Aula 4 INTERNET DAS COISAS

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AULA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTERNET DAS COISAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
 
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TEMA 1 – REDES DE DADOS DE CELULAR 
Existem diversas tecnologias para a transmissão de dados na internet das 
coisas; a rede de dados de celular é uma delas. Na Figura 1, temos as gerações 
de redes de dados de celular que podem ser usadas para transmitir informações 
na IOT. 
Figura 1 – Gerações da rede de dados do celular 
 
Fonte: Hardqor4ik/Shutterstock. 
Todos os padrões são aplicáveis à internet das coisas 3G/4G/5G. Essa 
tecnologia é utilizada quando se precisa chegar a distâncias grandes, pois 
conseguem tirar proveito da rede de telefonia celular. Na Figura 2, temos uma 
estação rádio base com equipamentos de dados da telefonia celular. 
Figura 2 – Estação rádio base 
 
Fonte: KPhrom/Shutterstock. 
A grande desvantagem de se usar esse tipo de rede para a internet das 
coisas é o grande consumo de energia se comparamos com outras tecnologias. 
 
 
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1.1 3G 
No ano de 2003, a tecnologia 3G teve seu início, similar ao sistema 
europeu, operando com frequências de 2,1GHz, com velocidades de transmissão 
em torno de 330kbps até 2Mbps. A rede 3G manteve a compatibilidade com a 
rede 2G. E havia muitos indícios de que iria impulsionar o tráfego de dados em 
dispositivos móveis. 
Na Figura 3, temos a quantidade de possibilidades que a rede de celular 
proporcionava quando se fala em acesso à internet. 
Figura 3 – Crescente número de aplicativos disponíveis no celular 
 
Fonte: Sdecoret /Shutterstock. 
 Uma torre com a tecnologia de rede de dados 3G pode suportar de 60 a 
100 clientes compartilhando a rede de forma aceitável. 
1.2 4G 
No 4G, na rede de dados de telefonia celular, as velocidades foram 
aumentadas para 3Mbps a 20Mbps e essa característica impulsionou essa 
tecnologia a ser chamada de banda larga móvel por apresentar valores de 
velocidades parecidas com a Adsl ou cable modem. O número de usuários 
conectados a essa rede por uma torre aumentou para até 400 pessoas. O 4G 
utiliza o LTE (Long Term Evolution). Além do 4G, temos outras subdivisões: a 
tecnologia 4G+ e 4,5G. 
 
 
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O 4G+ é um tipo de 4G que junta frequências diferentes e consegue 
aumentar a velocidade de transmissão e também tem mais estabilidade de 
conexão, porém, para que o dispositivo móvel atue em 4G+, tem que ter 
compatibilidade de software (sistema operacional) e também a operadora 
disponibilizar a tecnologia na região, senão o dispositivo irá conectar com o 4G 
simples mesmo. 
O 4,5G opera com uma junção ainda maior de faixa de frequências. Na 
Figura 4, temos um comparativo, porém depende muito da distância, da 
quantidade de usuários e da disponibilidade da operadora, então serve somente 
de comparativo de velocidades. 
Figura 4 – Velocidades de upload e download 
 
 
1.3 5G 
 A tecnologia mais nova de todas promete taxas de download na faixa de 
Terabits (Tbps), algo em torno de 65 mil vezes mais rápido que redes 4G. 
 
TEMA 2 – ETHERNET 
Essa tecnologia é a única citada que é cabeada, ou seja, tem sua 
transmissão de dados utilizando cabos metálicos ou não. 
 
