Por Vitor Vidal
Em 14/11/2017 no site Profissionais TI
Os protocolos de comunicação disponíveis para implementar sistemas de Internet das coisas são bem diversificados. Os projetistas de equipamentos eletrônicos e desenvolvedores possuem um leque interessante de opções para incorporar em seus projetos.
Alguns protocolos clássicos como WiFi e Bluetooth são bastante conhecidos da comunidade de desenvolvedores e usuários. Algumas alternativas emergentes, porém, como Thread e Z-Wave, ambas focadas em automação residencial, ainda são menos difundidas. Com a popularização do conceito de IoT, no entanto, uma série de protocolos começam a aparecer no dia-a-dia tecnológico e você deve conhecer os principais deles. Pensando nisso, separamos 10 protocolos de IoT para você ficar por dentro.
Protocolo LoRa
1 – LoRaWAN
Focado em aplicações para redes WAN (Wide Area Network), o LoRa foi desenhado para prover comunicação de baixo consumo energético (como todo protocolo para IoT) e oferecer features específicos para segurança em comunicação M2M. Mantido pela LoRa Alliance, esse protocolo suporta redes amplas com milhões de dispositivos e possui velocidade entre 0.3 kbps até 50 kpbs. É um dos protocolos IoT mais populares.
2 – Neul
O protocolo Neul se baseia num conceito similar ao Sigfox. É baseado no chip Iceni, desenvolvido pela empresa que criou o Neul. A tecnologia base é a chamada Weightless, que é baseada em redes WAN e foi desenhada para competir com as já existentes GPRS, 3G, CDMA e LTE WAN. A taxa de dados vai de poucos bits por segundo até 100 kbps. Possui alcance de 10 km e consumo na casa dos 20-30 mA.
Protocolo Sigfox
3 – Sigfox
Sigfox é uma alternativa intermediária entre WiFi e redes de longo alcance, como as redes de celular (3G,4G, etc). A banda utilizada é a ISM (industrial, scientific and medical band). A ideia por trás deste protocolo é que, para muitas aplicações M2M que rodam em equipamentos com pouca bateria e precisam de baixos níveis de transferência de dados, o alcance das redes WiFi é muito curto e, ao mesmo tempo, redes com alcance muito grande (como redes de celular) são caras e consumem muita energia. A tecnologia base do Sigfox é chamada de UNB (Ultra Narrow Band) e foi projetada apenas para níveis de transferência mais baixos, entre 10 bit/s e 1 kbit/s. Seu alcance está entre 30-50Km.
Sigfox também é o nome da empresa francesa que desenvolveu o protocolo em 2009.
4 – NFC
O NFC também é um protocolo bem conhecido. Abreviação para Near Field Communication, é uma tecnologia para troca de informações entre dois equipamentos eletrônicos. Essencialmente, é uma extensão da tecnologia de cartões RF (RFIDs) que permite aos equipamentos trocar informações, desde que dentro de uma distância máxima, que costuma ser de poucos centímetros.
É especialmente interessante para smartphones, pois pode ser usado para acessar e transmitir conteúdo diretamente para outros equipamentos sem fazer nenhum tipo de contato. O alcance geral do protocolo é de 10 cm, e as taxas de transmissão vão de 100 até 420 kpbs. O padrão NFC está estabelecido pela norma ISO/IEC 18000-3. Veja mais em NFC-forum.org.
WiFi é uma opção natural para desenvolver sistemas IoT
5 – Wi-Fi
O WiFi quase dispensa apresentações, tamanha a sua penetração no dia-a-dia das pessoas e desenvolvedores. Dado o seu sucesso, é uma opção óbvia para muitos projetistas. É um protocolo LAN (Local Area Network) e tem capacidade de gerenciar grandes quantidades de dados com altas taxas de transmissão.
Dentre os padrões mais usados estão o 802.11ac e o 802.11n, que oferecem taxas de velocidade na casa das centenas de megabit por segundo (com o 802.11ac chegando a até 1300 Mbps). Em contrapartida, ambos possuem um consumo energético que pode ser proibitivo para algumas aplicações IoT. O alcance das redes WiFi é de aproximadamente 50 m, com a última versão 802.11-ac oferecendo taxas entre 500Mbps até 1Gbps.
