Veículos autônomos: do chão de fábrica para as ruas
O universo 5G já é realidade no Brasil e no mundo. As aplicações da tecnologia, até então limitadas a discussões teóricas, deram um salto para a realidade, com um número crescente de casos de uso se espalhando em diferentes contextos. Dentro das diversas inovações alavancadas pela rede 5G, muito se comenta sobre os veículos autônomos e suas variadas aplicações, com impacto direto no ecossistema dos transportes em geral, seja na esfera pública, corporativa, industrial e até mesmo na esfera individual.
Mas antes de imaginarmos um cenário em larga escala, com carros transitando por ruas e estradas sem o comando físico dos motoristas, é preciso entender que, para além da tecnologia, há uma série de entraves legais que devem ser vencidos. Afinal, o mundo jurídico precisa de tempo para se adequar às novas formatações construídas pelo desenvolvimento tecnológico.
Apenas para efeito de uma rápida reflexão: no caso de uma eventual batida entre dois carros autônomos, de quem seria a culpa? Do passageiro proprietário do veículo? Do fornecedor que desenvolveu a tecnologia?
Discussões à parte, cabe destacar que o primeiro caminho até a massificação dos veículos autônomos começa pelo chão de fábrica, em um ambiente privado, com infraestrutura 100% capaz de alavancar o trabalho dos denominados AMRs (do inglês, Autonomous Mobile Robots).
Essa tecnologia, intrinsecamente ligada à consolidação do 5G, precisa apenas de sensores e scanners para se locomover. Diferentemente dos AGVs ou Automated Guided Vehicles (uma outra espécie do gênero veículos autônomos), os AMRs não têm sua operação limitada a um ambiente controlado, uma vez que suas próprias câmeras e sensores, equipados com Internet das Coisas (IoT), permitem seu deslocamento livre, 100% autônomo e inteligente.
Mas como essa inteligência é desenvolvida na prática?
Primeiramente, precisamos compreender que a viabilização dos AMRs está diretamente ligada ao 5G, justamente porque apenas essa tecnologia de rede é robusta o suficiente para processar com elevada velocidade e confiabilidade todo o enorme volume de dados envolvidos nesse tipo de aplicação.
Por trás de cada centímetro percorrido pelos robôs, há o trabalho incessante de softwares inteligentes, que processam as informações do ambiente, obtidas pelos sensores e câmeras, transformando-as em respostas de tempo quase real.
É justamente esse mecanismo que capacita o AMR a desviar de obstáculos e até mesmo calcular rotas mais eficientes dentro de um trajeto programado. Por sinal, quanto maior for a densificação de robôs e mais complexo o ambiente em que eles trafegam, mais rápidas devem ser as respostas geradas pelos softwares inteligentes.
Nesse sentido, cabe lembrar que a rede 5G, em comparação à sua versão anterior (4G), manifesta até 50 vezes mais velocidade, 10 vezes menos latência (tempo de resposta), 1000 vezes mais capacidade e altíssima confiabilidade (em níveis superiores a 99,9999%). Em outras palavras, esses atributos fazem da tecnologia 5G um requisito imprescindível para a viabilização dos AMRs.
Ajustes finos garantem aplicações ainda mais avançadas
É também importante destacar que as próximas especificações do 5G, especialmente sob os Releases 16 e 17 da 3GPP, vão dar passos ainda mais revolucionários no que tange a capacidade da nova rede de acomodar aplicações cada vez mais avançadas.
Esses novos protocolos são especialmente importantes para o fino ajuste das atividades desempenhadas pelos robôs autônomos, uma vez que estabelecem o funcionamento da IoT dentro do 5G.
Desse modo, surgem especificações para sensores, direções remotas e autônomas, diretrizes para redução de interferências, além de aplicações direcionadas para o ambiente industrial, tudo isso com base em um padrão mínimo tido como referência para uma comunicação de baixíssima latência e ultra confiabilidade (URLLC).
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Um outro grande avanço esperado especialmente com o Release-17 é sua capacidade de garantir a localização de objetos com uma margem de erro na ordem de poucos centímetros. Essa é uma verdadeira revolução para a indústria, certamente tão grande quanto foi o Google para o mundo virtual.
