O que é Telemetria/Telemetria via Modem Celular – Parte 2

Por Norberto Rozas *

 

Dando continuidade ao artigo anterior sobre a transmissão de dados sem fio (wireless), trataremos agora de uma forma específica de comunicação: a comunicação por pacotes.

Imagine que você tenha que obter a leitura diária de, digamos, 500 equipamentos em campo. Agora, imagine fazer essa coleta através de modem discado (comum ou celular). Se o tempo de estabelecer conexão e coletar os dados durar cerca de 4 minutos, então precisaremos de 2000 minutos, ou 33 horas para a leitura completa – isso se não for necessária nenhuma rediscagem. Ôpa! Mas o dia tem só 24 horas!

Colocamos, então, 2 modems na sala de controle e dividimos os 500 pontos entre eles. Precisaríamos agora de 16 horas. Ótimo! Seguindo o raciocínio, com 4 modems leremos os pontos em 8 horas, com 8 modems serão 4 horas e…. Bom, que tal contar com 65.000 modems?

A resposta seria: Calma…. eu não preciso disso tudo. Bastariam 500 modems e pronto! Já seria possível a leitura instantânea dos 500 pontos de uma só vez. Ok, do ponto de vista matemático, sim. Mas como instalar 500 modems na sua sala de controle? Contratar 500 linhas telefônicas? Onde eu quero chegar: existe uma forma para ler 500 pontos simultaneamente sem utilizar sequer uma linha telefônica. Na verdade, essa forma de transmissão permite cerca de 65.000 conexões simultâneas.

Isso existe? Sim, essa tecnologia permite, por exemplo, que milhares de pessoas acessem simulta- neamente um site na internet. Essa tecnologia tem um nome bastante conhecido: TCP/IP.

Desenvolvido na década de 80 e largamente utilizado até hoje, o protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) é padrão de comunicação digital por pacotes. Muito simples e eficiente, não apenas na Internet, mas em vários equipamentos industriais que já se comunicam nesse protocolo. E o melhor: a nova geração de modems celulares também!

 

Comunicação Serial X TCP/IP 

A comunicação por modem disca do é do tipo serial. A característica deste tipo de conexão é ligar sem pre dois pontos. Nem mais, nem menos: a comunicação serial é tipicamente ponto-a-ponto. Por isso, sempre que utilizamos um modem discado (comum ou celular), temos que aguardar o término da transmissão de dados de uma estação para, depois, iniciarmos a transmissão da próxima.

Já o protocolo TCP/IP permite conexões simultâneas uma vez que cada estação recebe um endereço (IP) diferente. O servidor, por sua vez, pode abrir até 65.000 conexões simultaneamente: uma para cada IP diferente.

O meio físico de transmissão dos dados também muda: na comunicação serial utiliza-se uma linha telefônica, que suporta uma única conexão. No TCP/IP utiliza-se um canal de dados que suporta inúmeras conexões simultâneas.

A forma de tarifação também muda. Enquanto que na conexão discada a operadora cobra por tempo de conexão, no TCP/IP a cobrança é feita por bytes trafegados. Natural que seja assim, uma vez que em TCP/IP o “tempo” de conexão é permanente (24 hs.).

Conexão 24 hs? Isso deve custar uma fortuna?

Nada disso. Atualmente as operadoras de celular disponibilizam cerca de 1 Mbyte de transferência de dados a um custo próximo de R$ 5,00 / mês. Para se ter uma idéia, um logger de estação de controle de pressão de gás usa 100 Kbytes para armazenar dados de um mês. Ou seja, a quantidade de dados mínima contratada é 10 vezes maior que a necessidade. E vale lembrar que os mesmos R$ 5 por mês não pagam sequer a assina tura básica de uma linha discada convencional.

 

Modem TCP/IP

O modem utilizado para comunicação por pacotes (TCP/IP) é duas vezes mais caro que um modem dial-up padrão e 40% mais barato que um modem dial-up proprietário (do fabricante do logger)

O gráfico abaixo mostra apenas o custo inicial de equipamento.

Se computados os custos de instalação e operação, devemos considerar:

E então teremos o custo total de cada modem, conforme ilustra o gráfico a seguir:

Requisitos para a comunicação TCP/IP

Recapitulando… Então a transmissão por pacotes:

– permite milhares de conexões simultâneas;

– não requer discagem, pois a conexão é “always-on”;

– tem custo de implantação menor que linha discada;

– tem custo de operação muito menor que linha discada

Existe alguma desvantagem no uso de TCP/IP?

