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2 Objetivos Ao término desta palestra você irá: Conhecer as especificações IEEE Conhecer o protocolo ZigBee Conhecer o protocolo MiWi Conhecer o módulo ZIGBEE Conhecer o Kit ZIGBEE

3 Agenda IEEE ZigBee MiWi Módulo Zigbee Kit ZIGBEE

4 IEEE Std (Revision of IEEE Std ) Define um protocolo e a compatibilidade de interconexão para dispositivos de comunicação de baixa taxa de dados, baixa potência, baixa complexidade e pequeno alcance utilizados em WPAN ( wireless personal area network).

5 IEEE Std (Revision of IEEE Std ) APPLICATION/PROFILES ZigBee APPLICATION FRAMEWORK NETWORK/SECURTIY LAYERS MAC LAYER PHY LAYER ZigBee Alliance Platform IEEE Application ZigBee Platform Stack Silicon

6 IEEE Std (Revision of IEEE Std )

7 IEEE Std (Revision of IEEE Std ) Camada PHY 868/915 MHz direct sequence spread spectrum (DSSS), binary phase-shift keying (BPSK) modulation 868/915 MHz DSSS offset quadrature phase-shift keying (O-QPSK) modulation 868/915 MHz parallel sequence spread spectrum (PSSS) BPSK and amplitude shift keying (ASK) modulation 2450 MHz DSSS O-QPSK modulation

8 IEEE Std (Revision of IEEE Std ) Camada PHY

9 IEEE Std (Revision of IEEE Std ) Camada PHY Para estarem de acordo com a RESOLUÇÃO ANATEL N 506/2008 (Radiação Restrita) os equipamentos que utilizam Tecnologia de Espalhamento Espectral devem operar em ,5 MHz, MHz, ,5MHz

10 IEEE Std (Revision of IEEE Std ) Camada PHY No Brasil as faixas de frequências liberadas pela ANATEL são: MHz, ,5MHz

11 IEEE Std (Revision of IEEE Std ) Camada MAC É a camada responsável por realizar o controle de acesso ao meio (MAC medium access control): Associação e a desassociação de dispositivos Suporta um dispositivo com segurança AES 128 Implementa o CSMA-CA para o acesso ao canal Implementa o socket entre dois dispositivos

12 Agenda IEEE ZigBee MiWi Módulo ZIGBEE KIT ZIGBEE

13 ZigBee ZigBee é o nome de um protocolo de comunicação wireless desenvolvido pela ZigBee Alliance baseado no padrão IEEE

14 ZigBee APPLICATION/PROFILES ZigBee APPLICATION FRAMEWORK NETWORK/SECURTIY LAYERS MAC LAYER PHY LAYER ZigBee Alliance Platform IEEE Application ZigBee Platform Stack Silicon

15 História Começa a ser conceituado Maio de Concluído padrão IEEE Tempos depois é criada a ZigBee Alliance Outubro de 2004 Cerca de 100 empresas em 22 países diferentes se tornam membros da ZigBee Alliance Junho de ZigBee 2004 Specification Setembro de ZigBee 2006 Specification ZigBee 2007 Specification Mais de 400 empresas já são certificadas ZigBee Aliance

16 ZigBee e outros padrões Wireless

17 Comparação ZigBee BAIXA TAXA DE TRANSMISSÃO ALTA IrDA Wireless Sensors UWB Bluetooth ZigBee Wireless Video Applications a b g Wi-Fi Wireless Networking Wireless Data Applications 2.5G/3G PRÓXIMO DISTÂNCIA DISTANTE

18 Comparação ZigBee

19 Comparação ZigBee

20 Aplicações AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL Security, HVAC, AMR, Lighting Control, Access Control CONSUMER ELECTRONICS Remote Control PC & PERIPHERALS Mouse, Keyboard, Joystick CONTROLE DE ILUMINAÇÃO RESIDENCIAL/COMERCIAL Lighting Control, Access Control CONTROLE INDUSTRIAL Asset Mgt, Process Control, Energy Mgt HOME CARE Patient monitoring

21 Áreas

22 ZigBee Alliance O ZigBee Alliance é uma associação de companhias que trabalham em conjunto para garantir a confiabilidade, custo baixo, baixo consumo, interoperabilidade em rede wireless, monitorando e controlando os produtos baseados em um padrão global aberto. (

23 ZigBee Alliance Promoters $50.000USD/year Tem direito à uma cadeira na mesa de diretores da ZigBee Alliance Revisa especificações propostas Direito à voto Participants $9.000USD/year Contribuir com as especificações técnicas Adopters $3500USD/year Usar o logo Acesso as especificações

24 Promoters

25 Participants

26 Participants

27 Participants

28 Participants

29 Adopters

30 Quando é necessário participar da ZigBee Alliance

31 Porque utilizar ZigBee? Baixo consumo Segurança AES 128bits Confiabilidade Baixo custo Redes P2P, Star, Cluster-Tree, Mesh Interoperabilidade Alta Imunidade a Interferência

32 Características ZigBee Segurança Segurança Provê a confidencialidade, a integridade e a autenticidade da informação AES - Advanced Encryption Standard Criptografia de 128 bits

33 FFD Full Function Device Dispositivo capaz de operar como coordenador, como roteador e como End Device Main Power Supply

