Você já ouviu falar em ZigBee? A chance de você estar usando sem saber, é grande!

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Seguimos na jornada pelo conhecimento olhando as tecnologias sem fio! Se você não leu meu artigo anterior, Qual a relação ente um Rei Nórdico do dente podre e a transmissão de dados sem fio?, iniciei com ele uma série de artigos.

A ideia é trazer um pouco de história, tecnologia e casos de uso de cada uma delas. Mas sobre quais você vai falar? Por enquanto: Bluetooth, Wi-Fi, LoRaWAN, Sigfox, ZigBee e Redes Celulares. Sentiu falta de alguma? Fique à vontade para sugerir nos comentários!

Hoje, vamos falar de uma tecnologia bastante usada em sistemas IoT: o ZigBee! Mesmo que você não perceba, ela está muito presente nas nossas vidas e nesse artigo vou contar um pouco o porquê.

Um pouco de história e o porquê desse nome.

Este protocolo, completa 19 anos esse ano, pois nasceu em dezembro de 2004! O nome “ZigBee” é derivado dos padrões erráticos de zigue-zague que muitas abelhas fazem entre as flores ao coletar pólen, semelhante à maneira como os pacotes se movem por meio de uma rede mesh (malha).

Ecossistema ZigBee – Fonte: CSA

Um pouco de Tecniquês…

ZigBee não usa os padrões IEEE 802.11 como o Wi-Fi. Esse padrão foi criado para que as comunicações sem fio se parecessem mais com Ethernet (rede cabeada que conecta nossos computadores) e ganhou a alcunha de WLAN – Wireless Local Area Network. Já ZigBee usa 802.15 que é a família das redes WPAN – Wireless Personal Area Network, com objetivos diferentes do Wi-Fi:

  • baixo custo;
  • baixo consumo;
  • curto alcance;
  • tamanho reduzido do dispositivo.

Outro padrão que usa 802.15 é o LoRaWAN. Discutiremos mais sobre ele e o Wi-Fi em dois outros artigos na sequência desses aqui!

Voltando ao ZigBee, e pegando o gancho do baixo consumo, dispositivos que operam com essa tecnologia consumem pouquíssima bateria. Isso por que esse tipo de dispositivo pode passar a maioria do tempo em desligado sem consumir energia da bateria, despertando somente para enviar os pacotes de informação. Se um dispositivo bluetooth demora até 3 segundos para despertar e enviar dados, em ZigBee esse processo leva 30 milissegundos.

Falando em frequências, ele pode operar em 3 faixas diferentes e suas respectivas velocidades de transmissão de pacotes:

  • 868 MHz e 20Kbps;
  • 915 MHz e 40Kbps;
  • 2.4 GHz e 250 Kbps.

Quanto ao alcance, fala-se em algo entre 70 e 100 metros com visada direta, ou seja, sem obstáculos físicos no caminho de propagação do sinal. O controle de sessões (conexões) dessa rede é tão otimizado que um equipamento coordenador de rede pode gerenciar 65 535 dispositivos.

Falando em topologia, como é uma rede do tipo mesh, ou malha, ela pode operar com diversas topologias:

Topologias ZigBee – Fonte: Assured Systems

Note que existem 3 tipos de nós nas topologias acima: coordenadores, roteadores e os devices propriamente ditos. Toda rede tem um coordenador que faz o controle desse sistema, os routers que ampliam a capacidade da rede mesh e os devices que usam serviço dessa rede. Uma característica interessante é que no caso de um router ou coordenador ter problemas, a rede se reorganiza e tenta cobrir o gap de cobertura causado pela queda de um elemento.

Algumas aplicações de uso

Nós usamos muito ZigBee sem conhecer em automação residencial, controle de temperatura, iluminação, tomadas inteligentes, cortinas motorizadas, alarmes e até alguns eletrodomésticos usam essa tecnologia como padrão para conectividade dos dispositivos com a rede.

Casos de uso ZigBee – Fonte: UFRJ

Outra aplicação bastante eficiente dessa solução é o beaconing. Essa palavra nos remete a um dispositivo (beacon) que pode ter a sua posição rastreada. Casos de uso para essa tecnologia temos aos montes na indústria, varejo, agronegócio, mineração, saneamento e muitas outras áreas.

Uma curiosidade: você sabia que há uma rede ZigBee operando em Marte? Em fevereiro de 2021, o rover Perseverance e o helicóptero Ingenuity pousaram em Marte e desde então seguem ativos pesquisando a superfície do planeta vermelho e comunicando entre si usando ZigBee.

Rover Perseverance – Fonte: Revista Astronomy

Essa tecnologia também é usada na área de saúde, principalmente no monitoramento da saúde das pessoas. Monitoramento contínuo de sinais específicos como temperatura, pressão, índices sanguíneos ou batimento cardíaco podem inviabilizar que o equipamento armazenador ou que envia as informações em tempo real, fique no local da medição por questões de incômodo.

Portanto, um medidor de glicose no sangue pode estar conectado a um modem preso na sua cintura que recebe via ZigBee as medições e envia em tempo real para os médicos que estão monitorando o paciente.

Portanto, para casos onde se requer uma cobertura de centenas de metros, pouco gasto de bateria e baixa taxa de transmissão de pacotes, o ZigBee pode ser a solução, concorda?

Sou Mauro Periquito, Engenheiro de Telecomunicações e Diretor Especialista de Prática na Kyndryl, onde desenvolvo e gerencio projetos de transformação digital para indústria, utilities, mineração, agronegócio e operadoras de telecomunicações. Em minha trajetória profissional tenho como propósito traduzir as necessidades dos clientes em soluções customizadas. 

Também atuo em outras frentes como mentor, palestrante, conselheiro consultivo e escrevo diariamente no LinkedIn sobre gestão de pessoas, carreira, inovação e tecnologia, com a missão de trazer uma visão descomplicada sobre a tecnologia. Fui eleito no final de 2022 como LinkedIn Top Voice de Tecnologia & Inovação. 

Durante minha carreira trabalhei em multinacionais no Brasil, países da América Latina, Espanha, Porto Rico, Emirados Árabes Unidos e Qatar. Em meu tempo livre, sou um grande entusiasta do ciclismo em seus diversos modos, incluindo o cicloturismo.

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Bibliografia:

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