BR112021000119A2 - Sistema de rede segura em malha para compartilhamento de dados e respectivos dispositivos de acoplamento e interface - Google Patents

Sistema de rede segura em malha para compartilhamento de dados e respectivos dispositivos de acoplamento e interface Download PDF

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Abstract

o presente pedido de patente idealiza um sistema de rede segura em malha para compartilhamento de dados e respectivos dispositivos de acoplamento e interface, pertencente ao campo dos artigos para informática e compartilhamento de dados; a invenção se trata da utilização de tecnologias ditas "software defined networking" (sdn), "software defined radio" (sdr), "network functions virtualization" (nfv) e redes em malha (mesh) em conjunto com redes de topologia "mesh", utilizando redes robustas, confiáveis e flexíveis para criação e implantação de uma arquitetura que permite a operação de serviços distribuídos e flexíveis; com o avanço da tecnologia da comunicação, surgiu a necessidade de obter processos de troca de dados e de atuação remota de forma eficiente e ágil, e a necessidade de gerenciar estas novas soluções com estruturas pouco complexas e de baixo custo inerente; as atuais e tradicionais redes (fibra ótica, roteadores, etc.) se mostram complexas e caras, uma vez que requerem ampla infraestrutura para sua instalação e exigem constante e dispendiosa manutenção; o objeto da presente patente, refere-se à alavancagem operacional sobre uma rede inteligente proprietária altamente interconectada e gerenciada de forma semiautônoma, cuja arquitetura contém quatro componentes principais: rede base; controlador de rede; controlador de rede "network function provider" e nó de interconexão da rede.

Description

"SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA
PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS E RESPECTIVOS DISPOSITIVOS DE ACOPLAMENTO E INTERFACE" Campo da invenção
[001] A presente patente de invenção tem por objeto um inovador sistema de rede segura em malha e respectivos dispositivos de acoplamento e interface, pertencente ao campo dos artigos para informática e compartilhamento de dados, mais precisamente a invenção se trata da utilização de tecnologias ditas "Software Defined Networking" (SDN), "Software Defined Radio" (SDR), "Network Functions Virtualization" (NFV) e Redes em malha (mesh) em conjunto com redes de topologia "mesh", permitindo a criação de redes altamente robustas, confiáveis e flexíveis para criação e implantação de uma arquitetura que permite a operação de serviços distribuídos e flexíveis.
[002] O sistema de rede segura em malha e respectivos dispositivos de acoplamento e interface, objeto do presente pedido de patente, encontra várias aplicações, tais como em sistema de medição automatizada de insumos (medidores), interrupção de insumos, sistema de comunicação de contingência e alarmes, sistema de comunicação Bluetooth, interconexão de redes "RF", etc.
[003] De uma maneira geral redes em malha (mesh) são comumente usadas para conectar dispositivos com baixo custo, alta robustez e confiabilidade. Avanços recentes na capacidade computacional e de comunicação de microcontroladores "System on Chip" possibilitam a criação de aplicações cada vez mais complexas que executam nessas plataformas. A arquitetura proposta permite o aproveitamento de uma rede em malha para virtualizar outras redes e permitir que aplicações complexas e integradas sejam criadas a partir de reconfiguração por software.
[004] As tecnologias principais utilizadas são: a) "Software Defined Networking" (SDN): permite que a topologia da rede seja reconfigurada logicamente através de software.
b) "Software Defined Radio" (SDR): permite que parâmetros de comunicação dos rádios (como por exemplo, taxa de dados, potência de transmissão, modulação, codificação, canal, parâmetros de espalhamento espectral, etc.) sejam reconfigurados através de software.
c) "Network Functions Virtualization" (NFV): permite que classes inteiras de funções de rede sejam virtualizadas. Isso se dá através da exportação de funcionalidades de baixo nível (como as de SDN e SDR) para aplicações de alto nível, podendo criar redes, serviços, aplicações e dispositivos virtuais que podem interagir com o mundo real de forma transparente, como se fossem dispositivos e redes reais.
d) "Redes em malha" (mesh): essa tecnologia permite a criação de redes altamente robustas de baixo custo operacional com aplicações principalmente em ambiente urbanos e suburbanos. A rede é caracterizada pelo fato de cada nó da rede ser capaz de funcionar como um repetidor, retransmitindo mensagens e, portanto, estendendo a cobertura e aumentando a robustez da rede. Quanto mais nós a rede tem, mais robusta ela é.
