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Um protocolo é um conjunto de regras que determinam como que um dispositivo irá se comunicar com outro, quais os métodos de confirmação de recebimento de mensagens dentre outras funções.

Se define também, qual o tipo de dados que será enviado para os dispositivos e como será enviado. Com isso, temos padrões de comunicação definidos, que nos permite por exemplo enviar um e-mail de um computador Windows e ler o mesmo e-mail em um Mac, Linux, celulares dentre outros dispositivos por meio de um protocolo de e-mail. E até mesmo acessar um site hospedado em um servidor Linux em qualquer navegador de qualquer dispositivo que permita uma conexão através do protocolo Http/Https (Hyper Text Transfer Protocol Secure).

Simplificando o tema protocolo, podemos pensar nele como um idioma, onde você tem suas regras, formas de escrita, pronuncia e etc. Se você viaja para um País com um idioma diferente do seu você precisa conhecer o idioma daquele País, ou a pessoa na qual você irá se comunicar deverá entender o seu idioma. Assim são os protocolos.

 Nós vamos falar um pouco sobre os principais protocolos de Automação Residencial, mas antes, precisamos primeiro explicar sobre um conceito muito citado quando o assunto é Automação Residencial ou comercial, que é o conceito de Redes em Malha, Mesh Network ou simplesmente Mesh.

O conceito de redes em malha é quase um padrão nesse mercado devido a confiabilidade que ele nos traz. Conforme sua topologia, ilustrada na imagem abaixo, cada dispositivo da rede conecta à central e também a outros dispositivos, servindo como ponte para um dispositivo mais distante da central. Podendo também criar rotas diferentes conforme a necessidade ou ter mais de uma rota para receber e enviar informações à central.

Mesh Network

Afinal, O que é um protocolo e quais são os mais utilizados em automação residencial? 1

 ZigBee

  Padrão Open Source desenvolvido pela ZigBee Alliance que foi fundada em 2002. O ZigBee é um protocolo wireless que utiliza 802.15.4(Rádio Frequência) para comunicação, criando uma rede em malha, onde cada dispositivo repete o sinal da rede podendo ser utilizado como ponte de acesso para outros dispositivos.

 Os dispositivos ZigBee cria uma rede WPAN (Wireless Personal Área Network) e utiliza criptografia AES 128-Bit para proteção dos dados. Por trabalhar na faixa de Rádio frequência de 2.4GHz  o que é comum em telefone sem fio, roteadores Wi-fi dentre outros diversos aparelhos, muitos dizem erroneamente que este protocolo não é indicado devido a “possível interferência de sinal”, o que não ocorre, pois, o ZigBee só pode utilizar os canais 15, 20, 25 e 26, não tendo a possibilidade de interferência dos outros aparelhos que se comunicam nos canais de 01 a 11.

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 Z-Wave

  O Z-Wave foi inicialmente criado em 2001, já com o intuito de ser um protocolo preparado para Automação Residencial. Assim como o ZigBee, ele também é um protocolo Wireless que utiliza 802.15.4(Rádio Frequência) como também, criptografia de segurança AES 128-Bit.

 Utilizando uma frequência próxima de 900MHz, o Z-Wave não tem muitas tecnologias concorrentes na sua frequência no mercado Brasileiro. Ele tem uma taxa de transmissão menor que seu concorrente ZigBee, porém, tem um alcance maior.

 O consumo de energia da tecnologia Z-Wave em comparação às outras tecnologias é uma grande vantagem. Por ter um esforço de transmissão muito menor que os outros, o protocolo Z-Wave é bem estável em dispositivos que usam bateria, por ter um baixo consumo, a bateria dos dispositivos dura anos, dependendo da utilização.

 Como a maioria das tecnologias de automação o Z-Wave também trabalha com o conceito de redes em Malha, dando a mesma confiança das outras tecnologias, porém, o protocolo Z-Wave só permite 4 retransmissões dos dados.

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 Thread

 O Thread por sua vez, tem as mesmas funcionalidades do ZigBee e Z-Wave, rede em malha, comunicação wireless 802.15.4(Radio frequência). Mas, com a vantagem de ser um protocolo endereçável, o que quer dizer que cada dispositivo tem seu próprio endereço IPv6, podendo ter acesso a recursos na nuvem dentre outras novas funcionalidade e possibilidades.

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 Wi-fi

 Um dos protocolos mais comuns hoje em dia é o Wi-Fi (802.11), que também transmite dados através de rádio frequência, em 2GHz ou em 5GHz. Por não ser um protocolo preparado e criado para automação residencial o Wi-Fi tem um alto consumo de energia e memoria, não sendo muito eficaz para soluções de automação residencial.

Por ser um protocolo comum e presente em diversas casas e apartamentos e disponibilizar apenas 11 canais é bem difícil achar um canal livre de interferências, pois do canal 1 ao 11 apenas 3 não sobrepõe um ao outro, que são os canais 1, 6 e 11. Conforme a imagem abaixo.

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 Por ser dispositivos mais simples são mais baratos, porém, mais indicado para projetos pequenos em apartamentos ou casas de pequeno porte. A utilização de diversos dispositivos na rede Wi-Fi pode causar congestionamento na própria rede, o que irá ocasionar em uma demora na resposta ou falha de comunicação dependendo das barreiras na qual o sinal Wi-Fi precisa ultrapassar.

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 Bluetooth Mesh

 Baseado no Bluetooth Low Energy (BLE), o Bluetooth Mesh lançado no mercado em 2017 vem tentando conseguir seu espaço no mercado de automação residencial. O Bluetooth Mesh, como os demais, utiliza rádio frequência em 2.4GHz para comunicação encontrando as mesmas barreiras e interferências dos outros padrões.

Recomendado para pequenos projetos, pois conforme sua rede vai aumentando a latência, ou seja, a demora na comunicação é maior que nas outras tecnologias.

Outro ponto das tecnologias baseadas em Bluetooth Mesh é que a maioria delas utilizam um tablet ou smartphone para centralizar toda a tecnologia, servindo de central para todo o sistema residencial ou comercial.

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Conclusão

 As tecnologias citadas, tem seus pontos fortes e pontos fracos, como também seus mitos disseminados pelo mercado. Cada projeto tem uma determinada demanda conforme os produtos que o cliente deseja controlar, como controlar e onde o mesmo se encontra.

Afinal, o que são protocolos e quais são os mais utilizados em automação residencial? Estes protocolos já foram criados com o foco no mercado de Automação residencial e comercial, e a utilização de um ou outro se dá conforme a necessidade e particularidade de cada projeto, pois a escolha errada de uma tecnologia pode colocar a perder todo o projeto, ou não chegar ao objetivo final, que é a satisfação do cliente, lhe fornecendo uma solução sob medida, confiável e segura.

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Jeovan M Barbosa

Arquiteto de Soluções em Intelli Residences
Arquiteto de Soluções de Automação Residencial e comercial com mais de 10 anos de experiência no mercado de Tecnologia da Informação. Atuação em grandes empresas do mercado de tecnologia e vivência em projetos de diversos setores públicos e privados, realizando arquitetura, implantação, migração de ambientes, gestão da equipe técnica do projeto, levantamento de pré-requisitos, documentação e controle de cronograma. Utilizando metodologias PMI, ITIL e Microsoft Operations Framework(MOF).
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