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Smart Cows: como não fracassar na concepção de produtos IoT

Propagação da IoT está a todo vapor, e os dispositivos IoT estão sendo usados em aplicações incríveis, em lugares de difícil acesso

05 de Julho de 2018 - 11h58

Ninguém se propõe a criar um produto de internet das coisas (IoT) que irá fracassar, mas isso pode acontecer. Desde fechaduras inteligentes que podem ser hackeadas em pouco ou nenhum tempo, até o recall de 440 mil detectores inteligentes de fumaça e de CO, histórias de falhas de dispositivos IoT não faltam.

Quando essa falha é um caso isolado e pode ser facilmente reparada, por meio da troca do produto defeituoso, o impacto sobre a marca da empresa e seu faturamento pode ser mínimo. Mas quando os produtos IoT são instalados em lugares difíceis de alcançar, ou em ambientes difíceis, a situação se complica. Quando tais produtos falham, o sucesso ou fracasso de uma empresa pode estar em jogo.

Trata-se de um cenário que, atualmente, se tornou realidade. A propagação da IoT está a todo vapor, e os dispositivos IoT estão sendo usados em aplicações incríveis, em lugares de difícil acesso. A agricultura inteligente é um exemplo perfeito disso, com sensores IoT que estão sendo implementados em uma variedade de aplicações, criadas para tornar a produção agrícola mais produtiva e sustentável. Eles são usados para controlar os níveis de umidade no solo, de ervas daninhas nas culturas, para ajudar na incubação de ovos de galinha e até mesmo para monitorar a saúde das vacas destinadas ao abate.

Figura 1. As Smart Cows têm um dispositivo IoT implantado, usado para monitorar seu comportamento, além de outros fatores importantes, como a temperatura. Tags IoT também são usadas para ajudar a monitorar a atividade das vacas e seu bem-estar, 24 horas por dia.

Na aplicação “Smart Cows”, sensores IoT são implantados em vários locais sob a pele das vacas. O processo requer uma pequena cirurgia com anestésico (Figura 1). Uma vez em funcionamento, espera-se que os sensores operem sem falha durante pelo menos três anos. Durante esse tempo, controla-se uma variedade de coisas, como o comportamento e a temperatura da vaca, que é um indicador-chave do seu estado de saúde.

Parece bastante simples, mas devido ao fato dos sensores estarem localizados dentro da vaca, eles não podem ser facilmente acessados caso algo dê errado. O peso das vacas e seu hábito de se esfregarem continuamente contra objetos constitui um outro problema. O que acontece quando uma vaca adulta, pesando mais de 800 kg, decide esfregar uma parte do corpo onde se encontra um sensor? O sensor será danificado?

Perguntas como essas são relevantes e apontam para um diferenciador-chave entre os dispositivos IoT que fracassam e os que obtêm sucesso. Produtos IoT bem-sucedidos são projetados premeditadamente para não falhar — não apenas em laboratório, sob condições ideais de teste, mas no mundo real, onde muitos fatores conspiram para que as falhas aconteçam.

Aqui estão cinco fatores-chave que podem fazer com que dispositivos IoT falhem no mundo real, e algumas dicas sobre como se proteger dessas armadilhas:

Congestionamento e problemas de carregamento

A partir do momento em que um novo dispositivo IoT é ativado, pode haver centenas de outros dispositivos do mesmo tipo nas proximidades. Em apenas uma fazenda inteligente, poderia haver uma manada de gados (cada um, com vários sensores IoT implantados); sensores para a medição de variáveis do solo, das plantas e ambientais; sensores para monitoramento animal remoto; robôs e drones de fazenda —sem mencionar quaisquer dispositivos IoT que o agricultor possa trazer consigo.

O congestionamento pode impedir que os dispositivos funcionem como deveriam. Um aumento acentuado no tráfego da rede tem um efeito semelhante, forçando o dispositivo IoT a retransmitir dados continuamente. Sua bateria pode descarregar mais rapidamente do que o esperado, ou pode simplesmente parar de funcionar.

Para evitar falhas como essas, os fabricantes do produto devem testar a capacidade que seus dispositivos IoT têm de operar normalmente, com uma quantidade de tráfego comparável à esperada no ambiente de destino. Esse teste também deve ser feito enquanto se simula tipos diferentes de tráfego, como transmissão de vídeo ou de voz.