[005] A invenção compreende a utilização de todas essas tecnologias em conjunto com redes de topologia "mesh", utilizando redes altamente robustas, confiáveis e flexíveis para criação e implantação de uma arquitetura que permite a operação de serviços distribuídos e flexíveis.
[006] Trata-se, portanto, de um sistema desenvolvido com perfeição e eficiência, no intuito de oferecer um sistema de rede segura em malha, proporcionando grande confiabilidade ao que se presta, tanto por suas características funcionais, como pela confiabilidade do produto.
[007] Para um melhor entendimento do objeto do presente pedido segue abaixo algumas definições básicas.
[008] Virtualização — de — sistemas são comumente utilizados na indústria Servidores em nuvem compartilham a mesma infraestrutura física de hardware para executar múltiplas instâncias de sistemas operacionais diferentes, oferecendo isolação lógica entre dois usuários, economizando assim muito dinheiro em infraestrutura de hardware. Atualmente, alguns servidores chegam a compartilhar milhares de ambientes virtualizados, que operam de forma transparente como se fossem milhares de servidores distintos.
[009] Virtualização de rede também é amplamente aplicada na indústria, e várias tecnologias são utilizadas a partir deste conceito: "VLAN", "MPLS", "Tunnel IP-IP", "Tunnel 6in4", "tunnel 4in6", "SSH", etc. Essas tecnologias permitem que várias redes independentes compartillem a mesma infraestrutura física (como por exemplo, cabos, switches, roteadores etc.).
[010] Existe ainda uma arquitetura de rede alternativa que faz parte do grupo de arquiteturas "FIA" (Future Internet Architectures) chamada "RINA" (Recursive InterNetwork
Architecture) que utiliza blocos lógicos simples que implementam todas as funções de redes que podem ser empilhados indefinidamente, simplificando a manutenção, mobilidade e projeto de redes.
Estado da técnica
[011] O documento de patente US 7089089 B2, intitulado "MÉTODOS E APARELHOS PARA CAPTURAR AS
LEITURAS DE ENERGIA DE UM DISPOSITIVO DE MONITORAMENTO DE ENERGIA", revela um dispositivo de monitoramento de energia, incluindo procedimentos para comunicação segura de dados do dispositivo. O dispositivo de monitoramento de energia inclui um par de chaves pública/privada usada para criptografar e/ou assinar digitalmente as comunicações pelo dispositivo. Isso permite que os receptores dessas comunicações autentiquem as comunicações para garantir que o dispositivo e/ou as comunicações não foram comprometidos. O dispositivo de monitorização de energia é ainda capaz de comunicar através de uma rede "ad-hoc" "mesh", facilitando assim as comunicações entre os dispositivos que são substancialmente inacessíveis devido a limitações físicas ou económicas.
[012] O documento de patente US 7715951 B2, intitulado "SISTEMA E MÉTODO DE GESTÃO DO CONSUMO DE ENERGIA FORNECIDA POR UM UTENSÍLIO ELÉTRICO", revela um sistema para gerenciar o consumo de energia fornecida por um utilitário elétrico para um dispositivo de consumo de energia que inclui pelo menos um dispositivo cliente e um servidor. Cada dispositivo cliente opera pelo menos parcialmente para controlar as mensagens recebidas do servidor e controla a operação de um ou mais dispositivos controláveisó. Cada dispositivo controlável seletivamente habilita e desativa um fluxo de energia para um ou mais dos dispositivos de consumo. O servidor armazena informações, em uma base de dispositivo por cliente, relacionadas à energia consumida pelos dispositivos de consumo. Quando uma redução de energia é solicitada pelo utilitário, o servidor seleciona, com base nas informações do dispositivo cliente armazenadas no banco de dados, pelo menos um dispositivo cliente para o qual emitir uma mensagem de redução de energia que indica pelo menos uma de uma quantidade de energia a ser reduzida e uma identificação do dispositivo controlável para ser instruído para desativar um fluxo de energia.