Um ajuste com esse nível de detalhamento é capaz de redesenhar toda a dinâmica operacional do setor industrial, viabilizando o armazenamento desestruturado de partes e componentes. São ganhos inéditos para um ambiente sempre em busca de mais eficiência e custos menores, capazes de elevar o universo logístico para um patamar jamais experimentado.
Quais são os pilares das soluções future-proof?
Ano após ano, as evoluções em conectividade estão acelerando o processo de transformação digital das empresas, impondo uma nova dinâmica de possibilidades que parece não ter limites. Garantir que as soluções incorporadas aos negócios sejam future-proof, ou seja, compatíveis com esse ritmo acelerado de inovações, é fundamental para manter a competitividade no mercado.
Atualmente, estão espalhados mundo afora uma enorme quantidade de dispositivos de IoT ainda baseados em 2G e 3G. Com a expansão do 4G (LTE) e das tecnologias LPWA (Low Power Wide Area) específicas para aplicações de Internet das Coisas (NB-IoT e Cat-M), e sobretudo com o desenvolvimento do 5G nesta próxima década, fica evidente que a iniciativa de migração para os padrões de conectividade mais atuais deve compor as prioridades de planejamento das empresas.
Em linhas gerais, podemos estabelecer que soluções future-proof, em operações inseridas no ecossistema de Internet das Coisas, são estruturadas sobre três grandes pilares: escalabilidade, flexibilidade e atualização remota.
- No quesito escalabilidade, é importante entendermos a grande importância que as redes de conectividade desempenham no sentido de acomodarem um número cada vez maior de dispositivos IoT mundo afora.
- Já que no que tange a flexibilidade, as soluções future-proof precisam estar preparadas não apenas para atender as frequências atuais de comunicação de dados, mas também para rapidamente se adaptarem às novas bandas que surgirão no futuro.
- Por fim, as atualizações remotas são especialmente importantes num cenário de escalabilidade, justamente por viabilizarem que milhões de dispositivos em campo possam ser acessados com rapidez e segurança, garantindo a viabilidade econômica das aplicações IoT.
Como ocorre na prática o acesso remoto aos dispositivos IoT?
Tudo parte da gestão de ciclo de vida dos dispositivos, o que inclui updates remotos de software e a instalação do FOTA (Firmware Over-the-Air) incremental, capaz de acompanhar as tecnologias de conectividade em constante evolução, como as redes celular.
O FOTA garante que os dispositivos em campo estejam sempre atualizados, sem a necessidade de deslocamento de equipes técnicas, o que acarreta maior tempo de uso dos equipamentos, incrementos importantes em segurança e redução de custos.
Com updates remotos é também muito mais simples expandir as soluções para áreas de difícil acesso ou de risco para os trabalhadores. A expectativa é que esses lugares só sejam acessados quando de fato for necessária a substituição de um dispositivo, o que hoje pode acontecer com um intervalo de 10 anos, haja vista as baterias de alta duração.
Essa dinâmica é também de grande importância para as rotinas de manutenção dos dispositivos IoT, já que a gestão à distância dos equipamentos pode ser via um acesso temporário apenas para as correções devidas, com a posterior renovação automática das credenciais de acesso.
Segurança é outro aspecto central das soluções future-proof
Soluções future-proof garantem que alterações na nuvem de IoT sejam feitas com muito mais facilidade e segurança.
Isso é especialmente importante para aumentar a flexibilidade das soluções e o poder de escolha das empresas que, por diferentes razões, podem optar por alterar os serviços de cloud ao longo do tempo, ou combinar vários deles (estratégia multicloud). O processo ocorre via plataforma, com operações de integração dos dispositivos à nova nuvem de forma 100% remota.
Por fim, especificamente no que tange a segurança, é importante que os equipamentos em campo possam ter suas credenciais de acesso atualizadas regularmente, assegurando um ecossistema mais estável e confiável.
Para tanto, é necessário garantir que qualquer reação diante da hipótese de alguma violação seja muito rápida. E, mais uma vez, o acesso remoto aos dispositivos é a garantia desse mecanismo.
Conera™: IoT simples e Segura
O Conera™ é o middleware V2COM para aplicações em Internet das Coisas. A tecnologia foi desenvolvida para atender à totalidade dos fatores que impactam diretamente no sucesso das soluções de IoT.