Interferência

A implementação intensa de dispositivos IoT, com muitos dispositivos operando nas mesmas bandas lotadas — como pode ser o caso em uma grande fazenda — aumenta consideravelmente a probabilidade de interferência entre os dispositivos. Muitos destes dispositivos não podem detectar um ao outro, muito menos compartilhar cooperativamente as ondas de rádio, o que os pode levar a se comportar de modo irregular.

Para evitar esses problemas, um teste de coexistência é fundamental. Isso pode ajudar os fabricantes do produto a determinarem a tolerância de um dispositivo a outros sinais de rádio e a certificarem-se da viabilidade de um certo nível de operação, mesmo sob a presença de protocolos de rádio alternativos. Dispositivos IoT também devem ser testados de modo a se verificar se os mesmos podem lidar com as muitas amplitudes, taxas de dados e protocolos que eles provavelmente vão encontrar no mundo real.

Dificuldades de roaming

Dispositivos IoT sem fio fazem roaming de um local para outro com muita frequência. Isso pode causar problemas, caso eles não tenham sido projetados com algoritmos de roaming robustos para minimizar o atraso de itinerância e evitar paralisações. Uma paralisação de apenas alguns segundos pode resultar em uma perda de dados valiosos. Congestionamentos e interferências têm um impacto dramático sobre o sucesso do funcionamento de algoritmos de roaming, fazendo com que testes sob condições de rede reais sejam fundamentais para se prevenir uma falha do dispositivo. Mesmo no cenário da fazenda inteligente, implantar um dispositivo IoT em uma vaca faz sentido apenas se esse dispositivo puder fornecer dados que um fazendeiro possa acessar continuamente.

Testar o comportamento de entrega de roaming dos dispositivos IoT em uma variedade de condições problemáticas é uma forma de prevenir este tipo de falha. Fazer um teste de simulação com a antena do dispositivo para garantir que ela consegue lidar com o roaming, cooperando ao mesmo tempo com o volume e a mistura de tráfego encontrados no mundo real, é também algo aconselhável.

Interoperabilidade com a infraestrutura de rede

Num dia, um dispositivo IoT pode estar funcionando como esperado. No dia seguinte, ele pode apresentar alguma irregularidade ou parar de funcionar completamente. É provável que o problema não seja o dispositivo, mas sim um resultado da atualização do firmware em seus pontos de acesso sem fio (APs), feita pelo usuário. Uma pequena mudança na infraestrutura da rede transforma um dispositivo IoT (como um sensor implantado em uma vaca) que estava em perfeito estado de funcionamento em um dispositivo que não é reconhecido pelo ambiente de destino. Felizmente, um conjunto de testes de conformidade de protocolo pode fornecer uma defesa eficaz contra este tipo de falha, testando-se todas as funções definidas de um protocolo de dispositivo sem fio, e não apenas um subconjunto pequeno.

Violações de segurança

Figura 2. Qualquer dispositivo IoT endpoint, como um relógio inteligente, um dispositivo de monitoramento médico ou até mesmo um dispositivo de rastreamento em uma vaca, pode ser hackeado.

Qualquer dispositivo IoT pode estar vulnerável a ataques, mesmo aqueles que estão em uma vaca (Figura 2). Às vezes, os hackers estão à procura dos dados que são coletados. Outras vezes, estão procurando uma maneira de explorar as falhas de segurança do dispositivo para obter um acesso clandestino a alguma rede. Isso pode acontecer quando um dispositivo está realizando roaming e sofre interferência. A interferência pode sobrecarregar o dispositivo e fazer com que ele entre em situação de falha, resultando em atrasos de tempo de conexão e tornando-o vulnerável a hackers durante um determinado tempo. Fazer um conjunto de testes que simulem o comportamento de roaming em um ambiente de RF desordenado é uma maneira de consertar e evitar esse tipo de problema.

Uma pressão crescente tem recaído sobre os fabricantes de produtos IoT para que eles garantam a sua confiabilidade, à medida que cada vez mais consumidores se tornam dependentes das funcionalidades da IoT. Para as empresas que buscam criar produtos IoT que não venham a falhar, o truque reside em compreender completamente o ambiente de implantação do produto e em realizar o tipo certo de testes, para garantir que eles conseguem resistir aos fatores que possam conspirar contra eles. Independentemente desses dispositivos serem usados em Smart Cows, em aparelhos de monitoramento médico ou em qualquer outra das suas possíveis aplicações, as empresas que tiverem como prioridade a confiabilidade de seus produtos certamente galgarão com sucesso o caminho de oportunidades do promissor mercado de IoT.

*Cheryl Ajluni é chefe de soluções de IoT da Keysight Technologies

 

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