Roteiro da Aula Automação Predial e Domótica Protocolos de comunicação Modelo OSI e TCP/IP; Tipos de Rede; Redes Residenciais; Alguns exemplos de redes residenciais. Introdução as Redes de Comunicação Fabricia Neres Introdução Fatores que proporcionaram o projeto de residências inteligentes: Evolução da microeletrônica; Criação do PC; Surgimento da Internet. Introdução Tendências Tecnológicas Lei da Colmeia: a vantagem competitiva: sistema de controle descentralizado; A Lei dos rendimentos crescentes: Mecanismo de aumento de valor econômico: as conexões entre pessoas e coisas; A lei da Abundância: mais dá mais: inversão do princípio clássico da escassez; A tendência ao gratuito: a formação dos preços é invertida: antecipar o barato ou gratuito. Introdução Tendências Tecnológicas A lei da submissão à casa WEB: a formação dos preços é invertida: antecipar o barato ou gratuito; A lei de antecipação do obsoletismo: abandone as galinhas de ouro antes que se tornem obsoletas; A lei do Espaço de negócio: o mercado deixou de ser um local físico; Introdução Tendências Tecnológicas A lei do desequilíbrio: não há harmonia tudo é fluxo ( INOVAR); A lei da tecnologia relacional: as tecnologias devem potencializar relações; Leis das Ineficiências: a exploração de novas oportunidades vem antes da melhoria do que existe. 1
Conexões a Internet Protocolos de comunicação Redes Cabeadas ISDN xdsl TV A Cabo Power Line Fibra Óptica Redes sem Fio Micro condas Celular Satélite Infravermelho Radiofrequência É um conjunto depadrõesdecomunicação Modelo OSI Modelo conceitual nunca foi implementado Modelo TCP/IP Modelo usado na Internet Comparação modelo OSI x TCP/IP Camadas TCP/IP Interface de rede: camada de abstração de hardware; Rede: todos os dados são tratados como pacotes. Responsável pelo envio e roteamento dos pacotes entre os hosts (IP); Transporte: oferece a comunicação mais confiável entre os hosts de uma rede (TCP/ UDP) Aplicação: aplicações ou programas ( HTTP, FTP) 2
Redes Redes Residenciais: comando local dos equipamentos de automação; Rede Veicular: sincronismo do computador do veículo com outrosdispositivosinternos; Rede Comercial: acesso de dados aos clientes... Junto propagandas.. Ofertas... Rede de Acesso: interliga a residência do usuário ao um provedor de serviços. Modelo de mercado das redes Domésticas Usuário Aplicações Informação Ambientes Inteligentes Infraestrutura de Rede Administração da rede Personalização Agentes Informações Entretenimento Comunicação Dispositivos Inteligentes Eletrodomésticos Interface e Percepção Rede Doméstica Gateway residencial Rede de acesso Modelo de mercado das redes Domésticas Infra-estrutura de rede: estrutura de transmissão de dados do sistema; Gateway Residencial: (roteador) interface rede interna e Internet; Ambiente inteligente: conjunto de espaços virtuais definido pelo propósito que se pretende desempenhar ( não necessariamente um espaço físico); Modelo de mercado das redes Domésticas Dispositivos inteligentes: eletro-eletrônico que desenvolve uma tarefa básica, efetue troca de informaçõese possibilitecomando remoto Modelo de dispositivo Inteligente Sensores e Atuadores locais Entradas e saídas (I/O) Outros DIs Dispositivo Inteligente Núcleo Softwares de aplicação Software de controle Interface de Rede Sensores e Atuadores remotos Interfaces Com usuário Rede Doméstica Interfaces remotas Sensores e Atuadores locais Sistemas não Coercitivos Sinalizam uma estratégia de mudança para o usuário mas não são proativos; A informação é colocada a disposição do usuário sem interrompê-lo; As decisões são tomadas pelos ocupantes baseadas em informações parciais sem confundi-los; Interfacecomputacional simples; A computação pervasiva deve também instruir o usuário no momento da ação. 3
Sistemas de percepção e rastreamento Sistema muda suas características de acordo com o perfil do usuário ou seus gostos ou históricos. Smart Floor: posicionamento através das pegadas; Stereo Tracking: análise de imagens provenientes de duas ou mais câmaras, revela posição do usuário e distância dos objetos. Capaz de reconhecer faces ou posturas. Sistema de Rastreamento Sistemas de percepção e rastreamento Precisão Complexidade Custo Predileção por postura e face GPS Muito Baixa Baixa Baixo Não Sim Celular Muito Baixa Baixa Baixo Não Sim Smart Floor Alta Alta Alto Não Não Sterio Tracking Alta Alta Muito Alto Sim Não Tags Tipos de Redes usadas Protocolos de automação, powerline; ; Protocolos de automação hibridos Protocolos de automação powerline Os primeiros sistemas voltados para a automação residencial foi no inicio dos anos 70 e eram baseados na tecnologia PLC (Power Line Carrier) Utilizava a rede elétrica para fazer a transmissão de comandos; Deu origem a categoria de redes chamadas Powerline Networks; Protocolos de automação powerline Os desenvolvedores pensaram em uma tecnologia que fosse possível realizar o controle da casa sem outro cabeamento; Implementava funções como liga/desliga, dimerização e cenários. Protocolos de automação powerline 4