Ao se comunicar com os sistemas operacionais mais utilizados no Ecossistema de Internet das Coisas, o Conera™ elimina as complexidades das variáveis de Hardware, gestão e comunicação de dados, o que expande suas possibilidades de aplicação, de forma flexível e segura.
Seu grande pacote provê soluções para diferentes necessidades, como:
- um software embarcado flexível, robusto e seguro.
- uma comunicação confidencial, autenticada e disponível.
- um serviço cloud para coletar os dados, controlar os equipamentos e disponibilizar estes dados para os usuários.
Os protocolos do Conera™ permitem o máximo aproveitamento de cada tecnologia de comunicação wireless, explorando o melhor das características de consumo de energia da NB IoT ou a baixa latência do 5G.
Afinal, sustentabilidade e eficiência podem caminhar juntas?
Sustentabilidade e eficiência são pautas fortes já há bastante tempo. Nos últimos anos, em especial, o binômio vem consolidando na prática a noção de que, sim, é possível alavancar estratégias capazes de reduzir a sobrecarga ambiental e, ao mesmo tempo, diminuir custos operacionais, alcançando processos mais eficientes.
Em razão disso, já existem departamentos inteiros dentro das empresas e dos órgãos governamentais que trabalham exclusivamente com sustentabilidade. Entre as pessoas, por sua vez, há uma preocupação cada vez maior com o uso otimizado de recursos escassos e a melhor forma de prover as necessidades humanas do dia a dia evitando-se desperdícios.
Por sinal, quando o assunto é desperdício, certamente uma das primeiras palavras que nos vêm à mente é "energia". Nos últimos anos, tem sido um desafio cada vez maior garantir o fornecimento de energia para um mundo em expansão populacional, que demanda mais serviços e consome mais.
Mas, ao contrário do que se difundia até pouco atrás, as novas tecnologias em prol da sustentabilidade não apenas salvaguardam os recursos naturais, mas também têm uma aplicação direta na redução de custos operacionais, aumentando a eficiência dos negócios.
Smart Grids: sustentabilidade e eficiência de mãos dadas
O setor de energia tem sido um dos grandes expoentes quando o assunto é reproduzir casos de sucesso que articulem sustentabilidade e eficiência.
Prova disso é a rápida expansão das Smart Grids ao redor do mundo. Com tecnologia digital e descentralizada, o modelo de desenvolvimento baseado em redes inteligentes tem ampliado a performance das concessionárias, garantindo mais controle, eficiência, segurança e qualidade na prestação dos serviços de fornecimento de energia.
Do outro lado da corrente, os consumidores estão usufruindo de um modelo mais flexível para atender as suas particularidades de demanda. Hoje, já é possível controlar com muito mais precisão o consumo de energia, a escolha pela fonte mais sustentável e até mesmo acumular créditos com a produção descentralizada e baseada em recursos limpos, como a energia solar e eólica.
Todo esse ecossistema tem levado a uma diminuição drástica da pegada ambiental. Segundo a consultoria Juniper Reasearch, a expansão das Smart Grids resultará numa redução de até 700 milhões de toneladas métrica (MTT) nas emissões de CO2 em âmbito global, até 2027.
Em termos financeiros, esse fenômeno pode representar até US$ 125 bilhões em redução de custos, provando mais uma vez que, sim, sustentabilidade e eficiência formam um binômio com viabilidade prática.
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Dados recentes do relatório Technology Trends Outlook, da McKinsey, também vão na mesma direção. O documento ressalta a importância da sustentabilidade, destacando sua participação ativa nas aplicações tecnológicas dos últimos anos. Os principais destaques foram as soluções energéticas solar e eólica, os combustíveis sustentáveis como o hidrogénio, os sistemas de baterias de longa duração e as redes inteligentes.
O mesmo documento cita que os investimentos anuais em fornecimento e produção de energia devem duplicar até 2035, somando cerca de 1,5 biliões de dólares. Projeta-se uma maior inclinação para as tecnologias limpas, que intensifiquem a onda de descarbonização.
