Mudanças entre as edições de "RED29004-2014-2-Seminario-Zigbee"
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− | <div align="justify">Devido as especificações do padrão Zigbee e também ao crescente uso de tecnologias que envolvem redes sem fio, é previsível um aumento significativo no uso do padrão em diferentes setores. A forte tendência da IOT e a entrada da tecnologia de sensoriamento e controle em diferentes setores, impulsionará o desenvolvimento de diferentes produtos que atendam as necessidades dos diferentes setores. Assim, a presença da TI e o uso do padrão Zigbee tende a crescer nos próximos anos, fomentando a qualificação de profissionais para atender a demanda do mercado.</div> | + | <div align="justify">Devido as especificações do padrão Zigbee e também ao crescente uso de tecnologias que envolvem redes sem fio, é previsível um aumento significativo no uso do padrão em diferentes setores. A forte tendência da IOT(Internet of Things) e a entrada da tecnologia de sensoriamento e controle em diferentes setores, impulsionará o desenvolvimento de diferentes produtos que atendam as necessidades dos diferentes setores. Assim, a presença da TI(Tecnologia da Informação) e o uso do padrão Zigbee tende a crescer nos próximos anos, fomentando a qualificação de profissionais para atender a demanda do mercado.</div> |
==Referências Bibliográficas== | ==Referências Bibliográficas== |
Edição das 15h08min de 4 de dezembro de 2014
Introdução
Motivação
O sensoriamento e controle em diversos setores vem crescendo no mesmo ritmo das redes sem fio. Existem diversas tecnologias de rede sem fio e padrões definidos para atender as características dessas redes. Um desses padrões que recentemente vem ganhado destaque é o padrão Zigbee. Esse trabalho foi motivado devido a sua presença dentro desse contexto. O desenvolvimento da tecnologia, que também é relacionado com o crescimento da participação da TI em novos setores, impulsiona o setor com a demanda de novos produtos e profissionais qualificados para o desenvolvimento desses produtos.
Organização do Documento
A organização do documento foi feita de modo a apresentar inicialmente o contexto em que a tecnologia Zigbee está inserida, abordando em seguida características dessa tecnologia.
As seções abordam os tipos de topologia da rede, a divisão em camadas, a estrutura das mensagens do protocolo e exemplos de uso. Também é abordado brevemente o módulo Xbee e sua configuração, que implementa o padrão Zigbee. Finalmente nas conclusões são colocadas as expectativas em função do uso dessa tecnologia nos diversos setores e a influência do desenvolvimento dessa tecnologia no mercado de trabalho.
Tecnologias de Redes sem fio
Topologias de Redes sem fio
Malha:Já na topologia em malha todos os dispositivos podem ajudar a gerir a rede, ou seja, há mais de uma conexão entre os dispositivos.
Árvore:Enquanto que na topologia de árvore é um equivalente a várias redes estrelas interligadas entre si através de seus nós centraisPadrões de Redes sem fio
Norma IEEE 802
802.3- Ethernet 802.11- Redes locais sem fios (WLAN). 802.15- Redes de área pessoal sem fios (WPAN).
Redes WPAN 802.15
Padrão ZigBee
Tecnologia ZigBee(XBee)
A arquitetura do protocolo ZigBee é composta por camadas, havendo uma estrutura hierárquica. Cada entidade de serviço fornece uma interface para a camada superior. Apesar de o protocolo ZigBee se basear no modelo OSI (Open Systems Interconnection)que tem sete camadas, a arquitetura do protocolo ZigBee define apenas as camadas necessárias para atingir um conjunto de funcionalidades desejadas(Figura 2).
As duas camadas inferiores, a camada física (PHY) e a camada de controle de acesso ao meio (MAC), foram definidas pelas normas do protocolo IEEE 802.15.4. As restantes camadas de rede foram concebidas especificamente para o protocolo ZigBee. Tais camadas são a camada de rede (NWK-Network) e o Framework para a camada de aplicação (AP). Nesta camada estão incluídas a subcamada de suporte(APS), o objeto de dispositivo ZigBee (ZDO - ZigBee Device Object) e os objetos de aplicação (Aplication Objects).
Camada Física
O padrão IEE 802.15.4 especifica as seguintes características para a camada física:
- Existência de 3 bandas de frequência contidas em 27 canais.
- Define as modulações distribuídas nas 3 bandas de frequência.