[013] O documento de patente US8996188B2, intitulado "SISTEMA E MÉTODO PARA MONITORAÇÃO E CONTROLE DE ENERGIA RESIDENCIAL", diz respeito a um sistema e método para monitorar e controlar o consumo de energia de um dispositivo elétrico. O sistema e o método podem se conectar a uma fonte de energia e a um dispositivo de consumo de energia, conectando o dispositivo que consome energia à fonte de energia. O consumo de energia do dispositivo consumidor pode então ser medido e monitorado. Esses dados de monitoramento podem ser armazenados e, opcionalmente, enviados para um dispositivo de controle em uma rede de dados. A localização do dispositivo de consumo de energia também pode ser determinada, gravada e enviada para um dispositivo de controle. O sistema também pode controlar o uso de energia do dispositivo de consumo de energia. Em alguns casos, um servidor remoto pode conectar vários sistemas de monitoramento de energia para obter eficiências adicionais e fomentar uma rede social baseada na comunidade.
[014] O documento de patente US2011/0063126 A1 intitulada "HUB DE COMUNICAÇÃO PARA GERENCIAMENTO DE CONSUMO DE RECURSOS", revela uma arquitetura de comunicação para gerenciar/retransmitir informações utilitárias, como energia, água ou gás. Em um aspecto, o sistema inclui um hub com uma primeira interface de comunicação para receber dados de consumo de uma carga de energia predeterminada e uma segunda interface de comunicação para se comunicar com um dispositivo de medição. A segunda interface de comunicação é configurada para transmitir os dados de consumo para o dispositivo de medição e para receber sinais de controle do dispositivo de medição onde os dados de consumo são comunicados usando um primeiro protocolo e onde os sinais de controle são comunicado usando um segundo protocolo.
[015/ O documento de patente US 2010/0076615 A1, intitulado "SISTEMAS, DISPOSITIVOS E MÉTODOS DE FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA, MONITORAMENTO DE USO, ANÁLISE E HABILITAÇÃO DE MELHORIAS NA EFICIÊNCIA", refere-se a sistemas, dispositivos e métodos para a utiização eficiente de utilitários, mais particularmente à distribuição e fornecimento de eletricidade a tensões adequadas, monitorização e utilização por dispositivos finais, e para facilitar consumidores a alterar o seu comportamento de utilização de energia, e adoptar e instalar facilmente as tecnologias adequadas sustentáveis, energeticamente eficientes ou renováveis. Ditos dispositivos finais tipicamente incluem os tradicionais equipamentos elétricos, eletrônicos e aparelhos de iluminação que requerem fornecimento de energia CA ou CC ou baixa tensão de alimentação DC via conversores AC / DC.
[016] O documento de patente US8588991B1, intitulado "SISTEMA, MÉTODO E APARATO PARA
A REDE DE ENERGIA ELÉTRICA E GERENCIAMENTO DE REDES DE ELEMENTOS ATIVOS DA GRADE", revela um sistema onde os elementos da grade são transformados em elementos de grade ativos após o registro inicial de cada elemento de grade com o sistema, de preferência por meio da comunicação baseada em rede entre os elementos da grade e um coordenador, seja em coordenação com ou fora de um Roteador de rede de comunicações baseadas em IP. Uma multiplicidade de elementos ativos da grade funciona na grade para a capacidade da fonte, a fonte e/ou a limitação da carga como a fonte ou a capacidade. Também de preferência, as mensagens são gerenciadas através de uma rede por um coordenador usando mensagens |P para comunicação com os elementos da grade, com o sistema de gerenciamento de energia (EMS), e com os utilitários, participantes do mercado e/ou operadores de rede.
[017] Além dos documentos citados acima, seguem abaixo uma relação de documentos de patente, porém de menor relevância para a patente em questão.
[018] US7761910B2, intitulado "SISTEMA E
MÉTODO PARA ATRIBUIR UMA IDENTIDADE A UM DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE".
[019] US8583520B1, intitulado "SISTEMA,
MÉTODO E APARATO DE LIQUIDAÇÃO PARA A PARTICIPAÇÃO EM UMA REDE DE ENERGIA ELÉTRICA".
[020] US20100217549A, intitulado "SISTEMA E MÉTODO PARA MEDIÇÃO INTELIGENTE FRACIONÁRIA".
[021] US7873441B2, intitulado "SISTEMA
PARA EXECUÇÃO DE UM PLANO OPERACIONAL DE CARGA PARA CONTROLE DE CARGA".
[022] US8183995B2, intitulado "SISTEMAS E MÉTODOS PARA MODIFICAR O USO DE ENERGIA".
