COMISSIONAMENTO EM REDES INDUSTRIAIS VAZAMENTO EM ...

(iii) Gateway – tem a função de conectar a rede sem fio com
a rede de automação da planta, fornecendo acesso das
aplicações host; (iv) Handheld – computador portátil para
configuração de dispositivos, diagnósticos, calibrações e
gerenciamento de informações de rede; (v) Network Manager
– faz parte de uma funcionalidade lógica do Gateway e é
responsável pela configuração da rede, pelo sincronismo entre
os dispositivos, pelo gerenciamento das tabelas de rotas e
pelo monitoramento do estado dos dispositivos; (vi) Security
Manager – também é uma funcionalidade do Gateway e é
responsável pela geração, armazenamento, gerenciamento
e distribuição das chaves utilizadas na autenticação de
dispositivos e na criptografia de dados da rede.
A camada de protocolos do WirelessHART pode ser vista
na Figura 4. Foram incluídas outras camadas para que o
protocolo HART pudesse funcionar em uma rede sem fio.
Figura 4 – Pilha de Protocolos HART.
COMPARAÇÃO ENTRE OS PROTOCOLOS
A Camada Física define as características mecânicas, elétricas,
funcionais e os procedimentos para ativar, manter e desativar
conexões físicas para a transmissão de informação codificada
em bits. Ambas as redes, ISA100.11a e WirelessHART, utilizam
a interface de rádio descrita no padrão IEEE 802.15.4. Esses
rádios operam na faixa de frequência livre de rádio de 2.4
GHz na banda ISM (Industrial, Scientific, and Medical) dividida
em 16 canais, com taxa de transmissão bruta de 250kbps,
utilizando o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).
No ISA100.11a, a camada física e parte da camada de
Enlace utilizam o padrão IEEE 802.15.4, enquanto que a
outra parte implementa o método de acesso chamado de
TDMA (Time Division Multiple Access). Neste método de
acesso, a comunicação entre os nós ocorre em uma janela
de tempo específica chamada de time slot. A duração de
REDES SEM FIO artigo
um time slot é configurável (10 a 14 ms) e o conjunto de
todos os time slots formam um superframe. Dependendo
do tipo de comunicação, os slots podem ser classificados
como: dedicado – onde existe apenas um dispositivo fonte –;
compartilhado – onde múltiplos dispositivos tentam acessar o
meio através da contenção de acesso (CSMA/CA) – e ociosos.
Além do controle do acesso ao meio TDMA, para melhorar o
suporte a aplicações com requisitos temporais mais severos,
foi introduzido o controle de fluxo com atribuição de dois
níveis de prioridades para as mensagens.
A confiabilidade da comunicação é aumentada pela
diversidade na frequência, através de três diferentes esquemas
de saltos dos canais de frequência de transmissão (Channel
Hopping). No Channel Hopping, a frequência (canal) de
comunicação entre dois nós varia de forma pseudoaleatória
em uma lista de canais ao longo do tempo. Isto torna a
comunicação mais robusta, aumentando a imunidade contra
interferências. Outra estratégia utilizada para aumentar
a confiabilidade: o ISA 100.11a adota o esquema ARQ
(Automatic Repeat reQuest). As mensagens que são enviadas
precisam ser reconhecidas pelos dispositivos de destino.
Caso isso não aconteça, o pacote será automaticamente
retransmitido em outro canal de frequência.
Para minimizar possíveis interferências causadas pela
coexistência com outras redes (WirelessHART, ZigBee, IEEE
802.11, Bluetooth, micro-ondas, outras), o ISA 100.11a utiliza
o mecanismo de gerenciamento de espectro, com técnicas de
lista negra de canais (Channel blacklisting) e saltos adaptativos
(Adaptive hopping). Com base em dados estatísticos recebidos
dos dispositivos, o System Manager pode interditar o uso
de um determinado canal por um período de tempo. Esses
canais interditados vão para a “Channel blacklisting” e saem
automaticamente da sequência de saltos de frequência,
não sendo utilizados pelos dispositivos para transmissão
de pacotes. O mecanismo Adaptive hopping é similar ao
mecanismo Channel blacklisting, exceto que a decisão é feita
localmente pelo dispositivo, baseado em dados estatísticos de
parâmetros wireless coletados pelos dispositivos.
O protocolo HART tradicional utiliza o token-passing como
controle de acesso para suportar o tráfego de dados. Com
o surgimento do WirelessHART, as camadas da pilha de
protocolos foram alteradas para incorporar a transmissão
sem fio. O WirelessHART utiliza a mesma interface de rádio
do padrão 802.15.4. O método de acesso ao meio também
InTech 140 63