Desempenho e Escalabilidade de Plataformas Livres de IoT

IoT platforms manage distributed sensors, actuators and data, connecting heterogeneous devices with applications that add value to the collected data. Although there are several IoT platforms, many are complex, unversatile and expensive, still lacking information about their performance and scalability, impairing a direct comparison between them. This article evaluates and compares three open source IoT platforms FIWARE, Konker and ThingsBoard through quantitative metrics to understand their operation, scalability, reliability and hardware resources needed for its operation in city and health scenarios. The results show that greater computational power directly affects the scalability of each platform, but does not directly interfere with the processing time of each message. The results also show that, although the platforms evaluated have similar structures and proposals, their performances are very different, showing that each platform is suitable for a different solution. Resumo. Plataformas de IoT gerenciam sensores, atuadores e dados distribuı́dos, conectando dispositivos heterogêneos com aplicações que agregam valor aos dados coletados. Embora existam diversas plataformas de IoT, muitas são complexas, pouco versáteis e caras, carecendo ainda de informações sobre o seu desempenho e escalabilidade, prejudicando uma comparação direta entre elas. Este artigo avalia e compara três plataformas de IoT de código aberto FIWARE, Konker e ThingsBoard através de métricas quantitativas com o objetivo de compreender seu funcionamento, escalabilidade, confiabilidade e recursos de hardware necessários para sua operação em cenários de cidades e saúde. Os resultados mostram que maior poder computacional afeta diretamente a escalabilidade de cada plataforma, mas não interfere diretamente no tempo de processamento de cada mensagem. Os resultados mostram ainda que, embora as plataformas avaliadas tenham estruturas e propostas semelhantes, seus desempenhos são muito distintos, mostrando que cada plataforma é adequada para uma solução diferente. 1. Introdução Novas tecnologias baseadas no conceito de Internet das Coisas (IoT) surgem a cada dia, seja em número de dispositivos conectados, soluções de software ou aplicações que se beneficiam com as informações coletadas por esses dispositivos. À medida que a IoT se dissemina, os dispositivos também evoluem, tornando-se cada vez mais comum a criação de dispositivos conectados à Internet por padrão, permitindo uma comunicação e integração mais complexas entre dispositivos, usuários e aplicações. Em 2008, o número de dispositivos conectados à Internet superou o número de pessoas na Terra [Liu 2019]. Estima-se que na década de 2020 o mundo terá dezenas de bilhões de dispositivos conectados. Os números variam de 19 bilhões de dispositivos relacionados à soluções de IoT em 2022, a 42 bilhões em 2022 e 79 bilhões em 2025 [Statista 2019]. Entretanto, uma das desvantagens desta rápida evolução é a proliferação de redes de sensores heterogêneos que carecem de interoperabilidade [Luca Calderoni 2019]. Para acompanhar este desenvolvimento, as plataformas de IoT surgem como soluções multicamadas que possibilitam funções de provisionamento, gerenciamento e automação de dispositivos, tendo como caracterı́stica sua adaptabilidade a diferentes cenários e tecnologias. As plataformas de IoT agem como middleware, cuja função é mediar a transmissão de dados entre as camadas de aplicação e hardware. A Figura 1 ilustra a estrutura multicamadas comum à grande parte das Plataformas de IoT atuando como middleware. As plataformas devem ser capazes de operar com diferentes protocolos de transmissão para coleta de dados dos sensores, como ilustrado na Figura 1. A plataforma pode receber dados em um protocolo que poderá tratar diretamente, como os objetos deste estudo, FIWARE, Thingsboard e Konker que são capazes de receber os dados através de uma API Rest. Um gateway IoT pode ser necessário para converter os formatos de dados de diferentes protocolos para os formatos que podem ser tratados pela plataforma, como acontece na plataforma FIWARE que dispõe de um General Enabler microserviço fornecido pela solução FIWARE denominado IoT Agent que recebe uma mensagem em diferentes protocolos e converte para o protocolo NGSI utilizado pelo FIWARE. O uso de gateways permitem às plataformas a integração com diferentes tipos de dispositivos, possibilitando ainda o fornecimento destes dados a aplicações que poderão consumi-los para execução de tarefas de análise, Big Data ou apenas visualização [Technologies 2019]. Ap ps & A na ly tic s Pl at af or m a Io T Coleta de Dados Gerenciamento de Identidades Gerenciamento de dispositivos