[023] US6985087B2, intitulado "MÉTODO E
APARELHO PARA TELEMETRIA REMOTA SEM FIOS UTILIZANDO REDES AD HOC".
[024] US20130035992A, intitulado "MÉTODO E SISTEMA PARA A UTILIZAÇÃO E CONSERVAÇÃO
MAIS EFICIENTES DOS RECURSOS ENERGÉTICOS E HÍDRICOS".
Pontos deficientes do estado da técnica
[025] Como poderá ser observado nenhum desses documentos de patente conhecidos do estado da técnica apresentam as características do objeto do presente pedido de patente.
[026] A tecnologia da comunicação avança rapidamente, em paralelo, surge a necessidade de obter processos de troca de dados e de atuação remota de forma eficiente e ágil, e a necessidade de gerenciar estas novas soluções com estruturas pouco complexas e de baixo custo inerente. Neste contexto, as atuais e tradicionais redes (fibra ótica, roteadores, etc.) se mostram complexas e caras, uma vez que requerem ampla infraestrutura física para sua instalação e exigem constante e dispendiosa manutenção.
[027] As empresas privadas e públicas estão buscando prover de forma rápida e ampla a seu público alvo novos serviços que tragam um bom retorno financeiro a um prazo razoável, sem ter de lançar mão de altíssimos investimentos.
[028] Embora as tecnologias de virtualização de sistemas e de redes sejam amplamente utilizadas em ambientes empresariais, universidades e em redes cabeadas, não existe uma solução que implementa de forma eficaz esses conceitos em redes sem fio, sobretudo em redes de malha.
Solução proposta
[029] Em vista disso, ao longo do tempo foram procedidos estudos e pesquisas para atender a essa demanda do mercado, como resultado foi desenvolvido uma solução tecnológica que utiliza o conceito de "Smart Grid" com "Rede Mesh", a qual é capaz de atender praticamente todas as demandas propostas dentro do conceito de "IOT" (Internet Of Things).
[030] A partir da premissa de instalar equipamentos e softwares de interface bidirecionais conectados a outros equipamentos de medição, para interagir, atuar e geri-los de forma remota, foi desenvolvido o "SISTEMA DE REDE SEGURA
EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS E
RESPECTIVOS DISPOSITIVOS DE ACOPLAMENTO E INTERFACE", o qual compreende uma solução genérica de se utilizar um "NFP" para a criação de redes virtuais em ambientes de rede sem fio ou de rede "mesh".
[031] Trata-se de uma solução completa compondo os conceitos citados anteriormente, isto é, alavancagem operacional sobre uma rede inteligente proprietária altamente interconectada e gerenciada de forma semiautônoma.
[032] Esta solução tem a habilidade de interconectar, gerenciar e atuar em qualquer tipo de equipamento conectável. Como por exemplo: Equipamentos de fornecimento de eletricidade, água, gás, controle de semáforos, máquinas residenciais e industriais, entre outros.
[033] Partindo desta premissa, hoje, somada ao recurso de ponta; temos os seguintes conceitos complementares:
[034] "Automatic Meter Reading" (AMR): É a tecnologia que permite a coleta automática de dados do consumo - Ex. de energia, água, gás e quase quaisquer outras coisas.
[035] "Advanced — Metering Infrastructure" (AMI): Infraestrutura de rede para comunicação bidirecional automatizada entre dispositivos de medição e um centro de controle e operação.
Breve descrição dos desenhos da invenção
[036] A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do presente invento e de acordo com uma preferencial realização prática do mesmo, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou o seguinte:
[037] A FIG. 1 - Mostra um diagrama que ilustra as camadas de rede e algumas das possibilidades da arquitetura de virtualização. Onde se pode ver: uma rede virtual construída sobre uma rede base (1), no qual se tem uma rede virtual (1A) e rede base (1B); um cenário típico de virtualização |P em IP (2), onde se tem aplicação (2A), TCP/IP (2B) e ethernet/Wi-Fi (2C); uma rede virtual ZigBee sobre 6LoWPAN mesh (3), onde se tem aplicação (3A), ZigBee (3B) UDP/6G6LoWPAN (3C) e IEEE8S02.15.59g9 (3D); uma rede virtual Bluetooth sobre 6LoWPAN mesh (4) onde se tem aplicação (4A), Bluetooth (4B), UDP/6LoWPAN (4C) e IEEE802.15.5g (4D) e finalmente uma rede virtual TCP/IP sobre 6L0oWPAN mesh (5), onde se tem aplicação (5A), TCP/IP (5B), UDP/GLOoWPAN (5C) e IEEE802.15.5g (5D).
