Curso de Conectividade e Redes de Sensores

Aula 1 • Meios de Comunicação Com Fio

Examina as características dos cabos de cobre, fibra óptica e coaxial. Fornece contexto para comparar opções com fio e sem fio mais adiante.

Aula 2 • Fundamentos de Transmissão de Sinais

Aborda sinais analógicos vs. digitais, modulação e capacidade do canal. Relaciona o comportamento físico do sinal ao desempenho da rede.

Aula 3 • Fundamentos da Transmissão Sem Fio

Explica a propagação de radiofrequência, a alocação do espectro e a interferência. Prepara os alunos para a análise de protocolos sem fio em capítulos posteriores.

Aula 4 • Conceitos e Modelos Essenciais de Redes

Apresenta o modelo de rede em camadas e como cada camada lida com os dados. Estabelece o vocabulário utilizado ao longo do curso.

Aula 1 • Tipos de Sensor e Princípios de Medição

Examina as categorias de sensores físicos, químicos e biológicos e seus métodos de transdução. Fundamenta a seleção de hardware na física da medição.

Aula 2 • Gerenciamento de Energia para Nós Sensores

Aborda modos de sleep, ciclo de trabalho e colheita de energia para prolongar a vida útil do nó. Relaciona a estratégia de energia às escolhas de protocolo LPWAN e de curto alcance.

Aula 3 • Conversão Analógico-Digital

Explica arquiteturas de ADC, taxa de amostragem e compensações de resolução. Relaciona a qualidade da conversão à precisão dos dados a jusante em nós sensores.

Aula 4 • Microcontrolador e Interfaces Embarcadas

Revisa as interfaces I2C, SPI, UART e GPIO para conectar sensores a microcontroladores. Prepara os alunos para a integração de sensores em nível de firmware.

Aula 1 • Wi-Fi para Aplicações de Sensores

Revisa os padrões 802.11 relevantes para IoT, incluindo 802.11ah e 802.11ax. Aborda os modos de gerenciamento de energia que prolongam a vida útil da bateria do sensor.

Aula 2 • Comunicação por Campo de Proximidade

Aborda os modos de operação NFC, o formato de troca de dados e os tipos de tag. Ilustra casos de uso na identificação de ativos e sensoriamento sem contato.

Aula 3 • Comparando Tecnologias de Curto Alcance

Aplica um framework de decisão estruturado para selecionar o protocolo de curto alcance adequado. Reforça as compensações entre alcance, potência, taxa de dados e custo.

Aula 4 • IEEE 802.15.4 e Zigbee

Explica a camada PHY/MAC do 802.15.4 e a rede mesh Zigbee. Posiciona esses padrões para malhas de sensores de baixa potência e baixa taxa de dados.

Aula 1 • Tecnologia Sigfox

Descreve a modulação ultra-faixa estreita Sigfox, os limites de mensagem e a arquitetura de rede. Destaca as compensações entre simplicidade e restrições de payload.

Aula 2 • Seleção de Tecnologia LPWAN

Aplica um framework comparativo para escolher entre LoRaWAN, Sigfox e IoT celular. Reforça a tomada de decisão com base em cobertura, custo e necessidades de payload.

Aula 3 • IoT Celular: NB-IoT e LTE-M

Aborda o acesso por rádio NB-IoT e LTE-M, recursos de economia de energia e roaming. Relaciona a IoT celular às vantagens da infraestrutura móvel existente.

Aula 4 • Arquitetura LPWAN e Objetivos de Projeto

Define as características LPWAN: alcance, taxa de dados, potência e custo. Estabelece as restrições de projeto que diferenciam LPWAN de protocolos de curto alcance.

Aula 1 • Sincronização de Tempo em Redes de Sensores

Explica por que relógios sincronizados são críticos para TDMA e fusão de dados. Aborda protocolos de sincronização leves adequados a nós com recursos limitados.

Aula 2 • Agregação e Fusão de Dados

Aborda técnicas de agregação dentro da rede que reduzem a sobrecarga de transmissão. Relaciona a agregação à economia de largura de banda e à melhoria da qualidade dos dados.

Aula 3 • Estratégias de Controle de Acesso ao Meio

Examina protocolos MAC TDMA, CSMA e híbridos para redes de sensores. Equilibra a prevenção de colisões com a eficiência energética.

Aula 4 • Projeto de Topologia de Rede

Compara topologias estrela, mesh, árvore e híbrida para redes de sensores. Relaciona a escolha da topologia à cobertura, redundância e restrições de energia.

Aula 1 • CoAP e HTTP para IoT

Compara o modelo request-response baseado em UDP do CoAP com o REST HTTP. Orienta a seleção de protocolo com base nas restrições do dispositivo e na confiabilidade da rede.

Aula 2 • Formatos de Serialização de Dados

Compara JSON, CBOR, MessagePack e Protobuf para payloads de IoT. Equilibra a legibilidade humana contra a eficiência de largura de banda e análise.

Aula 3 • AMQP e DDS para IoT Industrial

Apresenta o enfileiramento de mensagens AMQP e o publish-subscribe centrado em dados DDS para sistemas em tempo real. Aborda cenários industriais de sensores de alta confiabilidade.

Aula 4 • Mergulho Profundo no Protocolo MQTT

Explica a arquitetura do broker MQTT, os níveis de QoS e o design de tópicos. Posiciona o MQTT como o protocolo publish-subscribe dominante para dispositivos com recursos limitados.

Aula 1 • Primitivas Criptográficas para IoT

Aborda criptografia simétrica e assimétrica, hashing e cifras leves. Relaciona o custo criptográfico às capacidades de dispositivos com recursos limitados.

Aula 2 • Cenário de Ameaças para Sistemas IoT

Cataloga ameaças físicas, de rede e da camada de aplicação específicas de IoT. Motiva uma abordagem de defesa em profundidade para implantações de sensores.

Aula 3 • Segurança da Camada de Transporte e Rede

Aplica TLS, DTLS e criptografia da camada de rede a fluxos de dados IoT. Garante a confidencialidade e integridade dos dados em redes heterogêneas.

Aula 4 • Gerenciamento Seguro de Chaves

Explica o provisionamento, a rotação e o armazenamento de chaves para nós sensores. Aborda o estabelecimento de confiança em implantações em larga escala.

Aula 1 • Implantação de Gateway e Dispositivo de Borda

Aborda o posicionamento do gateway, a seleção de backhaul e a configuração da computação de borda. Conecta o hardware de campo a plataformas em nuvem de forma confiável.

Aula 2 • Levantamento de Local e Planejamento RF

Aborda modelagem de propagação RF, estimativa de perda de percurso e mapeamento de cobertura. Garante qualidade de sinal adequada antes da instalação do hardware.

Aula 3 • Monitoramento e Diagnóstico de Rede

Apresenta KPIs, painéis de monitoramento e ferramentas de diagnóstico para redes de sensores. Permite detecção proativa de falhas e otimização de desempenho.

Aula 4 • Provisionamento e Integração de Dispositivos

Explica provisionamento zero-touch, registro de certificados e gravação de firmware em escala. Reduz o esforço manual em implantações de sensores em larga escala.