos unicamente para este tipo de aplicação, são montados nos drones
para ajudar a obter informações sobre onde as culturas exigem
intervenção, mesmo antes que os sinais de pragas se tornem
visı́veis a olho nu. As Figuras 5 e 6 [33, 31] mostram, respectivamente, exemplos de um drone equipado com um conjunto
de câmeras NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) e a
imagem NDVI coletada para análise.
Técnicas para longa duração de baterias
Os dispositivos que se enquadram no cenário MTC necessitam trocar diversas mensagens durante seu funcionamento, gerando sobrecarga e afetando a eficiência energética de todos
os equipamentos envolvidos como os terminais de usuários e
estações radio base [25]. Entretanto, aplicações como Smart
Farming não necessitam de transmissões frequentes para a troca
de dados devido ao uso de sensores, logo preservam mais energia. Porém, há outras que requerem maiores potências, como as
aplicações de Streaming de vı́deo [27].
Nestes casos, técnicas são aplicadas para que exista maior
economia de energia como por exemplo, a redução das
sinalizações entre os terminais e a rede para aplicações MTC
[25]. Outro mecanismo utilizado para economia de energia nos
dispositivos dos usuários é o DRX (Discontinuous Reception),
que funciona através do monitoramento de canais PDCCH
(Physical Downlink Control Channel), responsáveis por receberem o tráfego de Downlink. Este monitoramento ocorre em
determinados perı́odos de tempo, de modo que seja possı́vel
identificar se o móvel está conectado, ou não. Quando o móvel
encontra-se desconectado, modo conhecido como Idle, o monitoramento ocorre através de mensagens de Paging, que é o mecanismo empregado para requisitar ao móvel que este alterne de
desconectado para o modo conectado [28].
E.
A PLICAÇ ÕES I OT PARA 5G
Fig. 5. Drone equipado com sensores NDVI sobrevoando plantação.
Latência
Atualmente a rede 4G apresenta latências que variam de 15
a 20 milissegundos, o que é suficiente para algumas aplicações
como sensoriamento em lavouras ou casas. Estes valores de
latência mostraram avanço se comparados com as gerações anteriores de telefonia móvel [29].
Porém, tendo em vista as tendências de aplicações IoT, como
é o caso dos carros autônomos estes valores não são suficientes.
Desta forma, para as redes 5G, o objetivo é atingir latências
de 1 milissegundo, sendo possı́vel o suporte para aplicações do
cenário de uMTC por exemplo [29].
Fig. 6. Imagens da lavoura coletadas pelo câmera do drone.
4
Na cidade de Santa Rita do Sapucaı́ - MG, existe um projeto desenvolvido por pesquisadores do Instituto Nacional de
Telecomunicações - INATEL que utiliza uma rede 5G para fazer o acesso remoto a informações de dados coletados de uma
horta, que está localizada em uma escola rural. Nessa horta, dados são coletados através de sensores IoT, que são enviados a
gateways IoT e depois transferidos através de uma rede 5G para
o Instituto, como mostra a Figura 7 [34].
Nesse mesmo projeto é utilizado o 5G hı́brido, que utiliza
satélite para levar o sinal de 5G a áreas remotas [34]. Essa necessidade foi identificada no Brasil, devido as dimensões continentais do paı́s. Então pesquisadores do Inatel, iniciaram os
trabalhos para desenvolver a tecnologia necessária para tornar
esse projeto realidade.
b.1.
São aqueles que tem conexão com a internet, mas não tem
seu funcionamento dependente dessa conexão.
b.2.
Carro semiautônomo
São aqueles que podem acelerar, frear, dirigir, manter
distância de um veı́culo a frente e manter uma velocidade prédefinida. No entanto esse veı́culo necessita que o motorista
esteja pronto para assumir o controle do veı́culo se necessário
[35].
b.3.
Carro autônomo
São aqueles que podem dirigir se de um ponto A a um ponto
B, sem nenhuma necessidade de interferência do motorista [35].