[038] A FIG. 2 - Mostra um diagrama que ilustra os componentes principais de um nó de interconexão de rede típico assim como o fluxo de dados com destino à rede virtual. Onde se pode ver: rede base da malha (6), rádio principal (7), pilha da rede de malha (8) (6LOoWPN ou similares), aplicação (9), "NFP" (10), rádio auxiliar (11) e rede virtualizada (12).
[039] A FIG. 3 - Mostra um diagrama que exemplifica e ilustra a topologia da rede, exibindo o controlador, que comunica com o nó de interconexão (através da rede base) até a rede virtual, com os clientes. Para os clientes finais, a rede virtual se comporta como uma rede física real de forma transparente. Onde se pode ver: controlador (13), roteador de borda (14), nó (15), rádio principal (7), rádio auxiliar (11), "backbone" da rede (16), base física da rede (mesh) (17), nó de interconexão (18) (cliente da rede base; coordenador da rede virtual) e rede virtualizada (19).
[040] A FIG. 4 — Como exemplo, mostra uma rede "Smart utility Network" (conceito utilizado para a solução), composta de uma infraestrutura de rede para a captura de dados provenientes da medição de energia, água, gás e afins. Onde estão representados o medidor de energia elétrica (46), o medidor de água (47), o medidor de gás (48), o coletor móvel de dados (49), provedor de utilidade (50), coletor de dados (51), rede externa (52).
[041] A FIG. 5 - Mostra um diagrama do dispositivo de acoplamento (20), ou simplesmente router, conectado ao medidor de consumo de energia elétrica (46).
[042] A FIG. 6 - Mostra um diagrama do dispositivo de interface (33) ou gateway, conectado à internet (53), por meio de uma fonte "PoE" (Power Over Ethernet) (54), que é constituído por portas Ethernet (55) e fonte de alimentação (56).
Descrição detalhada da invenção
[043] De conformidade com o quanto ilustram as figuras acima relacionadas, o "SISTEMA DE REDE SEGURA EM
MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS E
RESPECTIVOS DISPOSITIVOS DE ACOPLAMENTO E INTERFACE", objeto da presente patente, refere-se à alavancagem operacional sobre uma rede inteligente proprietária altamente interconectada e gerenciada de forma semiautônoma.
[044] Mais especificamente a arquitetura, do sistema em apresentação, contém quatro componentes principais: Rede Base; Controlador de Rede; "Network Function Provider" e Nó de Interconexão da Rede. Usamos essa arquitetura para criar uma rede virtual sem fio sobre uma rede base sem fio ou não.
[045] A infraestrutura física que executa as funções de comunicação do mundo físico das duas redes - base e virtual - é a mesma, entretanto a configuração lógica - topologia, número de dispositivos e sua conectividade - podem ser diferentes.
[046] A rede virtual, formada através da coordenação de um ou mais NFPs pode ter uma topologia diferente e ser formada com mais ou menos nós do que número de dispositivos hardware físico. Como exemplo: com apenas um nó executando o NFP com um rádio comunicando com um Controlador, podemos criar uma rede Bluetooth virtual com milhares de nós virtuais que se comportam equivalentemente a nós reais.
Rede base
[047] É a rede "de baixo" utilizada como infraestrutura de rede para se criar a rede virtualizada. Deve ser uma rede flexível suficiente para ter endereçamento fim-a-fim de todos os nós, e suportar entrega de datagramas. Normalmente é uma rede TCP/IP (IPv4 ou IPv6), ou uma rede proprietária. Pode ser também uma rede virtualizada.
[048] A Rede base é uma rede logica formada por vários dispositivos (nós) que pode ser de qualquer tecnologia de rede como Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth, WMbus, GSM(3G), LTE(4G), NR(5G), MHDS, Wi-SUN ou qualquer outra rede de comunicação proprietária sem ou com fio. Pode inclusive ser uma rede cabeada como Ethernet, PON, etc.
[049] Sobre parte da infraestrutura dos nós que compõem essa rede base, executamos uma outra rede virtual de uma tecnologia igual ou distinta da rede base ou a própria tecnologia nela contida.