 
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Esse padrão utiliza a norma IEEE 802.3 com o nascimento nos meados 
dos anos 80 e até os dias de hoje. Essa tecnologia de fácil adaptação e simples 
se difundiu de forma global. Hoje em dia temos dois tipos de cabeamentos 
principais: par trançado e fibra ótica. A grande diferença entre os dois 
cabeamentos é a vazão de dados e a distância em que cada uma das tecnologias 
alcança. O cabo par trançado alcança normalmente (se for de categoria 5) em 
torno de 100m, já o cabo de fibra ótica de 1km até 50 km. Já as velocidades 
também destoam de forma grande: o par trançado pode transmitir 1Gbps e a fibra 
ótica começa em 10 vezes mais. 
A desvantagem fica por conta de essa tecnologia não ter mobilidade, ou 
seja, como é um acesso a rede cabeado, a troca de lugar fica atrelada à 
disponibilidade de ponto de rede. 
2.1 Par trançado 
O cabo par trançado é um cabo metálico constituído de oito pares de fios 
(se forem usados para redes de dispositivos) e utilizam um conector terminador 
chamado de RJ45 (macho) como pode ser visto na Figura 5 que está no final do 
cabo amarelo desconectado do roteador. 
Figura 5 – Conector RJ45 
 
Fonte: Sombat Muycheen /Shutterstock. 
 Esses cabos são interligados por equipamentos de rede, tais como 
switches, hubs e roteadores. 
 
 
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 Um hub é um dispositivo de rede local mais antigo e está sendo substituído 
pelo switch, na figura 6 temos vários switches e com várias conexões cabeadas 
RJ45 par trançado. 
Figura 6 – Switches utilizando par trançado 
 
Fonte: Macka/Shutterstock. 
 A partir do switch o cabeamento, segue até o usuário através de tubulações 
internas ou externas da parede até chegarem em tomadas próprias para 
receberem o cabo conforme Figura 7. 
Figura 7 – Tomada do cabo par trançado 
 
Fonte: Abscent/Shutterstock 
2.2 Fibra óptica 
O cabo par trançado, por ser metálico, pode sofrer com ruídos 
eletromagnéticos, ou seja, se um cabo de par trançado ficar perto de uma fonte 
 
 
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de ruído elétrico tais como fornos, reatores de lâmpada fluorescente ou cabos 
elétricos em geral, poderá perder dados na transmissão. Já o cabo de fibra ótica, 
que é feita de vidro ou materiais não metálicos, não apresenta esse problema. 
Na Figura 8, temos um cabo com diversas fibras óticas diferenciadas pelas 
cores. 
Figura 8 – Cabo de fibra ótica 
 
Fonte: Sashkin/Shutterstock. 
As desvantagens da fibra ótica ainda são o preço e a construção de curvas 
para a passagem dentro das tubulações. 
TEMA 3 – WI-FI 
 É um tipo de rede wireless, que significa redes sem fio, que não utilizam 
cabeamento, existem diversos tipos de redes sem fio, a rede Wi-Fi é uma das 
mais difundidas pelo seu uso em smartphones e tablets. Para ter acesso a uma 
rede Wi-Fi, é só participar da área de cobertura de um hotspot (ponto central da 
rede sem fio), sem a necessidade de se ter uma licença, pois a frequência de 
transmissão é uma das frequências liberadas pelo governo. 
O Wi-Fi é uma das tecnologias que mais cresce, pois é a que mais torna as 
conexões acessíveis. Esse tipo de tecnologia tem como base o padrão IEEE 
802.11, que descreve um apanhado de regras para a transmissão e a codificação. 
Lançada em meados de dos anos 90, tinha velocidades de transmissão de 
2Mbps, a versão seguinte já elevou para 11Mbps. Atualmente as velocidades 
estão entre 600Mbps e 1300Mbps se usar a versão IEEE 802.11ac. Na Figura 9 
temos um dos símbolos clássicos do Wi-Fi. 
 
