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Redes sem fio com uso dos Protocolos MiWiTM, ZigbeeTM e
ZigbeePROTM
(MWI)
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Objetivos da Palestra
� Uma abordagem sobre as topologias mais usadas e os elementos de uma rede Wireless;
� Apresentar uma visão geral das soluções de comunicação sem fio da Microchip que envolvem os protocolos MiwiTM , ZigbeeTM e Zigbee PRO;
� Será realizado um comparativo de performance e habilidades entre os protocolos assim como os respectivos prós/contras de cada solução;
� Apresentar as soluções Microchip disponíveis e exemplos práticos usando suas ferramentas de desenvolvimento.
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Agenda da Palestra
� Conceitos de Redes;� IEEE802.15.4;� ZigBee;� MiWi;� MiWi P2P;� ZigBee x MiWi x MiWi P2P;� Transceptor MRF24J40;� Zena Sniffer;� Referências;� Aplicação prática.
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Conceitos de Redes
� Tipos de redes:� Personal Area Network – PAN� Local Area Network – LAN� Metropolitan Area Network – MAN� Wide Area Network - WAN
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Conceitos de Redes
� Personal Area Network – PAN� Uso para transmissão de informação em
distancias relativamente pequenas� Personal Operating Space – POS� Geralmente com alcance de 10-30 metros
� Exemplos:
PAN WPANUSB IrDA®
Firewire (IEEE 1394) Bluetooth (802.15.1)ZigBee®, MiWi™ (802.15.4)
UWB
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Conceitos de Redes
� Local Area Network – LAN� Abrange uma pequena área demográfica
� Grupo de prédios� Prédios de pequenos escritórios� Escritório� Campus� Casa
� Exemplos:
LAN WLANTCP/IP – Ethernet (802.3) Wi-Fi (802.11)
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Conceitos de rede
� Metropolitan Area Network – MAN� Cobre uma cidade, estado ou área metropolitana;� Promove conexões de alta velocidade
� Exemplos:MAN WMAN
Switched Multimegabit Data Service (SMDS)
MMDS
ATM MicrowaveFDDI WiMAX (802.16)
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802.11n
Conceitos de RedeC
onsu
mo
de e
nerg
ia
Taxa de Dados
802.15.4
802.15.1
802.11g802.11b
WLAN
WPAN
20-25
0 kb/s
1-2 M
bit/s
11 M
bit/s
54 M
bit/s
248 M
bit/s
802.16WMANWiMAX
Wi-Fi
Bluetooth
ZigBee®
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Conceitos de Rede
� Topologias de redes� Componentes da rede� Topologia estrela� Tecnologia Peer-to-peer
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Conceitos de Rede
� Componentes de uma rede� Full Function Device – FFD
� Coordenador� PAN Coordenador� Dispositivo
� Reduced Function Device – RFD� Funciona somente como dispositivo� Uso mínimo de recursos (energia e memória)� Baixo custo
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Conceitos de Redes
� Topologia Estrela� Baixa latência� Controle
centralizado� Área de alcance
limitada (salto único)
FFD
RFD
RFD
RFD
Coordenador PAN
FFD
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Conceitos de Rede
� Topologia Mesh� Qualquer dispositivo
pode se comunicar com qualquer outro ao alcance
� Cobre grandes áreas (múltiplos saltos)
� Alta latência� Aplicado em redes
mesh, cluster e topologias cluster tree
FFD
FFD
FFD Coordenador
FFD
FFD
RFD
RFD
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Física
Enlace/Link de dados
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
PHY
MAC
LLC
Camadas Superiores
Mod
elo
de R
efer
enci
a IS
O-O
SI
Mod
elo
Pad
rão
IEE
E 8
02
Conceitos de Rede
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Conceitos de rede
� Camada Física – PHY � Define todas as especificações físicas e
elétricas para os dispositivos;� Determina o relacionamento entre um
dispositivo e o meio físico;� Formato do pacote;� Modulação;� Sincronização Bit/Symbol;
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Conceitos de rede
� Controle de acesso ao meio (MAC)� Acesso coordenado para acessar o meio
compartilhado;� Responsável por todos os acessos a
camada física;� Entrega responsável das informações
ponto-a-ponto.