Controlador de rede
[050] É um dos nós da rede, normalmente é executado no próprio gateway ou em algum servidor que orquestra, configura e controla todos os nós da rede, podendo mudar parâmetros de rádio e de comunicação de um nó que está fazendo a ponte entre a rede virtualizada e a rede base.
[051] Trata-se de uma aplicação remota que comunica com todos os NFPs que rodam nos nós especiais da rede. Ele se comunica com o NFP da mesma forma que qualquer outra aplicação remota se comunica com qualquer outra aplicação do nó. No entanto, esse controlador faz a coordenação de todos os NFPs, e, portanto, e o responsável por praticamente toda a funcionalidade da rede virtual.
[052] O controlador centralizado se encaixa no conceito de SDN — Software Defined Networking, exemplo de solução similar à aqui reivindicada, porém com rede cabeada, é o controlador OpenFlow. Esse controlador pode ser executado em qualquer nó, no Gateway ou em nuvem, embora normalmente executado no hardware Gateway da rede base.
[053] Como dito alhures, usamos essa arquitetura para criar uma rede virtual sem fio sobre uma rede base sem fio ou não. Deste modo, questões complexas como as operações de um protocolo de rede, que está sendo usado para criar a rede virtual, são nele tratadas.
[054] Pode-se também virtualizar quaisquer redes independente de sua tecnologia, dependendo apenas das limitações físicas de memória e de comunicação do nó especial que opera o NFP.
"Network Function Provider"
[055] Ou NFP é o componente de software que executa no nó da rede capaz de virtualizar aplicações e outras redes. Esse componente exporta funcionalidade de baixo nível de rede e do rádio para ser acessada pelo controlador da rede.
[056] O NFP é componente da arquitetura que que executam é executado em um nó especial. Sua funcionalidade é comunicar com o Controlador da rede e trocar informações de controle e de dados trafegados em um dos rádios presentes nesse nó especial.
[057] Em alguns casos, o dito nó especial pode conter mais de um rádio ou não. Se houver mais de um rádio, — um se usa para conectar à rede base, e outro radio fica livre para executar o NFP criar a rede virtual de acordo com comandado dado pelo controlador da rede.
[058] Em outros casos, as duas tecnologias, a tecnologia da rede base e a tecnologia da rede virtualizada, podem ser executadas no mesmo rádio. Como exemplo podemos citar, a camada física do WMbus e do Wi-SUN são iguais (IEEE8S02.15.49), então o mesmo rádio pode ser usado para comunicar com as duas tecnologias. Podemos inclusive virtualizar a mesma tecnologia sobre ela mesma, por exemplo, fazer uma rede virtual Bluetooth sobre uma rede base Bluetooth.
Nó de interconexão da rede
[059] É o componente físico da rede que permite a comunicação. Normalmente é um nó que contém mais de um rádio que podem funcionar de forma simultânea.
[060] A figura 2 ilustra os componentes principais de um nó de interconexão de rede típico assim como o fluxo dos dados com destino a rede virtual.
[061] O Nó de interconexão é um nó especial da rede pois suporta mais de uma tecnologia de comunicação sem fio pois o hardware nele contido em geral tem mais memória que os nós convencionais e ele executa, dentre as outras funções usuais o NFP (Network Function Privider).
[062] As aplicações que rodam no nó da rede exportam alguma funcionalidade para um programa de computador remoto. Como exemplo podemos citar, um sensor de temperatura com esta função, mede o valor e envia a para um servidor em nuvem através de uma rede heterogênea que utiliza várias tecnologias, preliminarmente o nó usa a tecnologia Wifi até o gateway, em seguida o gateway envia a informação para a internet por fibra óptica, na continuação segue de uma operadora para outra através de outras tecnologias, aqui a comunicação é bidirecional. Entretanto, o nó também pode retirar uma informação da nuvem, por exemplo, dados de calibração e configuração do sensor, e em seguida, configurar no sensor localmente. Nessa terminologia, ele está “exportando a funcionalidade do sensor para uma aplicação remota que roda em um servidor na nuvem.
[063] Além dessa, a tecnologia encontra várias aplicações, tais como sistema de medição automatizada de medidores, sistema de comunicação de contingência e alarmes, sistema de comunicação Bluetooth, interconexão de redes "RF", etc.
