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Introdução as Redes de Comunicação

Fabricia Neres

Automação Predial e Domótica

RoteirodaAula• Protocolos de comunicação• Modelo OSI e TCP/IP;• Tipos de Rede;• Redes Residenciais;• Alguns exemplos de redes residenciais.

Introdução

Fatores que proporcionaram o projeto deresidências inteligentes:• Evolução da microeletrônica;• Criação do PC;• Surgimento da Internet.

Introdução– TendênciasTecnológicas

• Lei da Colmeia: a vantagem competitiva: sistema decontrole descentralizado;

• A Lei dos rendimentos crescentes: Mecanismo deaumento de valor econômico: as conexões entrepessoas e coisas;

• A lei da Abundância: mais dá mais: inversão doprincípio clássico da escassez;

• A tendência ao gratuito: a formação dos preços éinvertida: antecipar o barato ou gratuito.

Introdução– TendênciasTecnológicas

• A lei da submissão à casa WEB: a formaçãodos preços é invertida: antecipar o barato ougratuito;

• A lei de antecipação do obsoletismo:abandone as galinhas de ouro antes que setornem obsoletas;

• A lei do Espaço de negócio: o mercado deixoude ser um local físico;

Introdução– TendênciasTecnológicas

• A lei do desequilíbrio: não há harmonia tudo éfluxo ( INOVAR);

• A lei da tecnologia relacional: as tecnologiasdevem potencializar relações;

• Leis das Ineficiências: a exploração de novasoportunidades vem antes da melhoria do queexiste.

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ConexõesaInternet

RedesCabeadas RedessemFioISDN Microcondas

xDSL Celular

TVACabo Satélite

Power Line Infravermelho

Fibra Óptica Radiofrequência

Protocolosdecomunicação

• É um conjunto de padrões de comunicação

ModeloOSI

• Modelo conceitual nunca foi implementado

ModeloTCP/IP

• Modelo usado na Internet

ComparaçãomodeloOSIx TCP/IP CamadasTCP/IP

• Interface de rede: camada de abstração dehardware;

• Rede: todos os dados são tratados comopacotes. Responsável pelo envio e roteamentodos pacotes entre os hosts (IP);

• Transporte: oferece a comunicação maisconfiável entre os hosts de uma rede (TCP/UDP)

• Aplicação: aplicações ou programas ( HTTP,FTP)

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Redes• Redes Residenciais: comando local dosequipamentos de automação;

• Rede Veicular: sincronismo do computador doveículo com outros dispositivos internos;

• Rede Comercial: acesso de dados aosclientes... Junto propagandas.. Ofertas....

• Rede de Acesso: interliga a residência dousuário ao um provedor de serviços.

ModelodemercadodasredesDomésticasUsuário

Aplicações

Informação

Ambientes Inteligentes

Infraestrutura de Rede

AdministraçãodaredePersonalizaçãoAgentes

InformaçõesEntretenimentoComunicação

DispositivosInteligentesEletrodomésticosInterfaceePercepção

RedeDomésticaGatewayresidencialRededeacesso

ModelodemercadodasredesDomésticas

• Infra-estrutura de rede: estrutura detransmissão de dados do sistema;

• Gateway Residencial: (roteador) interface redeinterna e Internet;

• Ambiente inteligente: conjunto de espaçosvirtuais definido pelo propósito que sepretende desempenhar ( nãonecessariamente um espaço físico);

ModelodemercadodasredesDomésticas

• Dispositivos inteligentes: eletro-eletrônico quedesenvolve uma tarefa básica, efetue troca deinformações e possibilite comando remoto

ModelodedispositivoInteligente

SensoreseAtuadoreslocais

SensoreseAtuadoreslocais

OutrosDIsSensoreseAtuadoresremotos

Interfacesremotas

Entradasesaídas(I/O)

InterfacesCom

usuário

Núcleo

Softwaresdeaplicação

Softwaredecontrole

InterfacedeRede

DispositivoInteligente

RedeDoméstica

SistemasnãoCoercitivos• Sinalizam uma estratégia de mudança para ousuário mas não são proativos;

• A informação é colocada a disposição dousuário sem interrompê-lo;

• As decisões são tomadas pelos ocupantesbaseadas em informações parciais semconfundi-los;

• Interface computacional simples;• A computação pervasiva deve também instruiro usuário no momento da ação.

