IoT Energy Testing

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Testando o Consumo de Energia do Software
em IoT:
Como fazer na prática!
50’
20 Julho 2019 BELO HORIZONTE

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Agenda
Por quê o consumo de Energia é
importante? [10’]
IoT Eficiência Energética, a
oportunidade [16’]
Como podemos ajudar? [19’]
Demo [5’]
Eu
Paulo José Matos
PhD Student, Web Science and Technology
Senior Test Manager, Novabase
https://pt.linkedin.com/in/paulojosematos

Por quê o consumo de Energia é importante?
Paradigma Energético | Mudanças Climáticas | Desenvolvimento Sustentável | Eficiência dos Recursos

A humanidade se transformou além dos fatores biológicos.
Foi incrementando o uso de tecnologia na sua vida, nos seus hábitos, ainda que no inicio era
apenas num conceito de Hardware.
Hoje, o homem acredita até ter uma vivência virtual,
controlada e mediada por meios
intagíveis – o software.
Tudo isto só foi possivel com
Eletricidade.
Paradigma energético Mundial

Para gerar electricidade
descobrimos que 65% são de
fontes não renováveis, e estas
só por si, emitem 42% de CO2
do total mundial.

CO2 é o principal gás causador do efeito de
estufa. Mas a quantidade é excessiva por isso
tem provocado o aquecimento global, por
consequência contribui para as mudanças
climáticas.
A ONU indicou que para a sobrevivência das
espécies a temperatura só pode aumentar no
máximo entre 2° C e 4° C.
Mudanças Climáticas

Os impactos das mudanças climáticas no Brasil segundo o 4º relatório do IPCC
Nordeste do Brasil
• Menos 70 % nos Recursos Hidricos Disponiveis
Sudeste do Brasil
• Aumento da frequência e da intensidade das inundações nas grandes cidades como Rio
de Janeiro e São Paulo.
Fonte:
https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/reducao_de_impactos2/cli
ma/politicas_de_clima/brasil_mudancas_climaticas/
Mudanças Climáticas

Em 2050, 7 pessoas em cada 10 sejam habitantes citadinos.
Em 2014, 1 pessoa em cada 5 da população mundial, não tinha acesso à eletricidade, não sendo
garantido serviços de primeira necessidade.
Estas duas situações conjugados geram uma demanda enorme de eletricidade.
As Nações Unidas definiram que a “energia” deve ser disponibilizada a todos os cidadãos.
Desenvolvimento sustentável

Fonte: https://g1.globo.com/pa/santarem-regiao/noticia/luz-para-todos-
leva-energia-eletrica-para-familias-da-comunidade-perema-em-
santarem.ghtml
'Luz para Todos' leva energia elétrica para famílias de comunidade planalto, em
Santarém (2018-04-27)
A aposentada Josefa Santiago veio do Ceará e mora na
comunidade Tabocal há 20 anos. Na casa dela a lamparina
representa o símbolo de uma época difícil e de poucas
possibilidades e sonhos. “Antes, a gente salgava a
carne, o peixe, para poder sobreviver né,
porque não tinha energia para ligar a geladeira,
agora tá tudo bom e eu agradeço a Celpa que trouxe a energia
pra gente” comemora.

Os recursos ao dispor dos homens são finitos,
inclusive o financeiro.
Devemos apostar na promoção de planos de
metas voltadas para a utilização racional e
conservação de energia.
Eficiência dos Recursos

Resumo

IoT Eficiência Energética, a oportunidade!
Conceitos IoT | Vida Útil Bateria | Dimensão do Problema

IoT Conceitos – Objetos Inteligentes
Based on article “Web of Things vs Internet of Things”
by Dominique Guinard · January 23, 2016
A Internet das Coisas (IoT) é um sistema de
objetos físicos que podem ser descobertos,
monitorados, controlados ou interagidos
por dispositivos eletrônicos que se
comunicam através de várias interfaces de
rede e, eventualmente, podem ser
conectados à Internet em geral.
Caracteristicas Objetos Inteligentes
• Sensores (temperatura, luz, movimento)
• Connectividade ou Sistema de comunicação
• Pessoas e Processos