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Conceitos de rede
11
22
� Problema de terminal oculto
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Conceitos de Redes
OriginatorUpper Layer
OriginatorMAC
RecipientMAC
RecipientUpper Layer
� Envio de dados da camada MAC
Requisição
IndicaçãoConfirmação
Dados
Reconhecimento
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� Formando uma rede:
Existe uma rede disponível?
(Beacon Request)
Existe uma rede disponível?
(Beacon Request)
Sim. Aqui está a info da rede
(Beacon)
Gostaria de me juntar a sua rede.
(Association Request)
Claro, aqui está o seu end. de rede.
(Association Response)
Conceitos de Rede
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Introdução ao IEEE 802.15.4TM
� Padrão� IEEE Std 802.15.4 – Low-Rate Wireless
Personal Area Network (LR-WPAN)
� IEEE Std 802.15.4 – 2003� IEEE Std 802.15.4 – 2006
� http://www.ieee802.org/15/
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Introdução ao IEEE 802.15.4™
� Padrão� Arquitetura das camadas
IEEE Std 802.3Ethernet
IEEE Std 802.15.4LR-WPAN
Upper Layers
ZigBee®
MiWi™MiWi P2P
Upper Layers
TCP/IP
PHY
MAC
Application Application
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Introdução ao IEEE 802.15.4™
� Considerações de projeto� Baixo custo;� Curto alcance;� Alta latência;� Consumo mínimo (baterias);� Confiabilidade dos dados.
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� Aplicações� Sensores wireless;� Eletrônicos;� Periféricos para computadores;� Automação doméstica;� Segurança doméstica;� Entreterimento;� Automobilistico;� Agricultura.
Introdução ao IEEE 802.15.4™
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 23
� Como todos os padrões IEEE 802, a camada de rede não é especificada
� IEEE 802.15.4 não define a forma de associação edesassociação da rede.
� Camada de rede:� Responsável pela entrega de pacotes fim-a-fim
(origem para destino);� Endereçamento e atribuições;� Roteamento e descobrimento de rotas;� Adição e remoção de dispositivos.
Introdução ao IEEE 802.15.4™
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 24
� Usuário pode escolher qual padrão usar na camada de rede:� ZigBee® Alliance� Microchip MiWi™� MiWi Peer-to-Peer (P2P)� Criar o seu próprio protocolo
Introdução ao IEEE 802.15.4™
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 25
Tecnologia Zigbee
� ZigBee®
� O que é ZigBee? � Arquitetura;� Recursos e certificação.
� O protocolo ZigBee� Tipos de dispositivos; � Endereçamento e topologias;� Terminologia ZigBee e definições.
� O protocolo Microchip’s ZigBee PRO� Recursos do ZigBee PRO.
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Tecnologia Zigbee
� O que é ZigBee?
� Um padrão de protocolo para comunicação sem fio� Definido por um consórcio de empresas
que formam a ZigBee Alliance;
� Área de Aplicação� Redes mesh sem fio;� Dispositivos de baixo consumo;� Baixo consumo de memória.
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Tecnologia Zigbee
� Camadas do ZigBee:� Aplicação - Definido pelo ZigBee e fabricante� Redes - Definido pelo ZigBee � Acesso ao meio - Definido pela IEEE 802.15.4™� Fisíca - Definido pela IEEE 802.15.4
� Segurança - Definido pelo ZigBee
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ZigBee®Arquitetura de protocolos
Transceiver
MicrocontroladorPIC®
Camada de Acesso ao Meio (MAC)
Camada Física em 2.4 GHz (PHY)
Camada de rede (NWK)
Aplicação do Cliente
Segu
ranç
a (S
EC
) Smart EnergyProfile
Plataforma Microchip ZigBee
Suporte a aplicação (APS)
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Implementações ZigBee®
� ZigBee-2007:� Funcionalidades ZigBee;� Funcionalidades ZigBee PRO.
� ZigBee-2006:� ZigBee Residencial.
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Certificação ZigBee
� Produtos devem ser certificados para carregar o logo ZigBee
� Dois tipos de certificação� ZigBee Compliant Platform (ZCP)
� Moldado para os módulos usados como blocos para produtos finais;
� Pilha Microchip ZigBee PRO é um bloco.
� ZigBee Certified Products� Aplicado para produtos feito usando ZCP;� Implementação de um perfil específico.