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Sistemasdepercepçãoerastreamento

Sistema muda suas características de acordocom o perfil do usuário ou seus gostos ouhistóricos.• Smart Floor: posicionamento através daspegadas;

• Stereo Tracking: análise de imagensprovenientes de duas ou mais câmaras, revelaposição do usuário e distância dos objetos.Capaz de reconhecer faces ou posturas.

Sistemasdepercepçãoerastreamento

Sistema deRastreamento

Precisão Complexidade Custo Predileçãoporposturae face

Tags

GPS MuitoBaixa Baixa Baixo Não Sim

Celular MuitoBaixa Baixa Baixo Não Sim

Smart Floor Alta Alta Alto Não Não

Sterio Tracking Alta Alta MuitoAlto Sim Não

TiposdeRedesusadas

• Protocolos de automação, powerline;

• Protocolos de automação sem fio;

• Protocolos de automação hibridos

Protocolosdeautomaçãopowerline

• Os primeiros sistemas voltados para aautomação residencial foi no inicio dos anos70 e eram baseados na tecnologia PLC (PowerLine Carrier)

• Utilizava a rede elétrica para fazer atransmissão de comandos;

• Deu origem a categoria de redes chamadasPowerline Networks;

Protocolosdeautomaçãopowerline

• Os desenvolvedores pensaram em umatecnologia que fosse possível realizar ocontrole da casa sem outro cabeamento;

• Implementava funções como liga/desliga,dimerização e cenários.

Protocolosdeautomaçãopowerline

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Protocolosdeautomação,powerlineX10

• Primeiro protocolo X10 ;• Desenvolvido em 1975 pela empresa escocesa ”PicoEletronics”

• Permitia o controle de dispositivos de maneiraremota;

• Primeira tecnologia desenvolvida para automaçãoresidencial;

• A grande vantagem do X10 é a facilidade deinstalação pois utiliza o cabeamento elétrico jáexistente;

Protocolosdeautomação,powerlineX10

Problemas enfrentados:• Enviar comandos para equipamentos localizados em fases

diferentes. Foi necessário elaborar acopladores de fasesinstalados no quadro da rede elétrica;

• As instalações com grande quantidade de ruídos dificultavamo bom funcionamento do protocolo;

• Depois do fim da patente em dezembro de 1997 outrosfabricantes utilizaram o protocolo para fabricar novosprodutos.

Protocolosdeautomação,powerlineUPB(UniversalPowerline Bus)

• Criado para automação residencial;• Foi desenvolvido em 1999 pela empresa americanaPCS (Powerline Control Systems)

• Foi baseado no funcionamento do X10;• Quando comparado com o protocolo X10 houverammelhorias: aumento da velocidade de transmissão dedados e melhoria na confiabilidade da rede.

Protocolosdeautomação,powerlineHomePlug

• HomePlug Powerline Alliance desenvolveu doispadrões

1. HomePlug 1.0 – pode chegar até 14 Mbps de taxade transmissão;

2. Home Plug AV – pode chegar a taxas de transmissãode 200Mbps sendo capaz de transmitir conteúdosde multimídias e HDTV através da rede elétrica

Protocolosdeautomaçãosemfio• Apresentam pouca interferência na instalaçãoelétrica existente;

• São mais usados em casos de retrofit;• Muitos sistemas sem fio utilizados em automaçãoresidencial são baseados em redes Mesh (malha) ;

• Esse tipo de rede apresenta boa capacidade de seadaptar a mudanças de topologia;

• Dispositivos podem ser incluídos ou excluídos aqualquer instante;

• Todos os dispositivos da rede se comportam comoretransmissores de mensagens;

Protocolosdeautomaçãosemfio

• 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 redese auto organiza suas rotas.

