Configurando redes mesh para o IoT Edge

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Equipe TecMundo

@tec_mundo

Por: John Walicki e Brian Innes.

Atualizado em: 17 de fevereiro de 2020 | Publicado em 6 de maio de 2019.

Este padrão de código faz parte do 2020 Call For Code Challenge.

O vencedor do prêmio Call for Code Global de 2018, Project Owl, implementou uma solução de hardware para a IoT que, quando implantada,  criou uma rede mesh – também chamada rede de malha, em português. Embora as topologias de redes mesh não sejam novas, com o aumento da acessibilidade de hardware para a IoT, essas redes se apresentam como uma solução mais viável para a Internet das Coisas.

 e, em seguida, como utilizá-la para conectar sensores à Internet e permitir que outros dispositivos que não fazem parte da rede mesh se conectem à Internet através dessa rede. A imagem a seguir mostra essa topologia de rede mesh.

IBMTopologia da rede mesh.

Para entender melhor o que é uma rede mesh e sua utilidade em soluções para a IoT, leia a seção do workshop sobre redes mesh.

A configuração da rede mesh para o IoT Edge envolve essas três etapas centrais:

  1. Configurar a rede mesh;

  2. Conectar a rede mesh usando wi-fi;

  3. Criar um aplicativo para a IoT que envia dados de sensores através da rede mesh.

Pré-requisitos

Essa rede mesh requer pelo menos 2 Raspberry Pis com cartões SD, para conter o sistema de arquivos, e fontes de alimentação para cada Pi. Também serão necessários sensores de temperatura e umidade e um LED RGB. Além disso, você precisará de uma conexão Ethernet ou wi-fi e, claro, de conectividade com a Internet.

Você pode concluir este tutorial usando uma conta IBM Cloud.

Para conferir a lista completa de pré-requisitos de hardware, software e competências para esse projeto, leia a seção de pré-requisitos do arquivo readme principal do workshop.

1. Configurando a rede mesh

Na Etapa 1, você configura a rede mesh através de wi-fi e também configura o acesso à rede para os dispositivos mesh. Você utilizará uma conexão Ethernet para conectar a rede mesh à rede de sua casa ou escritório e também para dar permissão de acesso à internet através dessa rede a dispositivos que não sejam mesh.

IBMConfigurando a rede mesh.

1a. Criando uma rede mesh através de wi-fi

Utilizamos o módulo batman-adv padrão do kernel do Linux para criar a rede mesh no Raspberry Pi. Esse módulo permitirá que o Pi envie tráfego de rede pela rede mesh.

Siga as etapas na seção “Construindo uma rede meshde nosso workshop.

1b. Configurando o acesso à rede para os dispositivos mesh

Agora que você criou a rede mesh, é necessário permitir que os nodes dessa rede tenham acesso à Internet. Para fazer isso, você precisa adicionar um dispositivo de gateway à rede mesh. Além disso, você precisa dar permissão de uso da rede para acessar a Internet e de uso de outros nodes a dispositivos que não sejam mesh. Para tal, é necessário adicionar um dispositivo de ponte (do termo em inglês bridging) à rede mesh.

Conclua as etapas na seção “Acesso à rede” de nosso workshop.

2. Conectando a rede mesh usando wi-fi

Na Etapa 2, que é opcional, é realizada a conexão do dispositivo de gateway à rede de sua casa ou escritório usando wi-fi (em vez de Ethernet) e também é feita a transformação do dispositivo de ponte em um ponto de acesso wi-fi (do inglês wi-fi hotspot) para que se possa realizar a operação de bridging dos dispositivos conectados por wi-fi à rede mesh. A figura a seguir mostra o uso de wi-fi na rede mesh.

IBMUso de wi-fi na rede mesh.

Se você não precisar de um gateway ativado por wi-fi ou dispositivo de ponte, pule essa etapa e avance para a Etapa 3.

2a. Conectando seu gateway à sua rede via wi-fi

Para converter a conexão Ethernet em uma conexão wi-fi e rotear o tráfego mesh através da conexão wi-fi utilizando o dispositivo de gateway, conclua as etapas na seção “gateway wi-fi” do workshop.

2b. Criando um ponto de acesso de ponte

Para converter o node de ponte em um ponto de acesso e permitir que o tráfego de rede vindo do ponto de acesso tenha acesso à rede mesh, conclua as etapas na seção “ponte wi-fi” do workshop.

3. Criando um aplicativo para a IoT que envia dados de sensores através da rede mesh

Finalmente, na Etapa 3, você construirá um aplicativo para a Internet das Coisas que reúne dados de sensores e utiliza a rede mesh para enviar esses dados para a IBM Cloud. Um aplicativo da IBM Cloud recebe e processa os dados de sensores e, em seguida, envia um comando de volta ao Raspberry Pi para definir a cor da luz de LED no Pi.

Nessa etapa, você conecta os sensores, instala o Node-RED e alguns pacotes Node-RED, cria o aplicativo para a IoT no IBM Cloud e envia os dados de sensores através da mesh para o Watson IoT Platform.

Conclua as etapas na “Parte 3” do workshop.

Resumo e próximas etapas

Nesse tutorial, tentamos desmistificar o processo de configuração da rede mesh para o IoT Edge. Você consegue imaginar outras soluções de IoT que podem empregar redes mesh?

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Configurando redes mesh para o IoT Edge