 
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Figura 9 – Símbolo do Wi-Fi 
 
Fonte: Mamadesigner/Shutterstock. 
A tecnologia Wi-Fi tem como grande função substituir o padrão ethernet e 
está conseguindo por causa da mobilidade. Esse tipo de tecnologia está em 
diversos estabelecimentos como vantagens para clientes. Na Figura 10, temos 
duas pessoas acessando a rede Wi-Fi num restaurante. 
Figura 10 – Acesso ao Wi-Fi num restaurante 
 
Fonte: Monkey Business Images/Shutterstock. 
O Wi-Fi ajuda na mobilidade da rede ethernet, inclusive uma boa parte das 
redes mistura as duas tecnologias: um pedaço com a rede ethernet e outro com a 
rede sem fio. Tem grande alcance de conexão e também a velocidade na 
transmissão de dados. Entretanto não tem controle de consumo de energia, 
motivo tal que diminuía seu uso na IOT, principalmente em dispositivos que são 
autônomos. 
O Wi-Fi é geralmente confundido com o 3G/4G do celular, pois fornece 
internet ao aparelho celular, porém são duas tecnologias diferentes de acesso de 
 
 
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dados. A rede 3g\4G é fornecida pela operadora de celular e a rede Wi-Fi é 
fornecida pelo estabelecimento de trabalho, residência ou comercio e pode vir de 
uma operadora, porém são caminhos diferentes de transmissão de dados. Com o 
advento do crescimento douso das tevês inteligentes é uma solução ter uma rede 
Wi-Fi em casa, pois tem a possibilidade de se atender a todos os equipamentos 
(que só aumentam de número). 
Na Figura 11, temos um exemplo de smart tv que usa a tecnologia Wi-Fi. 
Nesse tipo de dispositivo pode-se assistir a vídeos sob demanda, acessar internet, 
comprar objetos em lojas virtuais, entre outras coisas. 
Figura 11 – Smartv 
 
Fonte: Andrey_Popov/Shutterstock. 
 TEMA 4 – ZIGBEE 
A tecnologia é baseada no padrão IEEE 802.15.4, sendo também uma 
tecnologia wireless. No Wi-Fi havia o problema da capacidade de consumo de 
energia, já o zigbee tem como características principais o baixo consumo 
energético e o baixo custo. Ambas as tecnologias são usadas para aplicativos 
domésticos. Ambas as tecnologias suportam protocolos baseados em segurança. 
A desvantagem é a velocidade baixa na transmissão de dados, porém trata 
de dispositivos que não têm alta taxa de transmissão, sendo uma tecnologia 
interessante para ser utilizada na internet das coisas. 
Na Figura 12 temos uma interface de comunicação zigbee. São módulos 
relativamente pequenos de baixo custo. E uma malha zigbee pode conter mais de 
65000 dispositivos. 
 
 
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Figura 12 – Módulo de transmissão zigbee 
 
Fonte: Digi, S.d. 
Diferente do Wi-Fi, que tem maior acesso em internet para smartphones e 
outros dispositivos que acessam diretamente a internet, temos o protocolo zigbee 
ajudando dispositivos corriqueiros dentro da casa, principalmente para aplicativos 
de monitoramento e controle. Na Figura 13, temos diversos exemplos de utilização 
dessa tecnologia dentro de uma residência, tais como termostatos de 
temperatura, medidores de energia e dispositivos inteligentes. As aplicações 
típicas são interruptores de luz, detectores de fumaça, medidores inteligentes, 
sensores e assim por diante. 
Figura 13 – Zigbee na casa 
 
Fonte: Arka38/Shutterstock. 
 
 
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 A tecnologia zigbee é similar ao TCP\IP, porém não tem compatibilidade 
com o TCP\IP. Dessa maneira, informações que usam o protocolo zigbee não são 
transmitidas de forma direta, pela internet. Para resolver essa questão, pode-se 
usar o DotDot. 
 O DotDot é uma linguagem universal da internet das coisas que possibilita 
que objetos inteligentes trabalhem em conjunto, como zigbee, IP entre outras. 
 Numa rede zigbee, três entidades se destacam: coordenador, roteadores e 
dispositivos finais. O coordenador (um para cada rede) é responsável pelo 
armazenamento de dados sobre a rede e atua na segurança de redes, sendo o 
repositório das chaves. O roteador tem o papel de transmitir dados para outros 
dispositivos de rede, já o dispositivo final consegue somente falar com o roteador 
ou com o coordenador. O roteador normalmente é ligado a uma fonte ilimitada de 
energia enquanto um dispositivo final é ligado a uma bateria. 
Na Figura 14 temos um esquemático de como é feita a interação da rede 
zigbee. 
Figura 14 – Rede zigbee 
 