Atualmente o que pode ser encontrado no mercado brasileiro,
são carros conectados e semi- autônomos. E esses carros utilizam até o momento tecnologia 4G, Wi-Fi (Wireless Fidelity),
bluetooth. Os dois exemplos mais simples e recentes que podem ser citados são o serviço “On-star” da montadora americana GM (General Motors) e conexão Wi-Fi nos modelos Onix,
Tracker e Cruze da mesma montadora.
O serviço On-star fornece serviço de concierge e auxı́lio em
casos de emergência aos ocupantes do veı́culo. Já a conexão
Wi-Fi, trata-se de um sistema do carro que recebe um sinal de
4G, até o momento da operadora Claro, e retransmite para até
7 dispositivos dentro ou fora do veı́culo a uma distância de até
15 metros. A vantagem de utilizar o acesso a internet através
do carro, é que o sistema de recepção de sinal celular do carro
consegue captar um sinal com intensidade 12 vezes menor do
que um telefone celular é capaz, de acordo com a montadora
[36, 37].
Também existe um tipo de comunicação para carros
autônomos que certamente será substituı́da pelo sistema 5G, assim que for implantado. A tecnologia chama se DSRC - Dedicated Short-range Communications. Trata-se de uma rede sem
fio bidirecional, que permite uma alta transmissão de dados,
para aplicações crı́ticas e de segurança. Essa tecnologia utiliza uma banda de 75MHz, na faixa de frequência de 5,9GHz.
Esse espectro foi alocado para sistema de segurança de veı́culos
e sistemas de mobilidade [35].
Espera-se com a chegada do 5G que o DSRC ganhe um forte
concorrente em termos de latência. Ao contrário do DSRC, que
foi projetado para aplicações V2V (veı́culo para veı́culo). A tecnologia 5G tem um escopo mais amplo e pode ser utilizado para
comunicação V2V, entretenimento a bordo (em vez de utilizar
4G) e módulos de rádio do sistema de som, (em vez de Wi-Fi e
bluetooth), relatando problemas técnicos do carro ao fabricante
e permitindo até atualizações de firmware do veı́culo [35].
Em suma, a vantagem do 5G em relação ao DSRC é que o
5G pode utilizar infraestrutura já existente, mesmo que sejam
necessárias atualizações das rádio bases, enquanto o DSRC exigirá novas estações e nova infraestrutura [35].
Fig. 7. Aplicação IoT-5G rural utilizando o satélite no entroncamento das
redes.
B.
Carro conectado
Carros autônomos e conectados
O conceito de carros autônomos existe há muito tempo,
porém parecia ser algo distante devido às tecnologias disponı́veis anteriormente.
Conforme mostrado na Figura 8, pesquisas e desenvolvimentos sobre o tema vêm de longa data. Hoje essas tecnologias
são realidade, o que torna possı́vel desenvolver e comercializar
carros autônomos [35].
C.
Fig. 8. Evolução das tecnologias de comunicação nos carros. Fonte: Deloitte
University.
Tecnologias vestı́veis
Computadores vestı́veis nos dias de hoje, estão se tornando
objeto de desejo de boa parte da população mundial, seja através
Pode se classificar a autonomia dos carros de 3 formas:
5
de óculos inteligentes como o Google Glass, tênis com capacidade de coletar informações como a quantidade de passos e calorias gastas durante corridas e caminhadas ou até mesmo pelos
relógios inteligentes, os Smartwaches. De acordo com PANDELO [38].
Tais dispositivos também têm o intuito de monitorar continuamente batimentos cardı́acos, pressão arterial, nı́vel de glicose no sangue, posição corporal e localização, entre outros dados. Na Figura 9 podemos ver alguns exemplos de dispositivos
vestı́veis [39, 40].
Este trabalho apresentou tecnologias para LPWA, como LTEM, NB-IoT, LoRaWAN e Sigfox, que são capazes de atender aplicações em IoT. No entanto, implantações da tecnologia
Sigfox podem ter custo elevado, enquanto que as tecnologias
LTE-M e NB-IoT são mais atrativas economicamente para as
operadoras celulares devido ao fato de que estas utilizam suas
próprias infraestruturas da rede LTE já existente. Em aplicações
locais por empresas que não possuem infraestrutura celular, o
uso de gateways LoRaWAN é a melhor opção, devido ao baixo
custo para implementação. Logo, pode-se concluir que antes da
chegada efetiva do 5G, as tecnologias LTE-M e NB-IoT são de
extrema importância para o suporte dos serviços em IoT.