6 – Thread
Desenvolvido especificamente para o nicho de automação residencial, o Thread é baseado em outro protocolo, o 6LowPAN (veja a seguir) e, como tal, é bem diferente dos tradicionais Bluetooth e Zigbee. Do ponto de vista de aplicações, é um protocolo complementar ao WiFi para sistemas residenciais.
Foi lançado em 2014 pelo Thread Group e é baseado em vários padrões, incluindo o IEEE802.15.4, IPv6 e 6LoWPAN. Oferece uma solução do tipo IP para IoT em âmbito residencial. Pode gerenciar uma rede com até 250 nós. Vários fabricantes possuem chips certificados, como Texas Instruments, Nordisk Semiconductors e NXP.
7 – 6LowPAN
O 6LowPan é um protocolo IP (Internet Protocol). O nome é abreviação de IPv6 Low-power wireless Personal Area Network. Ao invés de ser uma tecnologia IoT como Bluetooth ou ZigBee, o 6LowPAN é um protocolo de rede que define o encapsulamento, headers e mecanismos de compressão. O atributo chave é o IPv6 stack, que foi um passo muito importante para viabilizar a Internet das Coisas. Com o IPv6, é possível atribuir a cada objeto ou equipamento do mundo o seu IP único e conectá-lo à internet.
8 – Z-Wave
Z-Wave também foi desenhado especificamente para automação residencial e produtos domésticos. Possui taxas de transmissão de até 100 kbit/s. Permite a implementação de redes mesh com até 232 nós. Uma de suas características principais é que é um protocolo mais simples de implementar, o que é importante para facilitar a sua integração. O protocolo é mantido pela Z-Wave Alliance e opera na faixa de 900 MHz, com alcance de até 30 m.
Xbee: Um dos módulos mais populares de Zigbee. Créditos: Mark Fickett
9 – Zigbee
O Zigbee é um dos protocolos mais usados, com aplicações mais focadas em ambientes industriais do que residenciais. É baseado no padrão IEEE802.15.4, que é basicamente um padrão para redes wireless industriais na faixa de 2.4GHz. As aplicações, geralmente, não requerem mudanças constantes na taxa de transmissão. Todos os principais fabricantes de semicondutores possuem módulos Zigbee em seus portfólios. O alcance vai de 10 a 100 metros. A taxa de transmissão alcança um máximo de 250kbps. O protocolo é mantido pela Zigbee Alliance.
10 – Bluetooth
Por fim, outro já conhecido e amplamente usado protocolo de comunicação. O Bluetooth já teve várias versões lançadas, mas foi no 4.0 (Bluetooth Low Energy) e na mais recente 5.0 que o foco se concentrou na Internet das Coisas. O baixo consumo energético das últimas versões foi um requisito colocado exatamente pelas novas demandas das aplicações IoT.
O protocolo é mantido pelo Bluetooth SIG (Special Interest Group), e possui extensa documentação e exemplos de aplicações disponíveis na internet, o que facilita muito a integração da tecnologia em projetos de automação residencial, comercial e produtos eletrônicos em geral. O alcance varia conforme a classe do módulo. Chips da classe 1 tem alcance de até 100 metros e potência de 100 mW. Módulos da classe 2 tem alcance de até 10 metros e potência de 2,5mW. A classe 3 tem alcance de apenas 1 metro e dissipa no máximo 1 mw. O Bluetooth 5.0 tem alcance de até 240 metros e taxa de transmissão de 50 Mbit/s.
Com o avanço da Internet das Coisas é cada vez mais importante conhecer o vocabulário e onde buscar informações sobre os protocolos mais usados. As alianças e grupos formados para manter e desenvolver novas versões dos protocolos possuem portais com ampla documentação e acesso às especificações e outras indicações de materiais. São ótimas fontes de conhecimento para aprofundar em um protocolo específico.
Se você conhece algum protocolo que ficou de fora da lista, compartilhe nos comentários conosco!
Nenhum comentário:
Postar um comentário