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 31
ZigBee® t Glance
10,000
1,000
100
10
11 10 100 1,000 10,000 100,000
Alc
ance
(met
ros)
TecnologiasCelulares
GSM, GPRS
TecnologiasCelulares
GSM, GPRS
Tecnologias WLANIEEE802.11
Tecnologias WLANIEEE802.11ZigBee
IEEE 802.15.4
BluetoothBluetooth
(Alcance vs. Velocidade)
Taxa de Dados (kbps)
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Dispositivos
� Dispositivos de rede IEEE 802.15.4™� Full Function Devices - FFD� Reduced Function Devices - RFD
� Nomenclatura Zigbee� IEEE Pan Coordinator ZigBee® Coordinator FFD� IEEE Coordinator ZigBee® Router FFD� IEEE Device ZigBee® EndDevice RFD
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 33
Coordenador ZigBee®
� Forma a rede;� Permite a união de
outros elementos;� Rádio sempre ligado;� Alimentação constante;� Requer grande
quantidade de memória de dados e programa.
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Roteador ZigBee®
� Aumenta a área de cobertura da rede
� Pode ter elementos ligados a ele
� Permite rotas alternativas para os dados
� Capaz de comunicação ponto-a-ponto
� Transceiver sempre ligado
� Requer grande quantidade de memória de programa e dados
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 35
End Device ZigBee®
� Comunica-se somente com o elemento que permitiu sua entrada na rede;
� Pode ser alimentado por baterias;
� Requer pequena quantidade de memória de dados e programas.
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 36
Topologias de rede
� Topologia estrela� Controle
centralizado da rede;
� Cobre uma área limitada.
C
RFD
RFD
RFD
Coordinator
RFD
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 37
ZigBee® Network Topology
�Mesh� Any FFD device
may communicate directly with any other FFD in the network
� Can cover a large area (multi-hop)
R4
R3
C Coordinator
R2
R1
RFD
RFD
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Coordenador (FFD)
Roteador (FFD)End Device (RFD)
PAN = Rede de área pessoalMáximo de elementos na PAN = 65536
(ZigBee)
Mesh
Estrela
PAN
Topologia de rede ZigBee®
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 39
Topologia de rede ZigBee®
Network Depth
Depth = 2
Depth = 1
Coordinator (FFD)
Router (FFD)Reduced Function Device (RFD)
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 40
Star
Generating a ZigBee®
Topology Structure
MAXIMUM DEPTH = 1
Coordinator (FFD)
Router (FFD)Reduced Function Device (RFD)
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 41
Linear
Generating a ZigBee®
Topology Structure
MAXIMUM Children = 1
Coordinator
Router 1
Router 2
RFD Coordinator (FFD)
Router (FFD)Reduced Function Device (RFD)
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 42
Mesh
Generating a ZigBee®
Topology Structure
MAXIMUM Depth = x
MAXIMUM Children = y
PermitJoin Duration
Coordinator (FFD)
Router (FFD)Reduced Function Device (RFD)
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 43
Estrutura topológica ZigBee®
� Endereçamento MAC: � Cada dispositivo tem um endereço físico
único� Gravado na memória do microcontrolador
� Endereçamento de rede: � Cada dispositvo na rede ZigBee® tem um
endereço lógico e único de dois bytes� Atribuido pelo parente no momento da
entrada ou reentrada;
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 44
Endereçamento Unicast
� Usa endereços de dois bytes ou oito bytes para o destinatário� Somente o destinatário processará o pacote� Todos os outros dispositivos irão ignorar o
pacote transmitido
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 45
Endereçamento Broadcast
� Usa o endereço lógico 0xFFFF;� Todos no alcance do rádio recebem o pacote;� As mensagens de broadcast (ou difusão) são
retransmitidas pelos roteadores também.
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 46
Unindo dois dispositivos
Como você uniria uma chave com a
luz correta?