Protocolos de automação, powerline X10 Primeiro protocolo X10 ; Desenvolvido em 1975 pela empresa escocesa Pico Eletronics Permitia o controle de dispositivos de maneira remota; Primeira tecnologia desenvolvida para automação residencial; A grande vantagem do X10 é a facilidade de instalação pois utiliza o cabeamento elétrico já existente; Protocolos de automação, powerline X10 Problemas enfrentados: Enviar comandos para equipamentos localizados em fases diferentes. Foi necessário elaborar acopladores de fases instalados no quadro da rede elétrica; As instalações com grande quantidade de ruídos dificultavam o bom funcionamento do protocolo; Depois do fim da patente em dezembro de 1997 outros fabricantes utilizaram o protocolo para fabricar novos produtos. Protocolos de automação, powerline UPB (Universal Powerline Bus) Criado para automação residencial; Foi desenvolvido em 1999 pela empresa americana PCS (Powerline Control Systems) Foi baseado no funcionamento do X10; Quando comparado com o protocolo X10 houveram melhorias: aumento da velocidade de transmissão de dados e melhoria na confiabilidade da rede. Protocolos de automação, powerline HomePlug HomePlug Powerline Alliance desenvolveu dois padrões 1. HomePlug 1.0 pode chegar até 14 Mbps de taxa de transmissão; 2. Home Plug AV pode chegar a taxas de transmissão de 200Mbps sendo capaz de transmitir conteúdos de multimídias e HDTV através da rede elétrica Apresentam pouca interferência na instalação elétrica existente; São mais usados em casos de retrofit; Muitos sistemas sem fio utilizados em automação residencial são baseados em redes Mesh (malha) ; Esse tipo de rede apresenta boa capacidade de se adaptar a mudanças de topologia; Dispositivos podem ser incluídos ou excluídos a qualquer instante; Todos os dispositivos da rede se comportam como retransmissores de mensagens; Cada módulo é considerado como um nó na rede ; Qualquer nó consegue comunicar com outro outro nó da rede; A medida que a quantidade de nós aumenta a rede se auto organiza suas rotas. 5
ZigBee Padrão de rede roteada sem fio desenvolvida em 2005 pela ZigBee Alliance; Baseada no padrão IEEE 802.15.4; O nome veio do fato das mensagens de rede em zigzag (zig) como abelhas (bee); Pode ser utilizada em dispositivos que utilizam baterias ou em dispositivos sofisticados para automação comercial ou industrial; ZigBee ZigBee Por trabalhar em Mash pode ser utilizada em dispositivos que consomem pouca energia apresentam baixo custo; Um único dispositivo tem alcance de poucos metros mas como todos os dispositivos se comportam como repetidores a mensagem pode chegar a distâncias maiores. Z- Wave Desenvolvida pela empresa dinamarqueza ZenSys AS; Desenvolvida para dispositivos residenciais; Funciona de modo semelhante ao ZigBee; Os fabricantes precisam homologar seus produtos na Z-Wave Alliance para garantir bom funcionamento. UHF (Ultra- High Frequency) Utilizada em codificações proprietárias que operam na faixa de 260 a 470Mhz; Utilizada em alarmes controladores de luz, controle remoto de portões; Por se tratar de uma frequência não licenciada os órgãos reguladores exigem que estes dispositivos utilizem baixas potências de transmissão; Não é possível garantir o padrão de funcionamento entre todos os fabricantes. 6
UHF (Ultra- High Frequency) Bluetooth Protocolo utilizado para integrar equipamentos; Pode ser ligado ponto a ponto (pareados); Pode ser ligado como broadcast (conexão de um para muitos); Pode ser usado na configuração MASH (conexão de m: m) pouco usada ou pensada no Brasil Bluetooth Utilizam mais de um meio físico para estabelecer comunicação; Os principais meios são: cabos de par trançados, powerline ou rádio. A comunicação pode ocorrer por rede ponto a ponto ou por redes do tipo Mash CEBus (Consumer Electronics Bus) Em 1984 foi a IEA (Electronic Industries Association) criou um comitê para desenvolver um padrão capaz de conectar todos os dispositivos em uma residência; Foi escolhida a tecnologia Intellon que utiliza a combinação de comunicação powerline e rádio; Padrão muito complexo não foi usado... Não houve adoção por parte dos fabricantes... 7
LonWorks Desenvolvida pela empresa Echelon em 1988; Foi baseado em padrões da automação industrial e predial para a automação residencial; A tecnologia é sofisticada e utiliza roteadores e repetidores que garantem o não looping de mensagens; O protocolo LonWorks usa as sete camadas do protocolo OSI; Na camada física pode utilizar: cabos de par trançado, fibras ópticas, powerline ou sem fio. KNX Resultado da associação de três tecnologias: EIB (European Installation Bus), EHS (European Home System) BatiBUS; Proposta de uma nova norma que pudesse ser o padrão internacional; Certificado é verificado em laboratórios neutros e a associação exige alto grau de qualidade dos produtos Norma aberta internacional dedicada a Domótica e vem sendo adotada por diversos órgãos normativos Referências Bibliográficas PRUDENTE, Francesco. Automação Predial e residencial: uma introdução Rio de Janeiro: LTC, 2015. BOLZANI, Caio Augustus Morais. Residências Inteligentes. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2004. MURATORI, José Roberto; BÓ, Paulo Henrique dal. Automação Residencial Conceitos e Aplicações. 2. ed. Belo Horizonte: Edurece Editora, 2014. http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialmplseb1/pagina_2.asp acesso dia 06 de março de 2017 ( imagens modelo OSI, e comparativo) http://helpconect.blogspot.com.br/2012/04/modelo-osi-organizacao.html dia 06 de março de 2017 (imagens modelo TCP/IP) https://www.bluetooth.com/ 8