[064] O sistema de medição automatizada de medidores compreende um sistema onde medidores que utilizam diferentes tecnologias de rádio frequência (como por exemplo, ZigBee, Bluetooth, RF etc.) podem ser acessados pelo nó da rede desde que o rádio auxiliar suporte à tecnologia de comunicação.
[065] No sistema de comunicação de contingência e alarmes. A tecnologia pode ser usada para espalhar mensagens Bluetooth (ou algum outro sistema de rádio) em caso de catástrofe ou situação de contingência.
[066] No sistema de comunicação Bluetooth. Pode ser usado para interconectar dispositivos Bluetooth (como por exemplo, aparelhos celulares) a fim de trocar mensagens em um ambiente urbano sem a necessidade de uso da rede de celular.
[067] Em interconexão de redes "RF". O sistema pode permitir que diferentes redes possam ser interconectadas através do nó que contém o componente "NFP".
[068] Para tais aplicações foi desenvolvido o dispositivo de acoplamento (20), ou simplesmente router, e o dispositivo de interface (33) ou "gateway".
[069] O dispositivo de acoplamento (20) foi idealizado para ser acoplado a qualquer outro aparelho que demande uma ação, tais como, leitura de consumo, corte e religamento de energia, água, gás, desligamento e religamento de semáforos, corte e religamento do fornecimento de água em um determinado local (edifício, indústria, quarteirão, região e/ou etc.).
[070] Dito dispositivo de acoplamento (20) é utilizado para realizar o encaminhamento das "ações" via Rádio Frequência livre a outros "routers" até um "gateway", formando uma "Smart Mesh".
[071] O dispositivo de acoplamento (20) possui também rádio frequência específico para interação com equipamentos, tais como, smartphone, tablet entre outros.
[072] Mais especificamente o dispositivo de acoplamento (20) ou router pode ser um dispositivo eletrônico, dotado de fonte de alimentação (21), interface PIMA (22), rele (23), processador MCU (24), LED power (25), LED rele (26), LED PIMA (27), antena externa opcional (28), conector (29), rádio para gateway (30), rádio celular (31) e antena Bluetooth (32).
[073] O dispositivo de interface (33) realiza a interface com células formadas por routers, servidores, antenas de telecomunicações e a internet.
[074] Dito dispositivo de interface (33) é constituído por uma porta ethernet (34), porta USB (35), fonte de alimentação AC/DC (36), processador MCU (37), SIM card (38), Módulo GSM (39), antena GSM (40), rádio para router (41), antena router (42), LED power (43), LED rede (44) e LED GSM (45).
[075] Para um melhor entendimento do objeto do presente pedido de patente, segue abaixo uma breve descrição de alguns elementos que integram a sistema em pauta.
"FIM-A-FIM"
[076] Em "networking", refere-se a comunicação exclusiva entre o nó de origem e o nó de destino no qual os componentes intermediários da rede não tem conhecimento do protocolo, embora envolvidos no processo de interconexão entre a origem e o destino. O controle de fluxo realizado pelo protocolo "TCP" é um exemplo de protocolo fim-a-fim.
"REDE DE MALHA" (mesh)
[077] Rede "mesh", ou rede de malha, é uma alternativa de protocolo ao padrão 802.11 para diretrizes de tráfego de dados e voz além das redes a cabo ou infraestrutura wireless. Usuários nos edifícios podem se conectar à rede "mesh" de forma cabeada, em geral via Ethernet, ou sem fio, através de redes
802.11.
"ZIGBEE"
[078] ZigBee é um padrão que será definido por uma aliança de empresas de diferentes segmentos do mercado, chamada "ZigBee Alliance". Este protocolo está sendo projetado para permitir comunicação sem fio confiável, com baixo consumo de energia e baixas taxas de transmissão para aplicações de monitoramento e controle.
"REDES DEFINIDAS POR SOFTWARE!" (SDN)
[079] Redes definidas por Software (SDN) são realizadas através da virtualização de elementos de rede, como roteadores, switches, entre outros. Com essa virtualização, é possível que esses elementos sejam administrados através de softwares controladores feitos para essa finalidade. Com isso, se consegue uma maior flexibiidade na administração destes elementos de rede, visto que, as redes definidas por software permitem que exista programabilidade na infraestrutura da rede.
[080] O futuro das redes será definido por software. Esse foi o tema principal do recente Open Networking Summit, um encontro dedicado às redes definidas por software (SDN) e ao protocolo OpenFlow, que leva uma programação simplificada aos dispositivos de rede (switches e routers, físicos e virtuais, de diversos fornecedores) através de uma interface normalizada.