- Permite o endereçamento automático dos dispositivos.
- Possibilidade de confirmação de mensagens.
Camada MAC
Camada NWK
Camada de Aplicação
Esta camada tem a função de garantir uma gestão correta e um suporte fiável para as diversas aplicações.
É na camada de aplicação que é feito o gateway entre redes de diferentes padrões, exigindo um maior processamento das informações nessa camada(Figura 6).
Estrutura das Mensagens ZigBee
A estrutura dos pacotes de dados da camada de aplicação é formada por campos que contém um byte delimitador de início de mensagem, dois bytes que definem o tamanho do pacote, um frame de dados e um byte com o checksum. Essa é uma estrutura genérica, dependendo do tipo de mensagem essa estrutura pode variar como pode ser visto na figura abaixo.
Tipos de Mensagens
Usos do Protocolo ZigBee
Entretenimento doméstico e controle - Domótica, iluminação inteligente, controle de temperatura avançada, segurança, controle industrial, sensoriamento, coleta de dados médicos, alerta de eventos, automação predial. O padrão Zigbee é usado para aplicações para a Internet das Coisas, já que envolve o uso de tecnologias diversas como redes de sensores sem fio, com o objetivo de interagir com dispositivos conectados de qualquer local onde possua um ponto de acesso a internet.
Guilherme Morávia Soares de Matos, Doutor e Mestre em Tratamento da Informação Espacial, afirma que a arquitetura de aplicações de IoT envolve tecnologias como redes de sensores sem fio, protocolos ZigBee e IEEE 802.15.4 tecnologias que possibilitam a interação entre o mundo real e o mundo digital. Matos diz ainda que o uso de tais tecnologias irá promover uma crescente integração operacional com a TI devido ao emprego de sensores e controladores e a utilização de modelos de sistemas e processos típicos da TI tradicionais em sistemas de automação industrial.Módulos XBee
Configurações do módulo XBee
Cada dispositivo possui dois endereços, o MY (16 bits) e o Número Serial (64 bits). O MY é o endereço de rede, variável, e é distribuído automaticamente pelo coordenador assim que o nó entra na rede. Uma analogia interessante é associar o endereço MY com o endereço IP nas redes TCP/IP com DHCP, em que cada máquina recebe um endereço automaticamente. Já o Número Serial é único e invariável para cada dispositivo fabricado (semelhante ao endereço MAC das placas de rede Ethernet).
No parâmetro Channel ID, podemos escolher o canal de comunicação utilizado. Os parâmetros XBee Retries (RR) e o Node Discover Time (NT), correspondem, respectivamente, ao número de tentativas máximo que o módulo faz para enviar um dado e ao tempo máximo que o módulo procura por outros nós na rede em que se insere.
Os parâmetros na pasta Sleep Modes referen-se a opções de consumo energético. Nestes parâmetros são definidos os modos de Sleep do XBee de modo a minimizar o consumo energético. Além disso, pode-se ainda configurar o tempo durante o qual o módulo fica ativo antes de entrar no modo de Sleep selecionado.Desvantagens do padrão Zigbee
Conclusão
Referências Bibliográficas
- De Matos, Guilherme Morávia Soares. Desenvolvendo aplicações para o mundo físico. Revista Fonte - TI para a Gestão Pública. Dezembro 2013. http://www.prodemge.mg.gov.br/revista-fonte Acesso em 15/10/2014.
- Zigbee - Uma Abordagem Prática. Mário Saleiro e Emanuel Ey. Universidade do Algarve. http://lusorobotica.com/ficheiros/Introducao_ao_Zigbee_-_por_msaleiro.pdf. Acesso em 20/09/2014.
- Zigbee - http://www.gta.ufrj.br/grad/10_1/zigbee/padrao.html. Acesso em 03/10/2014.
- Monsignore, Ferdinando. Sensoriamento de ambiente utilizando o padrão Zigbee. Dissertação Escola de Engenharia da USP. 2007.
- Digi, Manual dos Módulos Xbee. http://ftp1.digi.com/support/documentation/90000976_V.pdf. Acesso em 18/10/2014.
- IPV6.br, Redes ZigBee e sua integração à Internet e redes IPv6. http://ipv6.br/zigbee-usa-agora-6lowpan-sua-proxima-lampada-tera-ipv6/, acesso em 18/10/2014.