Tecnologia por trás das redes inteligentes
As Smart Grids são compostas por um vasto conjunto de tecnologias avançadas capazes de monitorar e gerenciar os dados produzidos em todas as etapas de produção, transmissão, distribuição e consumo de energia.
Big Data, Internet das Coisas e Inteligência Artificial são pilares centrais para garantir a captação, fluxo e processamento inteligente desses dados, os quais garantem a tomada de decisão quase instantânea sobre as operações.
A conectividade, por sua vez, é a base sobre a qual estão alicerçados esses três pilares. Afinal, sem ela, a comunicação de dados não acontece. As redes celulares, com destaque especial para o novo 5G, e as redes satelitais com cobertura global alavancam as potencialidades das Redes Inteligentes, aumentando sua capacidade de controle e, assim, a eficiência operacional.
GT 41: medição e distribuição inteligente de energia elétrica
Projetado para atender às necessidades das empresas do setor elétrico, o GT 41 é o controlador programável multiprotocolo V2COM WEG Group ideal para soluções de gestão automatizada da medição e telecontrole de redes de transmissão e distribuição.
Utilizado para fazer interface com elementos em campo, permitindo sua supervisão, controle e visualização, através da recepção e transmissão de dados sem fio via redes celulares, o GT 41 possibilita a digitalização de medidores, transformadores, religadores, inversores, painéis elétricos, controladores e demais elementos do setor de utilidades e diversos outros segmentos de negócios.
Com grande capacidade de processamento e memória, o GT 41 pode ser integrado a qualquer dispositivo eletrônico através de diferentes protocolos. Seu software embarcado pode ser substituído remotamente, possibilitando constante upgrade de suas aplicações.
Sua elevada autonomia de funcionamento, comunicação garantida por bateria incorporada, além dos sensores de presença de tensão constituem um grande diferencial para a detecção de perdas comerciais e para a gestão da qualidade e sustentabilidade do fornecimento de energia.
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Por que a segurança de rede é aspecto central para as utilities?
Ao gerirem recursos fundamentais à vida dos cidadãos e à saúde econômica dos países, as Utilities desempenham um papel de extrema importância. Por essa razão, é fundamental garantir não apenas a segurança física das operações (o que significa salvaguardar uma quantidade imensurável de recursos naturais), mas também a segurança de rede pela qual trafegam os dados gerados ao longo da operação.
Nesse último quesito em particular, a rede celular oferece uma série de atributos que diretamente aumentam a segurança das aplicações de medição remota contra invasões maliciosas.
No que tange a arquitetura de rede, a tecnologia celular apresenta uma estrutura vertical integrada, com o estabelecimento de conexões diretas na camada de dados entre o dispositivo e a aplicação. Sem elementos intermediários de rede, esse padrão está menos suscetível a ciberataques.
Além disso, a rede celular é capaz de implementar controles de encriptação com AES128 (Padrão Avançado de Criptografia) em nível de Transporte e Aplicação, através de plano de controle individualizado (o que reforça o controle de acesso), sobretudo quando aliado a chaves privadas (PSK), presentes nos dispositivos inteligentes desenvolvidos por alguns fornecedores.
Atualização remota incrementa segurança de rede
Ainda, a tecnologia celular permite acesso 100% remoto aos dispositivos em campo. Dessa maneira, é plenamente viável desempenhar rotinas comuns e fundamentais à manutenção da segurança das aplicações sem deslocamentos. Falamos, por exemplo, de aplicações de patches de segurança, reconfigurações remotas, recuperação de dados, resolução de problemas pelas equipes técnicas e updates de firmware.
Por fim, as redes celulares também permitem a implementação de fallback para outras tecnologias, por exemplo, do NB-IoT para o CAT-M1 ou para o 2G. Com um leque maior de opções de conectividade em bandas celulares (com o mesmo protocolo ou com protocolos diferentes) é possível aumentar a segurança das aplicações, evitando-se interferências maliciosas.
Qual o papel do 5G na segurança?
No que tange especificamente o 5G, o tráfego de dados está protegido por criptografia de última geração. Os dispositivos e a rede se autenticam, com sinalização protegida por integridade. Dessa forma, o comprometimento de um componente não altera a proteção dos demais.
O 5G ainda adiciona um processo de confirmação dessa autenticação e a criptografia da transmissão da identidade de longo prazo dos assinantes (IMSI), o que garante ainda mais segurança ao roaming.