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 47
Unindo dois dispositivos
União End Device
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 48
Unindo dispositivos End Device
SW EPSW ADDRPROFILE ID
CLUSTER ID
output
On/OffClusterID
LGT EPLGT ADDRPROFILE ID
CLUSTER ID
Requisição de conexão EndDevice
Input
On/OffClusterID
LGT EDB_Req
SW EDB_Req
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 49
Unindo dispositivos End Device
SW EPSW ADDRPROFILE ID
CLUSTER ID
output
On/OffClusterID
LGT EPLGT ADDRPROFILE ID
CLUSTER ID
Input
On/OffClusterID
SW EDB_Req
LGT EDB_Req
EDB_Rsp SUCCESS
EDB_Rsp SUCCESS
Confere
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 50
Unindo dispositivos End Device
EDB_Rsp SUCCESS
Create Binding
SW EP PROFILE ID
CLUSTER ID LGT EP LGT ADDR
LGT2 EP LGT2 ADDR
BINDING TABLE
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 51
Porque ZigBee® PRO
� Requisito fundamental para o Smart Energy;
� Aprimora a capacidade da rede, especialmente para redes acima de 100 nós;
� Suporte para modos de alta segurança
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 52
ZigBee® PRO Features
1 PRO 2006
Os canais RF podem mudar dinamicamente durante a operação da rede para evitar interferênciaGerenciamento de canal
����opt
O canal RF é fixo depois que o coordenador forma a rede.
����
Beneficios: • Aumenta a proteção contra interferências• Melhor Co-existencia com dispositivos WiFi• Aumenta a tolerância a falhas da rede
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 53
ZigBee® PRO Features
2 PRO 2006
Endereçamento atribuido através de esquemas estocásticos – Aleatório. ����
Endereçamento atribuido automaticamente usando um esquema hierarquico distribuido - CSKIP
����
Beneficios: Aumenta a escalabilidade da rede100s 1000s
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 54
ZigBee® PRO Features
3 PRO 2006
Pacotes maiores que 127 bytes dados pelo limite do 802.15.4. Capacidade não limitada pelo MAC. ����
opt
Pacotes devem ter menos de 100 bytes (aproximadamente.
����
Benefícios: Aumenta a eficiencia do ThroughputCompatibilidade com protocolo IP6LoWPAN IPv6 over 802.15.4
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 55
ZigBee® PRO Features
4 PRO 2006
Criptografia 128-bit AES���� ����
Keys podem ser rotativas���� ����
Segurança na rede e aplicação usando chave da rede. ���� ����
Application Layer Link Keys; Peer-to-Peer authentication; ����
Trust Center can run on Coordinator or other designated device in the network
����
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 56
ZigBee® PRO Features
5 PRO 2006
Concentrator Device ����
Source Routing����
Symmetric Routing����
Many-to-one routing ����
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 57
Desenvolvendo um produto ZigBee®
� Usar pilha Microchip ZigBee 2006 – Grátis
� Usar pilha Microchip ZigBee PRO - $1000
� Comprar um analizador de redes Wireless ~ $2000 US
� Comprar identificador OUI do IEEE - $1,650 US
� Tornar-se membro da ZigBee Alliance� Completo - $9,500 anualmente;
� Submeter a certificação ZigBee – test house dependent (in the thousands)
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 58
Developing a ZigBee® Product
� According to ZigBee® Alliance: � Only members may use ZigBee specifications "in the
development of a product for sale"� Microchip is a ZigBee Participant Member:
� We have license rights to make and distribute Microchip’s ZigBee stack software
� According to ZigBee and Microchip: � If you intend to use Microchip’s stack software in the
development of a product for sale, then you must be a ZigBee member
� You may not modify or create derivatives of Microchip’s stack software
� It is your responsibility:� To read Microchip’s license agreement and familiarize
yourself with ZigBee’s membership � For more information, go to www.zigbee.org
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 59
Developing a ZigBee® Product
Plan in place for Sept/October Release� ESP: Energy Service Portal� Smart Appliance Device� In-premise display Device� Metering Device� Load Controller Device� Certicom – Certificate Based Key Exchange
Security
Implemented on PIC24 and PIC32
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 60
Revisão
� ZigBee® Protocol overview� Devices, topology, addressing
� Introduction to the Microchip ZigBee PRO Stack Features� Correlation to the specifications
� Demonstration of the ZigBee Network� Microchip Sample Application
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 61
MiWi
� Camada de acesso ao meio Microchip -MiMAC
� Protocolos Wireless Microchip� Comparação MiWi™ P2P vs. MiWi vs.
