EEL878 – Redes de Computadores I 2010.1 IEEE-802.15.4 Zigbee EEL878 – Redes de Computadores I 2010.1 Bruna Luisa Ramos Prado Vasques Igor Bichara de Azeredo Coutinho Manuela Ferreira de Lima Vitor Paranhos de Oliveira Carneval

Sobre o que vamos falar Introdução Características Tipos de Dispositivos Funções Lógicas dos Dispositivos Topologias de Rede Camada Física Camada MAC Aplicações Conclusões

Introdução Objetivos Preço que se paga Características Baixo consumo de energia Tamanho reduzido do dispositivo Baixo custo Preço que se paga Curto alcance Baixa taxa de transmissão Características São possíveis as configurações em diversas topologias de rede Habilidade de se auto-organizar e auto-reestruturar Permite um número elevado de dispositivos conectados à rede

Pilha do Protocolo

Tipos de Dispositivos Full Function Devices Reduced Function Devices Funcionam em qualquer função Podem se comunicar com outros FFD ou com dispositivos RFD Reduced Function Devices Só podem se comunicar com dispositivos FFD Se tornam dispositivos finais da rede Consomem menos energia que os dispositivos FFD

Função Lógica dos Dispositivos Coordenador Roteador Dispositivo Final

Topologias de Rede

Camada Física (PHY) Utiliza modulação DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Modulado em portadora para a transmissão, conforme a tabela abaixo:

Camada Física (PHY)

Camada MAC Modos de Operação Modo Beaconing Modo Non-Beaconing

Camada MAC – Modo Beaconing Esse modo consiste em fazer com que os roteadores transmitam periodicamente beacon frames, frames sinalizadores para indicar sua presença na rede Utilizando-se de boa sincronia, os nós da rede podem permanecer inativos entre os beacon frames e economizar energia O modo Beaconing define a principal característica da rede Zigbee: o baixo consumo de potência A capacidade de reduzir seu duty-cicle, permanecendo inativo, faz com que o dispositivo possa ser alimentado com baterias muito duradouras

Camada MAC – Modo Beaconing Estrutura de superframe Prover banda livre Proporcionar baixa latência

QoS – Gerenciamento dos GTS’s Garantia de um espaço de tempo, a cada superframe, exclusivo para o dispositivo Apenas o Coordenador pode alocar um novo GTS Comunicação somente entre Coordenador e um outro dispositivo Até 7 GTS’s simultâneos Pode ser ou para recepção ou transmissão

Camada MAC – Modo Non-Beaconing Eliminar os beacon frames e manter todos os dispositivos ativos 100% do tempo. Paga-se o custo de um maior gasto de energia Utiliza: CSMA/CA Unslotted ALOHA

Camada MAC - Segurança Protege os frames MAC transmitidos em um único salto da rede Para saltos múltiplos a segurança é feita nas camadas superiores Utiliza o algoritmo AES para criptografar e validar o dado que é enviado

Camada MAC - Segurança

Aplicações Qualquer aplicação que necessite de: Longa duração das baterias Baixo custo Pequenos circuitos Características apresentadas pela topologia em malha E que possa suportar o custo de: Baixa taxa de transferência

Aplicações ZigBee é de grande valia em situações conforme as descritas a seguir: Em um ambiente já existente, o qual não é cabeado Situações em que a rede for necessária apenas para medidas e experimentos temporários Quando baixo custo de manutenção for uma das principais preocupações do projeto Quando duração das baterias for um fator crítico no projeto

Aplicações – Atumação de Controles Domésticos Controle de diversos sistemas através de uma única rede Centralização dos controles Aquisição de dados precisos sobre o consumo de água, gás e eletricidade. Permite uma inteligência embarcada para otimizar o consumo desses recursos

Aplicações – Manutenção da Rede Elétrica Eliminar inconvenientes: Testes nos postes da rede elétrica Testes nos medidores domésticos

Aplicações – Área de Saúde Monitoramento de pacientes: Episódico Contínuo Para alarmes

Conclusões Características interessantes: Baixo consumo e longa duração das baterias Pequenos circuitos Para as redes sem fio que atuam em sistemas de controle e automação é a opção mais conveniente Para trabalhos acadêmicos e pesquisas Protocolo tem excelentes propostas Tecnologia não está totalmente desenvolvida