ZigBee: Ligação de unidades de dados com uso de radiofrequência

O padrão ZigBee tem sido desenvolvido e direcionado a um mercado que emprega baixa taxa de transmissão de dados (na ordem de no máximo 250 kbps), comunicações de curto alcance de 1 a 75 metros e frequências ISM de 868 MHz (Europa), 915 MHz (EUA) e 2,4 GHz (Internacional). Ele tem como requisitos, o baixo custo e o atendimento de aplicações voltadas a automação doméstica e predial, controle industrial, acesso a periféricos, utilização de sensores médicos, brinquedos e jogos.

O padrão IEEE 802.15.4 especifica as suas camadas física e de controle de acesso ao meio (MAC).

As especificações do IEEE 802.15.4 permitem três tipos de topologias a serem implementadas, dependendo do tipo de aplicação considerada. Estas topologias podem ser: estrela, cluster em árvore e malha.

Estrela

Na topologia em estrela, um dispositivo atua como coordenador de uma rede de área pessoal (WPAN), através do qual todas as comunicações são realizadas. O coordenador da WPAN deve ser capaz de se comunicar com qualquer dispositivo da rede. Ele é classificado como um dispositivo de função completa (FFD Full-Function Device). Deve estar no modo de recepção sempre que não estiver transmitindo e possuir maior poder computacional do que os demais dispositivos participantes da rede.

Os demais são classificados como dispositivos de função reduzida (RFD Reduced-Function Device). Um dispositivo de função reduzida pode ser implementado utilizando-se microcontrolador de baixo custo e com pouca memória. Ele não pode participar de qualquer atividade de roteamento e pode comunicar- se somente com dispositivos de função completa, bem como, também, não pode ser coordenador de uma PAN.

Cluster em Árvore

Esta topologia é obtida a partir de uma modificação da topologia em estrela. Um ou mais dispositivos de função reduzida (RDFs) conectados a um coordenador é/são substituído(s) por dispositivos de função completa (FFDs) e, a partir deste(s), outros FFDs/RDFs pode(m) ser conectado(s). A vantagem deste tipo de topologia é que pode ser usada para estender o alcance geográfico da rede.

Malha

Na topologia em malha há uma conectividade co

mpleta entre todos os dispositivos de função completa (FFDs) participantes na rede e com um destes (FFDs) funcionando como coordenador da PAN. Os dispositivos de função reduzida (RFDs) podem também fazer parte da rede, mas estes somente estarão conectados a FFDs, e não participam de funções de roteamento. A vantagem desta topologia consiste na confiabilidade e vazão da rede através do uso de múltiplos caminhos.

Alguns aspectos tecnológicos são relevantes à segurança do 802.15.4. Inicialmente, o IEEE 802.15.4 define o endereçamento dos dispositivos através de dois identificadores: um identificador de 64 bits para o nó e um identificador de 16 bits da rede. [IEEE 802.15.4]

Há dois tipos importantes de pacotes: pacotes de da dos e pacotes de reconhecimento. Um pacote de dados possui tamanho variável e é usado para enviar uma mensagem unicast a um único nó ou o broadcast de uma mensagem a múltiplos nós. Cada pacote de dados possui um flag, indicando o tipo do pacote, se a segu- rança está habilitada ou não, o modo de endereçamento util izado e se o pacote de reconhecimento é requisitado. Este pacote possui, também, 2 bytes de CRC (Cyclic Redundancy Checking) a fim de proteger o pacote contra erros na transmissão.

Quanto ao pacote de reconhecimento, este é remetido pelo receptor somente se o pacote de dados correspondente não foi mandado a um endereço de broadcast e quem enviou o pacote requisitou o seu reconhecimento. Ele é formado por um flag com a mesma estrutura do pacote de dados, um campo identificando que é um paco te de reconhecimento e, da mesma forma, 2 bytes de CRC. Nele não há informação de endereçamento.

Além destes pacotes, há ainda pacotes de sinalização (beacon) e pacotes de controle de acesso ao meio. A especificação não suporta segurança para pacotes de reconhecimento, outros tipos podem opcionalmente, suportar integridade e con fidencialidade dos dados do pacote.

Originalmente publicado na revista Saber Eletrônica Nº437