Contudo, a entrada da rede 5G no mercado irá impactar o suporte para aplicações IoT, em relação à confiabilidade, latência
e conectividade de longo alcance. Investimentos em tecnologias NB-IoT e LTE-M não serão perdidos devido a evolução
dos mesmos nos padrões 5G do 3GPP.
Recentemente, em Março de 2020, o Release 16 teve uma
atualização publicada pelo 3GPP, apresentando progressos de
estudos como a segunda fase para o sistema 5G, acesso 5G
por satélite, estudos de terceira fase para V2X e aplicações industriais, conhecidas como Industrial IoT, nas quais o 3GPP
avançou estudos para cobertura de TSN (Time Sensitive Networking), tecnologias que garantem comunicações determinı́sticas
nas indústrias do futuro.
Já o Release 17, apresenta diversos estudos em andamento
que têm como objetivo a evolução do 5G NR, tecnologia apresentada no Release 15, que será uma nova tecnologia de acesso
por rádio. Dentre estes estudos estão: MIMO para NR, NR
Quality of Experience e 5G Wireless and Wireline Convergence.
De modo a continuar os estudos apresentados por este documento, um apronfundamento em relação a evoluçãomdos
padrões NB-IoT e LTE-M com as redes 5G pode ser realizado, bem como pesquisas que apresentem o suporte futuro de
aplicações IoT com a chegada das redes 6G.
Fig. 9. Exemplos de dispositivos vestı́veis
A partir dos dados coletados por esses sensores, diversas
ações podem ser desenvolvidas, como metas de atividades
fı́sicas e acompanhamento médico, como é o caso de tratamentos a distância, no qual o vestı́vel envia periodicamente
informações, como pressão arterial por exemplo, para o profissional da área da saúde, e este profissional por sua vez envia
alertas para uso de medicamentos [1].
O uso de IoT nos esportes vem influenciando a análise de
performance de atletas através de sensores fixados nas roupas
leves utilizadas para a prática esportiva. Ao fim de uma corrida
ou nado por exemplo, treinadores conseguem entender melhor
as falhas e fraquezas de seus atletas e elaborar planos de treinamentos especı́ficos para corrigir imperfeições [41].
No futebol, jogadores utilizam um dispositivo GPS (Global
Position System) preso à roupa, e ao fim da partida é possı́vel
visualizar como foi o rendimento de tal atleta, com informações
sobre distância percorrida durante o jogo e velocidade média
[41].
V.
R EFER ÊNCIAS
C ONCLUS ÃO
A Internet Das Coisas trouxe transformações para a vida dos
usuários, como mudanças nas atividades do cotidiano através
da conexão entre objetos. Tal fato despertou o potencial mercadológico do IoT, evidenciou necessidades de certas caracterı́sticas da rede, como baixo consumo de energia e confiabilidade, e movimentou a procura por tecnologias que atendam
tais requisitos, de forma que seja possı́vel o suporte em todos os
tipos de aplicações.
6
[1]
Constandinos X Mavromoustakis, George Mastorakis e
Jordi Mongay Batalla. Internet of Things (IoT) in 5G mobile technologies. Vol. 8. Springer, 2016.
[2]
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com/c/pt_br/solutions/what-is-5g.html
(acesso em 01/03/2020).
[3]
Keysight. THE ABCs OF 5G New Radio Standards.
Vol. 1. keysight, 2020.
[4]
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release-13 (acesso em 20/03/2020).
[5]
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IoT. URL: https : / / www . rohde - schwarz .
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wireless - communication / iot - m2m / iot power - consumption - testing / tema testes - de - consumo - de - energia - iot _
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[6]
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[7]
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ISBN : 9780128188811. URL: https : / / books .
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[8]
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[10]
[11]
[12]
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URL : https://conectaja.proteste.org.br/
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