O documento descreve as redes industriais Ethernet e ZigBee, incluindo suas características, vantagens e desvantagens. A rede Ethernet Industrial usa protocolos Ethernet padrão em ambientes industriais e suporta diferentes topologias, enquanto a rede ZigBee foi projetada para aplicações de baixo consumo de energia e taxa de transferência reduzida. Ambas as redes fornecem soluções de comunicação sem fio para automação industrial.

1. CAMPUS LAGARTO
TECNOLOGIA EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
LAGARTO/2017
GRUPO: ANDRÉ DE PÁDUA DA CONCEIÇÃO NASCIMENTO E
LARISSA SANTOS OLIVEIRA
DISCIPLINA: REDES INDUSTRIAIS
PROFESSOR: RUBENS DE SOUZA MATOS JUNIOR

2. INDUSTRIA
L
ETHERNET
E
ZIGBEE

3. O QUE É A INDUSTRIAL ETHERNET ?
 Refere-se ao uso de protocolos padrão Ethernet com
conectores robustos e interruptores de temperatura
ampliada em um ambiente industrial, para automação ou
controle do processo.

4. INDUSTRIAL ETHERNET
HISTÓRICO DE PADRONIZAÇÃO
 O conceito original de Ethernet foi criado por Metcalfe, da
Xerox que em 1973 desenvolveu uma rede sem fio
denominada ALOHAnet;
 O processo foi então aperfeiçoado e usado em redes
físicas que deram origem a Ethernet.
 O sistema Ethernet foi padronizado pelas especificações
do IEEE (Instituto dos Engenheiros de Eletricidade e
Eletrônica).O protocolo Ethernet corresponde à
especificação 802.3, publicada pela primeira vez em 1985;

5. INDUSTRIAL ETHERNET
HISTÓRICO DE PADRONIZAÇÃO;
 Hoje sendo o padrão mais aceito no mundo para
intercomunicação de dados em rede.

6. INDUSTRIAL ETHERNET
TIPO DE TOPOLOGIA SUPORTADA
 Barramento ;
 Anel;
 Estrela;
 Árvore;
 Mista.

7. INDUSTRIAL ETHERNET
CONFORMIDADE COM O MODELO OSI
 1. Camada Física ;
 2. Camada de Ligação de Dados ou Enlace de Dados;
 3. Camada de Rede ;
 4. Camada de Transporte;
 5. Camada de Sessão;
 6. Camada de Apresentação;
 7. Camada de Aplicação;

8. INDUSTRIAL ETHERNET
ARQUITETURA DE COMUNICAÇÃO
 Modelos de Redes;
 Método de Troca de Dados;
 Modo de transimissão;
 Modo de operação;
 Tipo de comutação.
 Uma arquitetura que tenha alguns componentes, tais
como, switches, gateways, entre outros, desenhados de
forma a obter um arranjo que haja integridade, segurança,
disponibilidade e sincronismo.

9. REDE ETHERNET CHÃO-DE-FÁBRICA
Aplicação em Ambientes Severos (Hardware);
Temperatura 75º C a -35º C;
Proteção Mecânica Especial;
IP (Grau de Proteção Alto);
Suportar Vibração e Impacto;
Alta Imunidade a Ruídos (EMI);
Arranjos de Alta Disponibilidade (Redundâncias);
Uso de Protocolos Industriais.

10. INDUSTRIAL ETHERNET
TAXA DE TRANSFERÊNCIA

11. INDUSTRIAL ETHERNET
VANTAGENS
 Plataforma aberta e realmente global;
 Tecnologia acessível e de fácil compreensão;
 Segurança, velocidade e confiabilidade garantida pela evolução da
própria informática;
 Dados disponíveis em qualquer sistema operacional;
 Acesso às informações da planta via redes públicas e redes
privadas;
 Diversidade de serviços disponíveis para melhor desempenho;
 Capacidade de usar padrão pontos de acesso, roteadores, switches,
cabos e fibra óptica;
 Capacidade de ter mais de dois nós em ligação;
 Arquiteturas Peer- to-peer pode substituir as mestre-escravo.

12. INDUSTRIAL ETHERNET
DESVANTAGENS
 A migração de sistemas existentes para um novo
protocolo;
 A gestão de uma stack TCP/IP é mais complexa do que
apenas receber dados de série;
 O padrão Ethernet Industrial terá uma grande fatia do
mercado, mas não deverá substituir os barramentos de
campo tradicionais.

13. PRINCIPAIS EMPRESAS
FORNECEDORAS DE EQUIPAMENTOS

14. HISTÓRICO DE PADRONIZAÇÃO
(O que é o ZigBee? Como surgiu? Como funciona?)
 Ergen[1] sugere, na introdução de seu texto, uma continuidade na
evolução das redes de comunicação. As redes celulares, por
exemplo, são uma consequência natural das redes de telefones
cabeadas, uma vez que o custo do cabeamento era cada vez mais
alto e cada dia mais havia a necessidade de uma telefonia não fixada
a um ponto físico.
 Da mesma forma, nos anos 80, com o crescimento acelerado da
internet, era evidente a necessidade de uma comunicação sem fio
voltada para esse tipo de tráfego de dados. O IEEE 802.11 cria, então,
as redes locais sem fio (WLAN - Wireless Local Area Network).