Os objetos estão a ser reinventados pelo IoT.
Caracterizam-se por necessitar de uma fonte de
energia elétrica estável e normalmente carecem de
mobilidade.
A tecnologia das baterias tem sido aquela que menos
evolui. Até haver uma revolução real e massificada, o
foco da solução tem de ser a otimização do consumo
de energia.
Encarando o problema da vida útil da bateria

Experiência ruim de um
usuário
Reputação negative de um
produto
Perdas financeiras para
empresas

Telefone de Emergência na
Rodovia Desligado
Assistência Médica Impossível

2014 2019

Googlando “IoT Devices list 2019”.
Mais de 60 mil milões de resultados
(pesquisa realizada no dia 14/07/2019
pelas 20:30)
Escolhendo o 3º link com o titulo “Top
7 Best Internet of Things Devices”
Que dimensão isso tem nos IoT?

1. Amazon Echo Plus
É um alto-falante que funciona com o serviço de assistente pessoal
da Amazon: Alexa.
Usa Bateria ou Pilhas = Não
Autonomia
• Valor Oficial = Não Aplicável.
• Reportada por usuários = Não Aplicável.
2. Google Home + LOFT Battery Base
É um alto-falante que funciona com o serviço de assistente pessoal
da google. A base LOFT acrescenta a mobilidade.
Usa Bateria ou Pilhas = Sim, 4200 mAh
Autonomia
• Valor Oficial = +8 horas.
• Reportada por usuários = 6 horas.

3. Amazon Dash Wand
Permite fazer encomendas na Amazon através escanear
seu código de barras ou pedindo ao assistente Alexa.
Usa Bateria ou Pilhas = Sim, 2 x AAA
Autonomia
• Valor Oficial = 1 semana
• Reportada por usuários = 2 dias
4. August Smart Lock
Operada usando seu smartphone, a chave digital trava
automaticamente quando você fecha a porta.
Usa Bateria ou Pilhas = Sim, 4 x AA
Autonomia
• Valor Oficial = 3 Meses
• Reportada por usuários = 1,5 Meses

5. Philips Hue Smart Bulb
O sistema de iluminação inteligente da Philips Hue.
Autonomia
• Valor Oficial = Não Aplicável
• Reportada por usuários = Não Aplicável
6. WeMo Switch Smart Plug
Monitor elétrico para uso nas tomadas domésticas,
conectado a um aplicativo do smartphone.
Autonomia
• Valor Oficial = Não Aplicável
• Reportada por usuários = Não Aplicável

7. HealthPatch Monitor
HealthPatch Monitor é um biossensor
wearable que monitora continuamente 8 sinais
sinais de saúde vitais em uma base contínua.
Inclui a frequência cardíaca, a temperatura da
pele, a atividade, a postura corporal, a
detecção de quedas, etc..
Usa Bateria ou Pilhas = Sim
Autonomia
• Valor Oficial = 5 dias (120 horas).
• Reportada por usuários = 2 a 3 dias.

Conclusões

Resumo

Como é que podemos ajudar?
We are testers | Tester Arquiteto IoT | Ferramentas de Medição | Partilhando Resultados

Nós testers, estamos prontos para ajudar!
We are testers!!!
Nós amamos
garantia de qualidade!