ZigBee®
� Aplicando conceitos práticos
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 62
Camada de Controle de acesso ao meio
� Camada de controle de acesso ao meio controla a transmissão dos dados entre o meio físico e as camadas superiores� MAC Padrão (Transceptor IEEE
802.15.4™)� MAC Proprietário (Transceptor
proprietários)
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 63
MiWi
� Baixo alcance, baixa potência e baixa taca de transmissão� Com alcances típicos de 30m indoor ou de
100m outdoor sem interferência� ~20 mA em operação, < 10 µµµµA em modo
sleep (transceptor)� 250 kbps operando em 2.4 GHz
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 64
MiWi
� Endereçamento� Endereço físico de 8 bytes� Endereço lógico de 2 Bytes
� Sete modos de segurança usando 128-bit AES
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 65
� Opera em várias bandas de frequência� Baixa Frequencia,
Curto alcance
� Taxa de transmissão variável� Baixa taxa de
transmissão, alta sensibilidade
Radios RF proprietários
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 66
� MAC no rádio pode não esta definido;
� Software baseado no microcontrolador éessencial para mais aplicações� Endereçamento/ Unicast� Reconhecimento� Retransmissão� Segurança
Radios RF proprietários
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 67
� Camada de controle de acesso ao meio Microchip (MiMAC)� Formato do quadro
MiMAC� Segurança MiMAC� Interface de
programação MiMAC
Definição do MiMAC
Microchip RF Transceivers
Microchip Proprietary Protocols (P2P/MiWi™)
MiMACInterface
MiMAC Security
MiMAC Frame Format
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 68
MiWi
� Formato do quadro MiMAC� Promove capacidades de rede
� Essencialmente as mesmas do IEEE 802.15.4™
� Promove formato de quadro consiso� Tamanho do cabeçario MAC (Overhead):
� IEEE 802.15.4: 9 Bytes (Min.)� MiMAC: 2 Bytes (Tip.)
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 69
� Escolhido o algoritmo de encryptação (XTEA)� Dominio público, sem
patente requerida� Boa segurança� Requer poucos recursos
para implementação
Segurança MiMAC
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 70
� Modification to XTEA � Added 5 Security Modes
to Work with XTEA Block Cipher. (CTR, CBC-MAC32, CBC-MAC64, CCM32, CCM64)
� Reduce Security Key to 64-bit to Comply with US Export License Requirement
� Define the Block Cipher Interface to Use Alternative Block Cipher
MiMAC Security
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 71
� Define a interface para protocolos proprietários Microchip� Aplica-se aos rádios
proprietários Microchip Proprietary e da IEEE 802.15.4™
� Serve como driver para as camadas superiores
� Simples e poderoso
Interface MiMAC
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 72
� Detalhes da interface do MiMAC:� Arquivo de configuração
para cada rádio� Nove chamadas de
função trabalhando para as camadas superiores� Configuração� Operação TX/RX� Funcionalidades especiais
(Sleep, Energy Scan)
MiMAC Interface
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 73
� Curva de aprendizado pouso ingrime;
� Mudança do rádio étransparente para os desenvolvedores da aplicação;
� Risco de desenvolvimento de software de baixo nível pequeno
Benefícios MiMAC
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 74
Protocolos sem fio Microchip
� Microchip disponibiliza dos protocolos proprietários:� Protocolo MiWi™ P2P
� Topologia Estrela/P2P� Um salto, sem roteamento
� Protocolo MiWi Mesh� Topologia estrela/Cluster
Tree � Máximo de 4 saltos.