15. ZIGBEE
TIPO DE TOPOLOGIA SUPORTADA
 A escolha da topologia depende muito da aplicação que
se pretenda implementar. Segue-se no entanto uma
comparação dos prós e contras de cada topologia.

16.  A topologia star tem a vantagem de facilitar muito a
sincronização dos vários dispositivos e de suportar
operações de baixo consumo de energia. Apresenta
também uma baixa latência, porém servem apenas para
aplicações de curta escala, isto é, é útil apenas para
aplicações muito simples e de pequeno alcance.

17.  A topologia tree é vantajosa por permitir reduzidos
custos de encaminhamento de informação e permitem
modos de baixo consumo energético – sleep. Também
permite que os dispositivos comuniquem directamente
entre si. As desvantagens destas redes são os custos
associados à reconfiguração do encaminhamento de
informação e a sua latência é um pouco superior à que
ocorre na topologia star.

18.  A topologia Mesh é mais flexível do que as anteriores.
Permite comunicações robustas entre dispositivos e ao
mesmo tempo possui latência reduzida. Porém não
suportam modo sleep e possuem custos associados ao
encaminhamento de informação pois necessita de
construir e actualizar uma tabela de encaminhamento de
informação na rede entre os dispositivos.

19. ZIGBEE
CONFORMIDADE COM O MODELO OSI
 Física;
 Enlace;
 Rede;
 Transporte.

20. ZIGBEE
ARQUITETURA DE COMUNICAÇÃO
 Numa rede ZigBee um dispositivo pode funcionar como
um dos 3 seguintes papeis:
 Coordinator (FFD)
 Estes dispositivos funcionam em qualquer topologia, e
podem funcionar como Coordinators ou Router. Podem
ainda comunicar com outros equipamentos;
 Router (RFD);

21.  Estes dispositivos são limitados na topologia em estrela e não podem
exercer funções nem de Coordinator nem de End-Device. A sua função
é a de apenas comunicar com o Coordinator e o End-Device. Contudo
a sua complexidade electrónica e muitos básica e é de fácil
implementação;
 End-Device (FFD ou RFD) ;
 Estes dispositivos consomem pouca energia desde que não
participem no encaminhamento de pacotes e apenas comuniquem
com os seus pais (FDD ou RFD).;
 Numa topologia em estrela, o Coordinator controla a entrada e a saída
de dispositivos da rede e a comunicação tem de passar
obrigatoriamente por ele;
 Numa topologia Peer-to-Peer ou Mesh cada dispositivo é livre para
comunicar directamente com outro dispositivo (FFD). Nestas
topologias o Coordinator apenas controla a entrada e saída de
dispositivos. Um dispositivo FFD pode também ser utilizado para
expandir a área de cobertura da rede.

22. ZIGBEE
OBJETIVO
 A rede conhecida como ZigBee, criada pelo IEEE em
conjunto com a ZigBee Alliance, foi criada com o intuito
de disponibilizar uma rede com extrema baixa potência
de operação, ocasionando um baixo consumo de energia
nos dispositivos, estendendo a vida útil de suas baterias,
podendo as mesmas durarem anos. Dessa forma a rede
tem como principais casos de uso dispositivos que não
necessitem de taxas de transmissão de dados tão altas
quanto as permitidas pelo Bluetooth, e querem se
aproveitar das características de baixo consumo.

23. ZIGBEE
TAXA DE TRANSFERÊNCIA
 O protocolo ZigBee tem taxas de 20 a 250 kbps, que é a
menor taxas de transmissão entre os padrões IEEE.
Mesmo com a sua última atualização conhecida
como ZigBee 2006 Specification, as taxas foram mantidas
e apenas atualizações de segurança e conectividade com
dispositivos foram melhoradas (GISLASON, 2007).

24. ZIGBEE
CARACTERÍSTICAS
 Diferentes frequências de operação e taxa de dados: 868 MHz e
20Kbps; 915 MHz e 40Kbps; 2.4 GHz e 250 Kbps;
 São possíveis as configurações em diversas topologias de rede;
 Habilidade de se auto organizar e auto reestruturar – self-organizing
e self-healing;
 Permite um número elevado de dispositivos conectados à rede
(máximo de 65535 dispositivos por cada dispositivo coordenador);
 Alta durabilidade da bateria dos dispositivos;
 Interoperabilidade, ou seja, a capacidade de se comunicar de forma
transparente com outros sistemas.

25. SEGURANÇA
ZIGBEE
 A camada MAC faz o processamento de segurança, mas
são as camadas superiores que controlam o processo,
ajustando as chaves de criptografia e determinando os
níveis de segurança que deverão ser usados. Quando a
camada MAC transmite (ou recebe) um frame, verifica o
destino (a fonte do frame), recupera a chave associada
com esse destino (fonte), e usa então esta chave para
processar o frame de acordo com a rotina de segurança
designada para a chave que está sendo usada.

27. PRINCIPAIS EMPRESAS FORNECEDORAS
DE EQUIPAMENTOS
 Digi International – A partir de $17,50
 Microchip Technology – a partir de $ 19,08
 Silicon Labs –A partir de $13,99