We are testers!!!
Desde 2000
Hardware Engineers
Nós testers, estamos prontos para ajudar!
Desde 2006
Developers
Desde 2012
Testers

Evoluir para Perfil de Tester Arquiteto
Um sistema de computador, é o conjunto de
dispositivos eletrônicos físicos (hardware) capazes de
realizar cálculos de acordo com procedimentos lógicos
(software).
Um compoutador consome mais de 65% da
capacidade de energia lidando com tarefas de
processamento (CPU + GPU).
Distribuição do
consumo de energia
Tester Arquiteto IoT

É vital estudar e entender os diferentes tipos
de consumo de energia num dispositivo IoT.
Hardware
• Sensores e Atuadores – é necessário trabalhar
continuamente ou podem fazer “a tarefa” a
cada x períodos de tempo
• CPU - é adequado para o trabalho ou está
estressado / overclock?

Setembro 2018 – Huawei

Impacto do Software
• Sistemas Operativos – vamos usar um SO de
operação regular ou vamos usar sistemas
integrados dedicados?
• Otimizações no código de programa - que
linguagens de desenvolvimento podemos usar?
usar?
Raspbian OS
0,2 to 7 Watts
(under Raspberry devices)
Windows 10 OS
(desktop editions)
>= 40 Watts
(Example: minimum processor 1GHz)

Arquitetura de rede e comunicação
• Que protocolo de comunicação ou tecnologia vai ser usada para comunicar?
• Qual a quantidade de dados que temos de comunicar?
• E a que distância temos de garantir?
• Temos de tornar forte o sinal por causa do ruído?
• A frequência a usar requer licenciamento?

https://iot-analytics.com/wp/wp-content/uploads/2018/10/iot-connectivity-overview-min.png

Normativo técnico internacional
• ISO/IEC 14756:1999 Information technology - Measurement and rating of performance of
computer-based software systems (reconfirmada em 2019)
In order to measure the influence of software on the time behavior of a data processing system
it is necessary to measure the time behavior of the whole system. ISO 14756:1999

A medição do consumo de energia pode ser feito de 2 vias: física (direta e indireta) e emulada.
Ferramentas de Medição

Estudo de caso A - Resolução de um algoritmo
matemático
• 3 códigos-fonte criados: dois por alunos e o
terceiro por um professor acadêmico
• O código roda no Windows7
• Medição usando o Ms Joulemeter
• 2 tipos de arquitetura: laptop e estação de
trabalho fixa
Partilhando resultados

Estudo de caso A - Resolução de um algoritmo
matemático
Energy Consumption Max
SUT TC.1 (Ws) TC.2 (Ws) TC.3 (Ws) ∆ %
1 1555 37330 52462 3274 %
2 258 7312 9712 3664 %
∆ % 502 % 410 % 440 %
Partilhando resultados

• Os stakeholder devem saber que o consumo de energia pode ser um requisito importante!
• A avaliação do consumo de energia deve ser feita por testers independentes e qualificados!
• A atividade de teste pode ser usada para comparar com uma versão anterior de um produto nosso, ou com
um produto similar no mercado, ou apenas para conhecer o desempenho em diferentes plataformas.
• Não devemos nos surpreender com os resultados, porque podemos encontrar situações extremas: >
4000% do consumo de energia em comparação com a versão de controle
Resumo

DEMO

ACERCA DA
NOVABASE

Acerca da Novabase
Factos chave
+2000 CONSULTORES E
INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS
+300
PROJETOS DE CONSULTORIA
INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS
ANO
30anos
A IMPLEMENTAR PROJETOS
À VOLTA DO MUNDO
Ano fiscal 2018
A Novabase é cotada em bolsa
(Euronext Lisbon) desde 2000
e faz parte dos índices PSI 20 e
Euronext Tech 40.
Escritórios Novabase
Pegada Novabase
Escritórios de Parceiros Novabase

Paulo José Matos
Evangelista na Novabase FSI
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2018 2019
Promotor e Orador
da Conferência
interna Testing’on
Orador no Open Day
Novabase
Leccionamento Aula de
Engenharia de Software
a Alunos do Instituto
Superior Técnico
(Universidade)

Obrigado,
Disponível para Questões
Paulo José Estrela Vitoriano de Matos
Paulo.jose.matos@novabase.pt

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