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Protocolosdeautomaçãosemfio ProtocolosdeautomaçãosemfioZigBee

• Padrão de rede roteada sem fio desenvolvida em2005 pela ZigBee Alliance;

• Baseada no padrão IEEE 802.15.4;• O nome veio do fato das mensagens de rede emzigzag (zig) como abelhas (bee);

• Pode ser utilizada em dispositivos que utilizambaterias ou em dispositivos sofisticados paraautomação comercial ou industrial;

ProtocolosdeautomaçãosemfioZigBee

• Por trabalhar em Mash pode ser utilizada emdispositivos que consomem pouca energiaapresentam baixo custo;

• Um único dispositivo tem alcance de poucos metrosmas como todos os dispositivos se comportam comorepetidores a mensagem pode chegar a distânciasmaiores.

ProtocolosdeautomaçãosemfioZigBee

ProtocolosdeautomaçãosemfioZ- Wave

• Desenvolvida pela empresa dinamarquezaZenSys AS;

• Desenvolvida para dispositivos residenciais;• Funciona de modo semelhante ao ZigBee;• Os fabricantes precisam homologar seusprodutos na Z-Wave Alliance para garantirbom funcionamento.

ProtocolosdeautomaçãosemfioUHF(Ultra- HighFrequency)

• Utilizada em codificações proprietárias que operamna faixa de 260 a 470Mhz;

• Utilizada em alarmes controladores de luz, controleremoto de portões;

• Por se tratar de uma frequência não licenciada osórgãos reguladores exigem que estes dispositivosutilizem baixas potências de transmissão;

• Não é possível garantir o padrão de funcionamentoentre todos os fabricantes.

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ProtocolosdeautomaçãosemfioUHF(Ultra- HighFrequency)

ProtocolosdeautomaçãosemfioBluetooth

• Protocolo utilizado para integrarequipamentos;

• Pode ser ligado ponto a ponto (pareados);• Pode ser ligado como broadcast (conexão deum para muitos);

• Pode ser usado na configuração MASH(conexão de m: m) pouco usada ou pensadano Brasil

ProtocolosdeautomaçãosemfioBluetooth ProtocolosdeAutomaçãoHíbridos

• Utilizam mais de um meio físico paraestabelecer comunicação;

• Os principais meios são: cabos de partrançados, powerline ou rádio.

• A comunicação pode ocorrer por rede ponto aponto ou por redes do tipo Mash

ProtocolosdeAutomaçãoHíbridos ProtocolosdeAutomaçãoHíbridosCEBus (Consumer Electronics Bus)

• Em 1984 foi a IEA (Electronic Industries Association)criou um comitê para desenvolver um padrão capazde conectar todos os dispositivos em uma residência;

• Foi escolhida a tecnologia Intellon que utiliza acombinação de comunicação powerline e rádio;

• Padrão muito complexo não foi usado...• Não houve adoção por parte dos fabricantes...

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ProtocolosdeAutomaçãoHíbridosLonWorks

• Desenvolvida pela empresa Echelon em 1988;• Foi baseado em padrões da automação industrial epredial para a automação residencial;

• A tecnologia é sofisticada e utiliza roteadores erepetidores que garantem o não looping demensagens;

• O protocolo LonWorks usa as sete camadas doprotocolo OSI;

• Na camada física pode utilizar: cabos de par trançado,fibras ópticas, powerline ou sem fio.

ProtocolosdeAutomaçãoHíbridosKNX

• Resultado da associação de três tecnologias: EIB(European Installation Bus), EHS (European HomeSystem) BatiBUS;

• Proposta de uma nova norma que pudesse ser opadrão internacional;

• Certificado é verificado em laboratórios neutros e aassociação exige alto grau de qualidade dos produtos

• Norma aberta internacional dedicada a Domótica evem sendo adotada por diversos órgãos normativos

ReferênciasBibliográficas• 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/