Roteamento Mesh
Parent
Child
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 75
Aplicações Wireless
“IEEE 802.15.4 Solutions for Wireless Networks of All Sizes”, P20~23, Wireless Design and Development, March issue, 2008
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 76
Protocolo MiWi™ P2P
� Suporte completo a camada MAC
� Recursos do protocolo MiWi P2P
APL – Application Layer
Proprietary / IEEE 802.15.4™
MAC Layer
PHY Layer
MiWi P2P Protocol Stack
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 77
Variação do IEEE 802.15.4™
MAC Layer
PHY Layer
Data Link Layer
PHY Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Application Layer Application Layer
MiWi™ P2P Protocol
MiMAC
OSI Model MiWi P2P Protocol
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 78
Suporte completo ao MAC
� Alvo do procolo MiWi™ P2P� Redes em estrela ou ponto-a-ponto� Rico e robusto conjunto de
ferramentas para comunicação confiável em redes
� Implementar o suporte ao MiMAC� Suporte aos rádios Microchip e
IEEE 802.15.4™
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 79
Suporte completo ao MAC
� Protocolo MiWi™ P2P está definido no topo da camada MAC� Suporte para somente pacotes de
dados e comandos� Redefine todos os comandos MAC� Usa a segurança implementada pela
camanda MAC
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 80
Full MAC Support
� Aprimoramento MAC� Simplifica o processo de conexão
Device to Connect
Device Accepting Connectio
n JoinBeacon Request (Broadcast)
Beacon
Association Request
Data Request
Association Response
Device to Connect
Device Accepting Connectio
n JoinP2P Connection Request (Broadcast)
P2P Connection Response
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 81
Suporte completo ao MAC
� Aprimora a comunicação MAC� Fortalece a funcionalidade
� Troca de comandos simplificada
Association Request
Orphan Notification
Coordinator Realignment
P2P Connection
Request
Association Response
Beacon Request
P2P Connection Response
Beacon
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 82
Funcionalidades do protocolo MiWi™ P2P
� Funcionalidades do protocolo MiWi P2P� Funcionalidades flexiveis
� Funcionalidades podem ser compiladas ou não
� Funcionalidades podem ser misturadas
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 83
Funcionalidades do protocolo MiWi™ P2P
� Funcionalidades do protocolo MiWi P2P� Rich Feature Set
� Suporte para Footprint mínimo;� Suporte ao processo de Hand-Shake;� Suporte ao Sleep;� Suporte a mensagens indiretas;� Suporte a segurança;� Suporte ao Active Scan;� Suporte ao Energy Scan;� Suporte ao Frequency Agility.
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 84
MiWi™ P2P Protocol Features
� Minimum Footprint� Reduce the stack size to minimum
to fit into MCU with lowest cost� Bare-bone stack on PIC18 is around
3.2 KB, a simple application can fit into PIC18 MCU with 4 KB Flash
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 85
MiWi™ P2P Protocol Features
� Hand-Shake Process to Know Who to Talk with� Be Able to Unicast
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 86
MiWi™ P2P Protocol Features
� Sleeping Device� Put Device into Sleeping Mode to
Save Power� Typical AA battery lasts if
it wakes up every 1 minute, in theory
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 87
MiWi™ P2P Protocol Features
� Indirect Message� Cache Messages to Sleeping
Devices for Certain Time
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 88
MiWi™ P2P Protocol Features
� Security� Support Security Modes Defined
in MiMAC Specification� Encryption / Authentication� Freshness Check to Avoid Replay
Attacks
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 89
MiWi™ P2P Protocol Features
� Active Scan� Survey of Currently Available
MiWi P2P Protocol PANs� Used to Decide if Join a PAN or
Start a PAN� Used to Choose Channel to Avoid
Confliction
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 90
MiWi™ P2P Protocol Features
� Energy Scan� Check Noise Level at Possible
Channels� Used to Determine the Optimal
Channel to Operate the PAN
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 91
MiWi™ P2P Protocol Features
� Frequency Agility� Channel Hopping when Operating
Environment Change� Resynchronization to Ensure
Connection after Channel Hopping
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MiWi™ P2P X MiWi™ X ZigBee™
ZigBee� Interoperabilidade� Redes grandes
� Saltos infinitos
� Redes Mesh
� Código grande
� Muito Overhead− Busca de
dispositivo− Busca de serviços− Bindings
MiWi� Proprietario� Pequenas Redes
� 4 saltos (máximo)
� Redes Mesh
� Código Pequeno
� Pouco Overhead− Busca de
dispositivo− Socket
MiWi P2P� Proprietario� Conexão direta
� 1 “Salto”
� Código muito pequeno
���� Taxa Efetiva x Overhead
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MiWi P2P MiWi ZigBeeTamanho do código
> 3 KB Coordenador <16 KBRoteador <16 KBEnd Device 7-10 KB (dependendo das características)
Coordenador 64-96 KBRoteador 64-96 KBEnd Device 48-64 KB
Recursos de sistema
Supporte a PIC18/24/32 e dsPIC33RAM < 1 KBI/O SPI+3 pinos
Supporte a PIC16/18/24/32 e dsPIC33RAM <1 KBI/O SPI + 3 pinos
Supporte a PIC18/24 e dsPIC33RAM 4 KBI/O SPI+3 pinos
Padrão Disponível on-line como uma application note
Disponível on-line como uma application note
Padrão aberto, formato da informação padronizada para interoperabilidade
MiWi™ P2P X MiWi™ X ZigBee™
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MiWi P2P MiWi ZigBeeRede 264 nós,
1 salto max1024 nós, 8 Coordenadores4 saltos max
65,536 nós,Número de coordenadores definido no profileSaltos infinitos
Custo Deve usar microcontrolador e transceiver Microchip
Deve usar microcontrolador e transceiver Microchip
$3,500 por ano + taxas de teste + taxas de certificação -or-$9,500 por ano+ taxas de testes
Certificação Somente as padrões para equipamentos de RF.