Além dos rigorosos padrões de segurança já presentes nas redes celular (os mesmos utilizados por bancos em transações eletrônicas extremamente sensíveis a ataques), alguns fornecedores de soluções de medição inteligente adicionam camadas extras de proteção que mitigam de forma eficaz os riscos de invasões.
Essas camadas são construídas a partir de um olhar holístico, dentro do qual a autenticação de usuários, encriptação de dados e resiliência da rede são apenas alguns dos diversos aspectos que elevam a segurança das soluções ofertadas.
5G mmWave: quais aplicações da tecnologia com altíssima velocidade?
Quando discutimos sobre 5G, é importante entender que a tecnologia apresenta uma série de segmentações. Dentro desse universo, temos, por exemplo, o 5G SA (Standalone), o 5G NSA (Non-Standalone) e até mesmo o 5G DDS (Dynamic Spectrum Sharing), um modelo "híbrido" do 5G que compartilha as frequências de outras gerações de redes (3G, 4G), oferecendo velocidade maior, mas ainda aquém do 5G "puro".
No que tange especificamente as frequências envolvidas no 5G, podemos dividi-las em tipo sub-6 GHz, com frequência transmitida inferior a 6 GHz, e em mmWave (ou ondas milimétricas), cuja frequência ultrapassa os 24 GHz.
Apenas para efeito de comparação, enquanto o 5G SA atinge 100 vezes mais velocidade que o 4G, o 5G mmWave, pelo menos em níveis teóricos, poderia ser até 65.000 vezes mais rápido.
É claro que, na vida real, esses valores não alcançam o limite máximo, mas, mesmo assim, apresentam uma performance bastante impressionante. Se o 5G SA alcança uma velocidade entre 1 e 10 Gbps, as ondas milimétricas poderiam atingir (na prática) algo entre 10 e 50 Gbps.
Mas quais as aplicações do 5G mmWave?
A grande aplicação das ondas milimétricas está em locais com elevado número de dispositivos conectados. Ao oferecer taxas de velocidade sem precedentes, baixíssima latência e uma capacidade de conexão muito mais alta, as ondas mmWave são um recurso valioso para habilitar casos de uso de grande densidade, como estádios, centros comerciais e estações de transporte público.
Mas as aplicações não param por aí. A alta confiabilidade e velocidade de conexão oferecidas pelo 5G mmWave (até 19 vezes maior que o 5G na frequência sub-6 Ghz), terão grande impacto em aplicações de missão crítica, em que o tempo de resposta é crucial para o sucesso e a segurança da tarefa desempenhada.
Entre os diversos exemplos, podemos citar os veículos autônomos, que precisam de um tempo de resposta praticamente instantâneo, e a medicina avançada, com a aplicação de robôs cirúrgicos, em que a precisão milimétrica é absolutamente fundamental.
Uma outra característica inerente às ondas milimétricas reside na elevada "limpeza" de seu espectro. Enquanto as bandas baixas 5G já apresentam uma infinidade de serviços sendo transmitidos em blocos de frequências adjacentes (oferecendo ampla cobertura de área), as frequências acima de 24 GHz (onde se encontram as mmWave) dispõem de um espectro completamente limpo e disponível.
Com isso, as interferências são ainda mais raras, permitindo a oferta de serviços com altíssima confiabilidade, segurança e performance.
Desafios para o uso prático da tecnologia
Há ainda muitos testes e estudos em andamento quando falamos em ondas milimétricas. Na América Latina, em particular, o estágio de desenvolvimento da tecnologia é bastante inicial, com modelos de negócio ainda em estruturação.
Nesse cenário, o Brasil desponta como uma exceção, ao lado de Chile, Porto Rico e Uruguai. É o que indica o estudo da 5G Américas, "Bandas de ondas milimétricas (mmWave) para 5G na América Latina e Caribe", pelo qual esses países saem na frente, por já terem o espectro de faixas entre 24 GHz e 86 GHz cedido ou as licenças pré-existentes para esse tipo de uso autorizadas.
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Mas, para que o 5G mmWave expanda de forma sustentável e rápida, é necessária a estruturação de um ecossistema completo de desenvolvedores de aplicações e dispositivos compatíveis com a tecnologia.