34 RFD Reduced Function Device Um dispositivo que não é capaz de funcionar como coordenador. Um dispositivo que não é capaz de funcionar como roteador. Um dispositivo que se comunica apenas com um FFD. Alimentado à bateria

35 O Coordenador Faz a formação da rede. É capaz de fazer a associação e a disassociação dos dispositivos na rede. É sempre um full function device(ffd). Requer mais memória Requer mais processamento Sempre em funcionamento Main Power supply

36 Roteador Éum FFD Expansão da rede Requer mais memória Requer mais processamento Main Power Supply

37 Rede Star (Estrela) Tipos de Redes

38 Rede Star (Estrela) O coordenador é o responsável por inicializar a rede e manter os dispositivos conectados na mesma. Todos os outros dispositivos, denominados END DEVICES, se comunicam apenas com o coordenador. Se um dispositivo precisa enviar dados para outro dispositivo, ele envia o dado para o coordenador então este encaminha o dado para o destinatário.

39 Rede Tree (Árvore)

40 Rede Tree (Árvore) O coordenador é o responsável por iniciar a rede e escolher alguns parâmetros chave da mesma, mas a rede não é concentrada no coordenador e ela pode ser estendida com roteadores. Os End Devices podem se conectar na rede através do coordenador ou através dos roteadores. Os roteadores tem duas funções: extender o alcance físico da rede e aumentar o número de nós da rede

41 Rede Mesh (Malha)

42 Rede Mesh (Malha) É similar a configuração da Rede Tree, exceto que os FFD s podem enviar mensagens diretamente à outros FFD s. A vantagem desta rede é a robustez e a confiabilidade caso algum nó falhe.

43 Agenda IEEE ZigBee MiWi Modulo ZIGBEE KIT ZIGBEE

44 Miwi O MiWi Wireless Networking Protocol é um protocolo simples projetado para baixa taxa de dados, pequena distância e para redes de baixo custo. É fundamentalmente baseado no padrão IEEE para wireless personal area networks (WPANs). É uma alternativa de fácil uso para comunicação wireless Tem um custo menor para pequenas redes, com poucos saltos entre os nós.

45 Características Uma rede utilizando o protocolo MiWi é capaz de ter no máximo 1024 dispositivos na rede. Cada coordenador é capaz de ter 127 dispositivos coordenados por ele, e uma rede pode ter o máximo de oito coordenadores. Os pacotes de dados podem ter no máximo quatro hops (pulos) na rede.

46 Características Menor utilização de memória Menor utilização de processamento Não há necessidade de certificações adicionais Disponibilizada como código aberto Implementa as topologias de rede Star, Tree e Mesh

47

48 FBEE- Protocolo Zigbee TM & MiWi TM

49 MiWi P2P Redes peer-to-peer (P2P) ou estrela Interface simples e concisa Comunicação segura Modifica a camada Media Access Control (MAC) adicionando comandos que simplificam o handshaking Reduz o máximo a pilha para caber em um microcontrolador mais barato

50 16 canais em 2.4 GHz Suporta modo sleep MiWi P2P Possui Energy Detect (ED) procura um canal para operar que possua um baixo patamar de ruído Suporta todos os modos de segurança definidos no IEEE Possui frequency agility (channel hopping)

51 MiWi P2P x MiWi x ZigBee

52 Agenda IEEE ZigBee MiWi Módulo ZIGBEE KIT ZIGBEE

53 Transceptor RF compatível com IEEE Std Suporta ZigBee, MiWi, MiWi P2P e Protocolos proprietários para redes wireless Baixo perfil e tamanho reduzido: 18,30mm x 27,00mm, montagem de superfície SMD Cristal integrado Fácil integração com o produto final Reduz o tempo de desenvolvimento do produto Compatível com qualquer microcontrolador (Interface SPI) Pilha MiWi e ZigBee gratuita para microcontroladores PIC das famílias (PIC16F, PIC18F, PIC24F/H, dspic33 e PIC32)

54 Características 20/10/5/2.5 MHz Clock Output: disponível para o clock do microcontrolador Tensão de operação: V (3.3V typical) Faixa de temperatura: -40 0C a C Industrial Simples Interface Four-Wire SPI Baixo consumo de corrente: - modo RX: 19 ma (típico) - modo TX: 23 ma (típico) - Sleep: 2 ua (típico)

55 Características RF/Analog: Banda de Operação ISM GHz 16 canais de operação Taxa de dados: 250 kbps ( 625 kbps Turbo Mode) Sensibilidade típica de -95 dbm Potência típica de saída de +0 dbm e faixa de controle de potência de TX de 40 dbs VCO de baixo ruído de fase, Sintetizador de Freqüência e Filtro de loop PLL Integrados VCO digital e filtro de calibração RSSI Integrado

56

57 Características MAC: Mecanismo de Hardware CSMA-CA Resposta Automática ACK FCS Check Chave de segurança de Hardware (AES-128) Capacidade de retransmissão automática de pacotes

58 - Wipe : até 250m em visada direta - Mini: até 150m em visada direta - PRO : até 5Km (depende da antena)

59 Compatível com o Analisador de Rede Zena

60 Compatível com o Analisador de Rede Zena

61 O Kit É uma plataforma de desenvolvimento para aplicações com o módulo, possui interface serial, conexão para bateria e exemplos de aplicações ZigBee e MiWi KIT ZIGBEE

62 Referências

63 Obrigado!

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