Somente as padrões para equipamentos de RF.
Certificado de compatibilidade ou “No Harm” + certificações de equipamentos de RF
MiWi™ P2P X MiWi™ X ZigBee™
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Agenda
� Microchip Media Access Control Layer - MiMAC� Microchip Wireless Protocols� MiWi™ P2P vs. MiWi vs. ZigBee® Protocols� Aplicando conceitos práticos
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MRF24J40ZigBee™ & MiWi™
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MRF49XARádio Sub-GHz
• Funcionalidades:– Suporte com modulação FSK em 433/868/915 MHz
– Completamente integrado e rapidamente programável
– Amplificador integrado (+7 dBm Tx pwr)
– Alta sensibilidade ( -110 dB)
– Saída RSSI Analógica e digital
– Controle automático de frequência (AFC)
– Tensão de operação entre 2.2 e 3.8V
– Baixo consumo de potência (0.3uA em StandBy)
– Encapsulamento TSSOP de 16 pinos
• Applications
– AMR - Remote meter reading
– Home, Building, Industrial Automation
– RKE and Tire Pressure Monitoring
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Placas de desenvolvimento MRF49XA
MRF49XA PICtail™/PICtail Plus Daughter Boards
Part # AC164137-1 (433 MHz)Part # AC164137-2 (868/915 MHz)
PIC18 Explorer Development BoardPart # DM183032
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Rádio MRF24J40MA/MB • Compatível com 2.4 GHz IEEE
802.15.4™
• Suporta as pilhas Microchip:
– ZigBee® , MiWi™ and MiWi P2P
• Funcionalidades:
– Rádio Microchip’s MRF24J40 2.4 GHz
– Antena integrada no PCB
– Montagem em superfíce
– Potência TX Sensibilidade RX
MA = +0 dBm MA = -94 dBm
MB = +20 dBm MB = -102 dBm
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Placa de desenvolvimento PICDEM™ Z
• PICDEM Z+ com suporte ao MRF24J40
• Inclui:– 2 x Mother boards
– 2 x Placas RF
– 1 x Zena Sniffer
– Pilhas ZigBee™ e MiWi™
– Software Zena para config. da Pilha e Sniffer
Part #: DM163027-2
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Development Kits
Explorer 16 board,with MRF24J40MA
PICtail™ Plus Daughter CardPart # DM240001, $129.99Part # AC164134 $18.95
PICDEM Z™ 2.4 GHz Demonstration Kit
Part # DM163027, $269Available today at:
www.microchipdirect.com
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Versões Disponíveis
� Versão Demo− Apenas Software− Permite a configuração da Stack e o
Playback das mensagens� Versão Completa
− Inclui suporte ao Snifer USB
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Configurando a Stack
� Ferramenta de Sniffer Zena
� Configuração gráfica da pilha
� Cria as descrições e outras constantes
� Gera o código para a aplicação
� Gera linker script
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Capturando as Mensagens
� Analisa os pacotes decodificados� Especifica o nível de decodificação
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Monitora a Atividade de Rede
� Demonstra as hierarquias físicas
� Monitora as associações a rede
� Demonstra as rotas das mensagens
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Referências
� AN1066 – MiWiTM Application Note� AN1204 – MiWi P2P Application Note� AN1283 – MiWi MiMAC Application Note� AN1284 – MiWi MiAPP Application Note� AN1232 – ZigBee 2006 Application Note� MRF24J40 Datasheet� Manual do PICDEM Z� Links:
� www.zigbee.org� www.microchip.com/zigbee� www.microchip.com/miwi
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A equipe Microchip agradece a sua presença