ZigBee

Introdução

O padrão ZigBee surgiu da aliança de 45 empresas de diferentes ramos de mercado, conhecidas pelo nome de “ZigBee Alliance”, que trataram de aprimorar uma outra tecnologia existente o HomeRF Lite, que caiu em desuso por causa de outras tecnologia como (Wi-Fi).
O ZigBee nasceu baseado primeiramente na norma de IEEE 802 .15.4, que foi homologado em maio de 2003.
   Basicamente, essas tecnologias têm o propósito de permitir o controle remoto de equipamentos domésticos (TV’s, videocassetes, geladeiras, etc) e periféricos (teclados, mouse, impressoras, etc), eliminando os cabos e tornando mais pratico o uso desses equipamentos pelos usuários.

Aliança ZigBee

A ZigBee Alliance, que desenvolveu o padrão ZigBee junto ao IEEE, é uma associação que conta com mais de 45 empresas, que trabalham em conjunto e que construiram um padrão capaz de possibilitar um controle seguro, de baixo custo e de baixa potência em redes sem fio para o controle de diversos equipamentos.

Faixa de freqüência de operação

As comunicações por ZigBee são feitas na faixa das freqüências que não precisam de licença (ISM), assim sendo.

• 2.4GHz com a taxa de transferência em,250kbps operando com 16 canais.(Uso global,modulação O_QPSK)

• 915Mhz com a taxa de transferência em 40kbps operando com 10 canais.(América e Austrália,modulação BPSK)

• 868Mhz com a taxa de freqüência de 20kbps operando com 1 canal.(Europa, modulação BPSK)

Essa comunicação pode chegar a 100m de alcance de transmissão, dependendo diretamente da potencia do equipamento que está sento utilizado, e das características ambientais do local (obstáculos físicos, interferência eletromagnética, etc).

Tipos de ZigBee

São três os tipos de ZigBee sendo eles:

• ZigBee cordinator (Coordenador): Trabalha com um coordenador em cada rede. Possui o maior número de funções. O coordenador é capaz de criar uma rede, tornar-se a raiz da rede, e ser o único dispositivo com autonomia de trocar dados entre redes. Fora isso, ele faz o armazenamento das informações da rede.Implementáveis com dispositivos físicos da classe FFD (Full Function Device) estipulada na norma IEEE 8003.15.4

• ZigBee router (Roteador): São os dispositivos que fornecem informações aos outros dispositivos da rede, ou seja, faz o roteamento das informações como um roteador comum de WIFI. Implementáveis com dispositivos físicos da classe FFD (Full Function Device) estipulada na norma IEEE 8003.15.4

• ZigBee End Device (Dispositivo final): Tem apenas a função de trocar informações com um coordenador ou roteador. Uma vantagem é sua menor memória, pois não precisa rotear informações, consequentemente o custo é menor.Implementáveis com base em dispositivos físicos de classe FFD ou RFD(Reduced Function Device).

Alimentação do dispositivo

Quanto ao problema de alimentação dos dispositivos, os módulos de controle dotados com esta nova tecnologia podem ser alimentados até mesmo por baterias comuns(pilhas), sendo que sua vida útil está relacionada diretamente com a capacidade da bateria e a aplicação a que se destina. Nesse aspecto, o protocolo ZigBee foi projetado para suportar aplicações com o mínimo de consumo (com pilhas comuns, um dispositivo pode funcionar até 6 meses).

Arquitetura

O ZigBee é estruturado em cinco camadas:

• Camada física (PHY)

• Camada de Controle de Acesso ao Meio(MAC)

• Camada de Rede (NWK)

• Camada de Suporte e Aplicação(APS)

• Camada de Aplicação(AF)

Para essa comunicação o Zigbee utiliza dois dispositivos em uma rede.

Full Function Device (FFD) - pode trabalhar em toda a topologia do padrão, desempenhando a função de coordenador da rede e conseqüentemente ter acesso a todos os outros dispositivos.

Reduced Function Device (RFD) – é limitado a uma configuração com topologia em estrela, não podendo atuar como um coordenador da rede. Pode comunicar-se apenas com um coordenador de rede. São dispositivos de construção mais simples.

Comparando ZigBee a outras formas de transmissão sem fio

Sistema Proposto

A proposta inicial começou com a criação de um nó do tipo RFD, capaz de realizar sensorização remotamente, depois foi decidido contemplar também algumas funcionalidades de placa, em desenvolvimento experimental. Incluíram quatro entradas e quatro saídas digitais isoladas opticamente, LEDs de estado e a possibilidade de utilizar uma bateria inteligente que avisa seu nível de carga. O projeto de hardware tem como objetivo reduzir o maximo possível o consumo a energia, e deixa o mais simples a arquitetura de forma a abranger um conjunto muito amplo de aplicações. Para atender esses requisitos foi utilizado o micro controlador do Microchip (PIC18LF4620) com tecnologia “nanowatt” é responsável pela gestão da pilha protocolar Zigbee e pela aplicação integrada. A sensorização é feita por um sensor combinado de temperatura e umidade relativa (Sensirion SHT71) e por um LDR para a luminosidade. Para a comunicação com o computador e utilizado uma interface série RS232 de baixo consumo. A alimentação está a cargo de um controlador de carga e supervisor de bateria apropriado(Dallas DS2770). Quanto ao módulo RF, foi utilizada uma placa comercial disponibilizada pela Microchip (PICDEM Z 2.4 Ghz RF Card) com interface SPI.Recorreu-se a um kit de desenvolvimento ZigBee da Microchip pois era a ferramenta que apresentava a melhor relação qualidade/preço.

Exemplos de utilidades para o ZigBee

Soluções para a automação predial, aplicações em tele medicina, entretenimento, Facilitação do uso de eletroeletrônicos e outros artifício como mouse teclado impressora. Essa tecnologia já está sendo utilizada aqui no Brasil

Referências

1.http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-digital/as-redes-com-zigbee

2.http://www.vivasemfio.com/blog/category/zigbee/

3.http://www.vivasemfio.com/blog/zigbee

4.http://www.deetc.isel.ipl.pt/jetc05/JETC05/Artigos/Electronica/Poster%20E/136.pdf