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ZigBee Topologias
ZigBee (IEEE 802.15.4)
O padrão IEEE 802.15.4 foi homologado com o nome de ZigBee por uma aliança de empresas de diferentes segmentos denominada ZigBee Alliance. Trata-se de uma tecnologia de transmissão e recepção de dados sem fio de curto alcance que pertence à família WPAN (Wireless Personal Area Network), assim como o Infravermelho, Bluetooth e UWB (Ultra Wideband). Foi especialmente desenvolvida para ser utilizada em projetos de sensoriamento e monitoramento, como automação predial (controle de iluminação, detectores de fumaça, etc) e controle industrial (temperatura de máquinas, velocidade de motores elétricos, controle de talhas e pontes rolantes, etc).
O ZigBee opera em três faixas de freqüências distintas, contendo um número fixo de canais em cada uma: 868 MHz – com um único canal (0), 915 MHz – com 10 canais (1-10), 2,4 GHz – com 16 canais (11-26). Seus componentes consomem pouca energia (30 mW), são baratos, fáceis de serem instalados e possuem drivers extremamente enxutos, cerca de 50% menores quando comparados aos projetos que utilizam Bluetooth. Vale comentar que suas aplicações não exigem altas taxas de transferências de dados, fato que justifica os 250 kbps de pico.
A relação entre o IEEE 802.15.4 e o ZigBee é semelhante ao IEEE 802.11 e a Wi-Fi Alliance. Sua arquitetura da pilha de protocolo é estruturada em cinco camadas: PHY (Physical Layer), MAC (Media Access Control), NWK (Network), Suporte a Aplicação e Aplicação Perfil. As camadas MAC e PHY seguem a definição da IEEE 802.15.4. Já as camadas NWK e Suporte a Aplicação são definidas pela Zigbee Alliance.
As redes ZigBee podem assumir diversas configurações. Em todas elas há, pelo menos, um nó coordenador e um nó fim de dispositivo. O coordenador é um dispositivo completo (FFD) que apresenta as seguintes funções: ligar e desligar todos os elementos da rede, definir o canal de comunicação, alocar endereços aos demais nós, controlar a transferência de dados, entre outras. Já o nó fim de dispositivo pode ser completo ou apresentar funções reduzidas (RFD). O RFD é o menor e mais simples nó do protocolo ZigBee, executando apenas funções operacionais. Também existem os nós roteadores, responsáveis pelo encaminhamento das mensagens entre elementos que compõem a rede.
Topologias ZigBee
Uma rede ZigBee pode ser configurada de acordo com as seguintes topologias: estrela, agrupamento em árvore e mesh (malha). A topologia em estrela consiste de um ou mais fins de dispositivos que se comunicam com apenas um coordenador. Na topologia de agrupamento em árvore, fins de dispositivo podem se conectar com o coordenador ou com os roteadores do protocolo. Por fim, na topologia em malha os FFDs podem “conversar” diretamente com outros FFDs, sem a necessidade de passar por intermediários (roteadores).
Topologia em Estrela
Topologia de Agrupamento em Árvore
Topologia em Malha
É isso!
CRC ZigBee
O tamanho máximo do pacote IEEE 802.15.4 é de 127 bytes, já incluindo o valor do CRC de 16 bits que verifica a integridade do quadro. O IEEE 802.15.4 também utiliza um mecanismo opcional para confirmar a transferência de dados (NÃO O CRC). Isso certifica que um pacote (frame) seja realmente entregue. Se o quadro é transferido com uma solicitação ACK e o destino não o recebe dentro de um intervalo de tempo, o transmissor tenta efetuar a operação mais uma vez antes de declarar um erro. Já o mecanismo de CRC não indica se o quadro foi processado corretamente. Ok?
ZigBee Texas Instruments
Chegou o CC2480, primeiro produto da nova família Z-Accel da Texas Instruments certificado pela ZigBee. Com este processador de rede o fabricante garante a simplicidade de um projeto e a redução no tempo de lançamento do produto no mercado. Destacando que a família Z-Accel facilita a adição de funcionalidades ZigBee a produtos novos ou já existentes, permitindo aos clientes flexibilidade para trabalhar com qualquer microcontrolador para acelerar o desenvolvimento. Nota 10, né? Fato é que depois do XBee da Maxstream os fabricantes estão olhando com “outros olhos” para o ZigBee.
Alguém aí já ouviu falar no ZENA? Sei que se trata de um dispositivo da MICROCHIP composto por um hardware e um software utilizados na construção de soluções com ZigBee e MiWi. O software ZENA, fornecido gratuitamente como parte do MICROCHIP STACK, permite ao desenvolvedor criar arquivos para a camada de aplicação (APL) do protocolo ZigBee. Já o hardware deve ser adquirido através de um fornecedor credenciado da MICROCHIP. O MICROCHIP STACK, para quem não conhece, foi escrito em linguagem C e projetado para operar com microcontroladores da família PIC18Fxx. Agora novamente a pergunta: alguém aí já ouviu falar no ZENA? Onde encontro microcontroladores da família PIC18Fxx? Valeu!