"DOMÓTICA"
[081] "Domótica" é o termo usado na "Robótica", definida como integração dos mecanismos automáticos em um espaço, simplificando o cotidiano das pessoas, satisfazendo necessidades de comunicação, de conforto e segurança.
[082] Pode-se assim, constatar através do exposto que o "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA
COMPARTILHAMENTO DE DADOS E RESPECTIVOS DISPOSITIVOS DE ACOPLAMENTO E INTERFACE" ora em questão, caracteriza-se como um sistema de grande utilidade, apresentando todas as qualidades práticas e de funcionalidade que justificam plenamente o pedido de patente de invenção.

Claims (9)

  1. REIVINDICAÇÕES: 1 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia contendo quatro componentes principais, rede base, controlador de rede, NFP (Network Function Provider) e um nó especial de interconexão, com um ou mais rádios, com capacidade de gerenciar e atuar em outros equipamentos conectáveis, permitindo a alavancagem operacional com aproveitamento da própria rede, caracterizada por virtualizar outras redes em malha, inteligente, proprietária, altamente interconectada e gerenciada de forma semiautônoma através do respectivo nó que contém o NFP e permitir que aplicações sejam criadas a partir de sua configuração por software.
  2. 2 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia permitir através do nó com NFP a virtualização de redes com a criação de aplicações complexas que podem ser executadas nessas plataformas caracterizada por sua arquitetura conter a rede base, constituída pela a rede "de baixo" utiizada como infraestrutura de rede para se criar a rede virtualizada e ter endereçamento fim-a-fim de todos os nós e suportar entrega de datagramas/pacotes.
  3. 3 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia permitir através do nó com NFP a virtualização de redes com a criação de aplicações complexas que podem ser executadas nessas plataformas caracterizada por com a dita arquitetura virtualizar a mesma tecnologia sobre ela mesma.
  4. 4 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia permitir através do nó com NFP a virtualização de redes com a criação de aplicações complexas que podem ser executadas nessas plataformas caracterizada por com a dita arquitetura para criar uma rede virtual sem fio sobre uma rede base sem fio ou não.
  5. - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia permitir através do nó com NFP a virtualização de redes com a criação de aplicações complexas que podem ser executadas nessas plataformas caracterizada por executar no próprio gateway, nó ou em servidor que orquestra, configura e controla todos os nós da rede, mudança de parâmetros de rádio e de comunicação de um nó que está fazendo a ponte entre a rede virtualizada e a rede base.
  6. 6 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia permitir a criação de aplicações cada vez mais complexas que podem ser executadas nessas plataformas, caracterizada pela arquitetura conter controlador de rede que se comunica e coordena todos os NFPs que rodam nos nós especiais da rede virtual podendo ser o controlador ser executado em qualquer nó, seja na rede base ou em nuvem.
  7. 7 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia permitir a criação de aplicações cada vez mais complexas que podem ser executadas nessas plataformas, caracterizada pela arquitetura conter a executar o NFP (Network Function Provider) que se comunica com O controlador da rede e troca informações de controle e dados trafegados em um ou mais rádios presentes no nó, podendo também as tecnologias da rede base e da rede virtualizada serem executadas no mesmo rádio ou a tecnologia ser virtualizada sobre ela mesma.
  8. 8 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia permitir a criação de aplicações cada vez mais complexas que podem ser executadas nessas plataformas, caracterizada por ser o dito nó um componente físico da rede de interconexão especial, com um ou mais rádios, que executa o NFP e suporta mais de uma tecnologia de comunicação sem fio e aplicações que exportam funcionalidades para um programa remoto.
    9 - "SISTEMA DE REDE SEGURA EM MALHA PARA COMPARTILHAMENTO DE DADOS", de acordo com a reivindicação 1, se refere a uma arquitetura de rede conectável a qualquer tecnologia caracterizado por através do NFP ser acoplado a qualquer outro aparelho que demande uma ação, tais como, leitura de consumo, corte, de energia, água, gás, desligamento e religamento de um semáforo, corte e religamento do fornecimento de água em um determinado local (edifício, indústria, quarteirão, região e/ou etc., mais especificamente se trata de dispositivo eletrônico dotado de fonte de alimentação.
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