Tecnologias de Rede

1. – Tecnologias de rede

Os sensores de rede suportados pelo protocolo IEEE 1451.2 têm a capacidade de se comunicarem com uma vasta gama de processadores de rede. Os sensores ligados em rede tem tipicamente um processador local, que pode realizar a transmissão de sinal, de calibração, correções e funções inteligentes. A única desvantagem é que os sensores de rede apresentam um circuito complexo, largura de banda limitada, atrasos de fila e perda de dados. Exemplos de algumas tecnologias de protocolos de rede, suas aplicações mais vitais e os respectivos patrocinadores estão listados a seguir:

• Instrumentação automotiva: J-1850: SAE, CAN: Robert Bosch GmbH, MI-Bus: Motorola, D²B: Philips.
• Instrumentação industrial: DeviceNet: Allen Bradley, Smart Distributed Systems: Honeywell, LonTalk/LonWorks: Eschelon Corp., Hart: Rosemount.
• Instrumentação doméstica: Smart House: Smart house LP, CEBus: EIA.
• Instrumentação de construções: Batibus: Merlin Gerin (France), BACNet: Building Automation Industry.
• Protocolos de universidade: Michigan Parallel Standard: University of Michigan, Integrated Smart-Sensor Bus: Defl University of Technology, Time-Triggered Protocol: University of Wien.

1. –  LonTalk

LonTalk é um protocolo de rede desenvolvido pela Echelon Corporation destinado a dispositivos de rede nos vários tipos de canais. As áreas de aplicação típicas de LonTalk são instrumentação industrial e controle, automação industrial, automóvel e transporte, iluminação de construções e sistemas HVAC. LonTalk é uma maneira modificada de 1 – Persistant Carrier Sense Multiple Acess (1-Persistent CSMA) para aplicações de rede peer-to-peer. A flexibilidade do protocolo é que os serviços de protocolo podem ser escolhidos durante a programação e a compilação.

1. – Tipos de mídia e endereçamento LonTalk

O protocolo suporta uma variedade de canais de mídia através de transceptores diversos, como par trançado, linha de energia, RF, infravermelho (IR), cabo coaxial e fibra óptica. O protocolo precisa das especificações de canal para cada tipo de mídia em distância, taxa de bits e topologia. Os meios de comunicação podem suportar até um máximo de 32.385 nós para vários canais. A rede LonTalk especifica dois identificadores – um importante domínio ID exclusivo de 48 bits e um endereço. O ID especifica cada neurônio individual, o qual é permanentemente armazenado no chip pelo fabricante. O endereço refere-se a nós de origem e nós de destino de um pacote LonTalk. Os modos de endereçamento do protocolo LonTalk são

1. Endereçamento unicast – mensagens para um único nó.
2. Endereçamento multicast – mensagens para um grupo de nós.
3. Transmissão de endereçamento – mensagens para uma sub-rede ou para o domínio completo.

O formato do endereço tem três campos:

1. Domínio – endereço de 48 bits do subsistema de uma mídia aberta.
2. Sub-rede – endereço de 8 bits da sub-rede de um domínio.
3. Nó – endereço de 7 bits do nó dentro de uma subrede.

As principais regiões onde o LonTalk foi aceito como um protocolo-padrão são:

• ANSI 709.1: controle de rede (Estados Unidos).
• EM 14908: controle de construção (União Européia).
• GB/Z 20.177.1: controle de rede e controle de construção (China).
• IEEE 1473-L: controle de ferrovias (Estados Unidos).
• IFSF: normas internacionais para pátios de postos de gasolina da UE.

LonTalk também foi reconhecido por organismos internacionais de normalização nas seguintes áreas:

• ISO/IEC 14908-1: comunicação.
• ISO/IEC 14908-2: sinalização de linhas de energia.
• ISSO/IEC 14908-3: sinalização de cabos de par trançado.
• ISSO/IEC 14908-4: compatibilidade IP.

1. – Protocolo de comunicação CEBus para casa inteligente

O protocolo de comunicação CEBus (customer electronic bus) é um padrão para automação residencial e casa inteligente desenvolvido pela Electronic Industries Association (EIA). O padrão CEBus é abrangente e tem o potencial para o desenvolvimento de novos eletrodomésticos e produtos eletrônicos de consumo. O protocolo CEBus oferece os seguintes recursos:

• Automação de eletrodomésticos.
• Compatível com uma vasta gama de aparelhos.
• Interface de baixo custo incorporada nos aparelhos.
• Variedade de tipos de canais
• Suporta largura de banda de aúdio e de distribuição de vídeo em diferentes formatos analógicos e digitais.
• Comunicação distribuída sem a necessidade de controlador central.
• Flexibilidade e simplicidade de adição ou remoção de aparelhos que fornecem funcionalidade plug-and-play.

1. – Canais CEBus

O CEBus suporta comunicação de dados através dos meios de comunicação a seguir:

• Linha de energia elétrica.
• Fios de par trançado.
• Cabo coaxial.
• Sinal IV.
• Sinal de frequência de rádio.
• Fibra óptica.
• Barramento de aúdio-vídeo.

Em automação doméstica, tipicamente, a comunicação de dados é mais conveniente por meio de linha de distribuição de energia, no entanto, sinais de RF e IR são geralmente utilizados para controle remoto. A tecnologia CEBus de controle de aparelhos domésticos é incorporada inteiramente nos aparelhos que se conectam às saídas convencionais ou dentro das unidades de controle remoto. Os canais CEBus transportam tanto o controle como os sinais de dados a uma velocidade de cerca de 8000 bits/s.

No caso de sistemas de cabos coaxiais em CEBus, adota o sistema coaxial duplo, em que um cabo a montante coleta vídeos internos gerados a partir de videocassetes e câmeras. Uma unidade de cabeça de rede combina os vídeos internos com os vídeos externos e envia para todos os receptores através de um cabo a jusante.

1. – Arquitetura CEBus

O CEBus suporta uma arquitetura flexível e não especifica uma topologia. Um dispositivo pode ser instalado em qualquer local conveniente de conexão para todos os meios. Comunicação entre dispositivos sensores e controladores é encaminhada através de uma unidade chamada roteador. O roteador não precisar ser necessariamente uma unidade separada, pode ser embutido no aparelho. A Figura 1 mostra uma rede CEBus típica com três mídias interconectadas por roteadores. O controlador de cluster controla os aparelhos, como iluminação ou gestão de energia. A Figura 2 ilustra um exemplo de unidade de controle de iluminação doméstica CEBus. A unidade remota portátil envia sinal de IV para o detector de IV da televisão e, em seguida, para o processador da TV para a interpretação do sinal. Se o sinal é interpretado como controle de TV, o processador de TV o usa para operação de TVs normais. Quando o botão LIGHTS no controle remoto for pressionado, o sinal é interpretado como não controle de TV e, em seguida, ele é passado para o roteador construído na TV. O roteador de linha de energia transmite o sinal para a linha de alimentação através da tomada da TV. Este sinal é recebido pelo controlador de iluminação e controla a iluminação de acordo com o comando.

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