 
 
 
 
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TEMA 5 – BLUETOOTH LOW ENERGY 
A empresa Ericsson criou o protocolo de comunicação bluetooth para ser 
uma alternativa ao protocolo RS-232. Atualmente uma das principais soluções 
para redes de pequeno alcance, na Figura 15 temos um fone de ouvido bluetooth. 
Figura 15 – Fones bluetooth 
 
Fonte: Sergey Eremin/Shutterstock. 
Essa tecnologia é utilizada em larga escala nos dispositivos inteligentes do 
dia a dia e os gadgets. Esse tipo de rede é definido como PAN (Personal Area 
Network) usado em celulares, computadores, videogames, entre outros. 
Existem alguns tipos de bluetooth tais como: bluetooth clássico, bluetotth 
high speed e bluetooth low energy. Diferente das outras a bluetooth low energy 
tem o foco em otimização da energia para dispositivos autônomos. 
O bluetooth low energy (BLE) foi arquitetado visando uma classe nova de 
aplicações tais como saúde e entretenimento. A Bluetooth Special Interest Group 
comercializa esse tipo de tecnologia sem fio. Nesse tipo de tecnologia, você 
poderia estar parado numa loja de departamentos e receber uma propaganda 
direcionada ao seu gosto. 
Para se economizar energia, o BLE permanece a maior parte do tempo em 
sleep (Idle), que significa desligado ou hibernando. Sai desse estado poucas 
vezes para transmitir poucos dados e através de conexões que duram 
pouquíssimo tempo em torno de milissegundos. Dispositivos que usam essa 
tecnologia tem gasto de energia de picos de 7mA, porém com média de 1uA 
somente. 
 
 
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Na Tabela 1 a seguir, temos um compilado das quatro tecnologias de rede 
sem fio. 
Tabela 1 – Características das tecnologias de rede sem fio 
Características Bluetooth 
Low energy 
Bluetooth 
Classic 
Wi-fi Zigbee 
Camada Física GFSK IEEE 802.15.1 IEEE 802.11 IEEE 802.15.4 
Energia Consumo 
muito baixo 
Consumo 
muito alto 
Consumo 
muito alto 
Consumo 
muito baixo 
Quantidade de 
Dispositivo 
Indefinido 7 255 64.000 
Alcance 
(metros) 
50 10-100 100-250 10-100 
A rede BLE utiliza uma topologia (arranjo físico e lógico) de três maneiras: 
Ponto a Ponto (P2P), estrela e mesh. 
A Figura 16 tem o esquemático de uma topologia ponto a ponto, um celular 
acessando uma geladeira bluetooth. 
Figura 16 – Rede ponto a ponto bluetooth 
 
Se compararmos as duas tecnologias de bluetooth, chegamos à conclusão 
que têm focos antagônicos. O bluetooth low energy foi construído para transmitir 
pequenas quantidades de informações, entretanto o bluetooth clássico foi 
projetado para a transmissão de uma quantidade bem maior de dados, como 
transferir streaming de vídeo por exemplo. Como o BLE tem um tipo de diferente 
de utilização, não é o foco substituir o bluetooth clássico e sim criar alternativas 
para abranger novos casos. 
 
 
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REFERÊNCIAS 
DIGI XBee® Wi-Fi. OEM Module with Fully Integrated Support for Digi Remote 
Manager. DIGI, S.d. Disponível em: <https://www.digi.com/products/embedded-
systems/digi-xbee/rf-modules/2-4-ghz-modules/xbee-wi-fi>. Acesso em: 14 jan. 
2020.