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Robust software services for IoT embedded systems

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Resumo:O aumento do número de dispositivos conetados e o aparecimento de novas tecnologias LPWAN, como o NB-IoT, permite que a nova geração de dispositivos IoT apresente tempo de vida superior a 10 anos, com recurso a uma bateria de dimensões AA convencionais. Contudo, durante este tempo, os dispositivos IoT designados de end-devices, devem conseguir manter o devido funcionamento do sistema, economizando o máximo de energia possível. Neste tipo de dispositivos o uso de reprogramação Over The-Air (OTA) também é necessário, pois, este permite mudar o comportamento do dispositivo caso o paradigrama da aplicação mude ou software bugs sejam encontrados. Os end-device são normalmente controlados por uma “entidade” superior chamada de cloud que com eles interage. O objetivo desta dissertação é dar continuidade ao trabalho realizado no laboratório do ESRG, nomeada mente na dissertação de mestrado [1] que se focou no desenho de um dispositivo com um tempo de vida superior a 10 anos. A solução final foi um dispositivo com um software bare-metal e com uma estima tiva de 17 anos de tempo operacional. Esta foi analisada e foram encontradas possíveis melhorias na pilha de software. Assim sendo, este foi redesenhado para o uso de um sistema operativo Azure RTOS ThreadX. Neste redesenho vários módulos foram otimizados e adicionados como encriptação, OTA, e co mandos. Estes novos módulos permitem a alteração de parámetros do dispositivo, tais como, o tempo de amostragem dos sensores, o tempo de envio e atualizações incrementais do software. Para realizar as atu alizações (OTA) foi desenvolvido o algoritmo diferencial DeltaGen. Em todo o desenvolvimento foram feitos testes unitários e usados analisadores estáticos para prevenir erros antes da colocação dos dispositivos no terreno. Foi desenvolvida a cloud que recebe a informação dos dispositivos e os controla utilizando uma ar quitetura baseada em microserviços que aumenta a flexibilidade e agilidade do sistema. Em condições normais o dispostivo tem um tempo de operação estimado de 23 anos, sendo que em condições ideais esta aumentaria para 30 anos. A aplicação possui comunicações encriptadas utilizando os algoritmos de encriptação RSA e AES, atualizações OTA e reconfiguração a partir de comandos enviados da cloud.
Autores principais:Borges, João Marcelo Mendes
Assunto:Baixo-consumo OTA Azure RTOS ThreadX Design NB-IoT IoT Ultra-low-power
Ano:2022
País:Portugal
Tipo de documento:dissertação de mestrado
Tipo de acesso:acesso aberto
Instituição associada:Universidade do Minho
Idioma:inglês
Origem:RepositóriUM - Universidade do Minho

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