Existem alguns requisitos para o seu correto funcionamento. Vamos analisar quais são esses requisitos.

1º. Disponibilidade da rede celular

A transmissão por pacotessó é viável em locais com cobertura CDMA (com 1XRTT implantado) e em locais com cobertura GSM (com GPRS implantado). Traduzindo: a rede 1XRTT tem pouca cobertura nacional, mas a rede GPRS está implantada em 100% dos locais onde existe GSM.

2º. Conexão TCP/IP com o servidor

Tipicamente através de uma conexão dedicada inter/intranet consegue-se “entrar” na rede TCP/IP das operadoras celular. A segurança deste tipo de conexão será detalhada adiante.

3º. Ajuste no driver de comunicação

Como o tempo de transporte do pacote (desde o servidor até o logger e o respectivo retorno da leitura) é maior na comunicação TCP/IP, alguns parâmetros, como time-out, devem ser ajustados no driver de comunicação. Drivers que suportem TCP/IP (cada vez mais utilizados) já contam com esse ajuste.

Vemos que são requisitos fáceis de serem atendidos e que garantem o desempenho e a robustez da comunicação.

 

Segurança

Um dos pontos importantes na transmissão de dados é a segurança, tanto da integridade das informações como a segurança contra invasões e leitura não autorizada.

Para entender a segurança da rede celular, veremos primeiro como os dados trafegam numa transmissão por pacotes, comparando com uma chamada discada tradicional.

Na conexão discada, os modems celulares funcionam de forma muito parecida com modems dialup comuns de linhas fixas. As chamadas são geradas a partir da discagem de um número, a taxa de transmissão é negociada entre os modems e, só após estabelecida a conexão, os dados começam a trafegar. Finalizado o tráfego de dados, os modems são desconectados e aguardam uma nova chamada.

Na comunicação por pacotes não é necessário estabelecer uma conexão. Ela já está estabelecida e pronta para uso 24hs por dia, o tempo todo! Tal como uma conexão de Internet ininterrupta. Basta enviar o dado e ele chegará do outro lado. Pronto!

A rede de dados funciona assim:

1º. O modem celula r, ao ser energizado, procura um sinal de celular, se autentica na rede e recebe um IP (espécie de número de identificação);

2º. O modem estabelece um canal dedicado e exclusivo de comunicação com o IP do servidor (computador na central de operações, responsável por receber os dados de leitura);

3º. Se algum alarme é gerado no logger, o sinal é enviado no mesmo instante para a sala de operações, não importando se ela está a 2 Km ou a 2.000 Km, pois não existe “chamada interurbana” neste tipo de comunicação;

4º. Por outro lado, se o operador quiser informações ou modificar remotamente algum parâmetro, o acesso ao logger é instantâneo, identificado por seu IP.

Entendendo o processo de tráfego de dados, partimos agora para os pontos de segurança.

Em termos de disponibilidade, teremos uma conexão permanente, portanto com 100% de disponibilidade. Se, por algum motivo, houver queda momentânea da rede celular, o modem se autoreconecta, restabelecendo a rede automaticamente. A rede fica conectada o tempo todo.

Em termos de segurança contra intrusão, temos aqui uma arquitetura mais fechada do que as atuais conexões discadas (totalmente abertas à rede pública de telefonia).

Basta perceber que, ao utilizar uma linha tradicional, o meio físico (rede telefônica) é público e qualquer pessoa que disque para o número do logger conseguirá comunicar-se. Por outro lado, na rede de dados, mesmo usando a infraestrutura pública (que é o que garante a viabilidade econômica do sistema), é possível criar uma rede fechada, na qual apenas a sala de controle tem acesso, através de senha e criptografia dos dados.

Conclusão

O transporte de dados pela rede celular é certamente a forma mais eficiente e econômica de transmissão de informações para telemetria. A padronização, a redução do custo de equipamentos, a ampla cobertura de celulares e a tendência de digitalização das comunicações indicam um caminho irreversível.

Cada vez mais os equipamentos e supervisórios suportam TCP/IP, base da comunicação entre dispositivos em rede. Cada vez mais o conceito de “rede” substitui as “conexões ponto-a-ponto”. Não é à toa que a Sabesp, maior empresa de tratamento de água do país, com mais de 8 milhões de clientes, já decidiu: em telemetria só usará comunicação celular por pacotes TCP/IP.

 

 

* engenheiro mestrado em telemetria pela Universidade de São Paulo e sócio-consultor da Syspro Quality Engenharia e Participações. (norberto@gasbrasil.com.br)

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