Além disso, por estarem inseridas numa faixa de frequência elevada, as ondas milimétricas têm menor capacidade para transpor obstáculos. E, por essa razão, será necessária a instalação de muito mais antenas do que as previstas para o 5G Sub- 6 GHz.
Modernização do setor elétrico: tecnologia pela geração distribuída de energia
Com forte agravamento nos últimos anos, as mudanças climáticas estão trazendo eventos cada vez mais nocivos para a sociedade. Longos períodos de seca e o crescente risco de apagões passaram a fazer parte da rotina de diversos países, incluindo o Brasil.
Tudo isso, claro, impacta diretamente a produção e a distribuição de energia. E esse é um dos principais motivos pelo qual a modernização do setor elétrico é um tema de fundamental importância para o país.
Apesar de termos uma das matrizes energéticas mais diversificadas e limpas do mundo, a crescente pressão oriunda do aumento de demanda por energia impõe novas maneiras de se conduzir a operacionalização do setor elétrico, de tal modo a alavancar a resiliência das redes de transmissão e distribuição.
Para tanto, é fundamental que os sistemas tornem-se mais flexíveis e inteligentes, acolhendo as típicas flutuações da produção de energia oriunda de fontes limpas, sobretudo as de natureza solar e eólica, em rápido crescimento no país.
O papel das Smart Grids na modernização do setor elétrico
Por serem produzidas a partir de fontes de mais difícil controle, as energias eólica e solar necessitam de mecanismos capazes de alavancar o seu máximo aproveitamento em momentos de abundância, mas também devem ser resilientes o suficiente para garantir estabilidade nos momentos de menor geração.
Todo esse amplo dinamismo, característico dos sistemas distribuídos, só pode ser viabilizado através da propagação das redes inteligentes de energia ao longo do país.
As Smart Grids são a grande aposta para conferir mais inteligência à produção, distribuição e consumo de energia. Com uma nova arquitetura de rede, integrando ações de todos os usuários a ela conectados, as redes inteligentes aplicam tecnologia de ponta, como a Internet das Coisas (IoT), e permitem a transmissão e a distribuição de energia de forma descentralizada, com base em informações em tempo real ao longo de toda a cadeia.
Por essa formatação multidirecional, com fluxos e integrações mais complexas, empresas e residências podem produzir agora sua própria eletricidade a partir de fontes renováveis, alavancando a descarbonização das redes, por sinal, uma das ações mais urgentes para o setor, em sintonia com o movimento que cresce mundo afora.
Mas como a tecnologia viabiliza a geração distribuída?
Pela geração distribuída, o excedente produzido é injetado na rede da distribuidora local e se torna um crédito financeiro para o proprietário do sistema. Assim, se uma família fizer uso de painéis solares, por exemplo, e consumir menos energia do que produz, ela poderá armazenar (e até mesmo vender) o excedente por meio das Smart Grids conectadas à rede elétrica.
Para tanto, é fundamental aplicar tecnologia especialmente na ponta da operação, capaz de mensurar, em tempo real, o que está sendo consumido, o que está sendo produzido, o sentido do fluxo de energia e integrar todos os dados gerados nessa cadeia para que seja possível efetuar o controle e a gestão do sistema.
Essa tarefa é executada a partir de um verdadeiro arsenal de dispositivos inteligentes e sistemas robustos que, viabilizados através do que há de mais moderno em conectividade avançada, permitem a coleta, transmissão e o processamento de dados provenientes do sistema elétrico.
Esses dados são os responsáveis por garantir o gerenciamento remoto das mais diversas etapas que compõem todo o ecossistema de geração, transmissão e distribuição de energia, viabilizando, inclusive, o acionamento de respostas automatizadas e inteligentes, em perfeita sintonia com o dinamismo do sistema.
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No Brasil, embora ainda haja um longo caminho a ser percorrido em direção à aplicação massiva de tecnologia nos sistemas de energia elétrica, esse movimento vem crescendo a passos largos. Já são mais de 9 GW de potência instalada, um aumento de 316% nos últimos dois anos, o que representa cerca de 5% de toda a capacidade instalada atual de geração de energia elétrica do país.