Etapa 5 - Integração, Testes de Bancada e Validação (Lab)

Bloco 1 - Preparação de Bancada e Calibração Física (RF)

Foco: Validar se as placas fabricadas atendem aos requisitos elétricos e de radiofrequência antes da formação da rede física.

[ ] 1. Gravar o Firmware Base (Bootloader): Realizar o flash do sistema inicial nas placas e validar a comunicação serial por meio da interface USB, UART ou JTAG/SWD.
[ ] 2. Auditar antenas e impedância: Utilizar um Analisador de Redes Vetoriais (VNA) para verificar o casamento de impedância, perdas e desempenho das antenas reais em relação às especificações do projeto.
[ ] 3. Validar a potência de saída (Tx): Medir experimentalmente a potência de transmissão do rádio e verificar sua conformidade com os limites regulamentares aplicáveis à frequência e tecnologia utilizadas.
[ ] 4. Testar a sensibilidade de recepção (Rx): Utilizar atenuadores e uma conexão de RF controlada para determinar o nível mínimo de sinal no qual o receptor consegue interpretar corretamente os pacotes, registrando RSSI, SNR e PDR.
[ ] 5. Calibrar o Clock do rádio: Medir a precisão dos osciladores utilizados pelo transceptor e identificar possíveis desvios de frequência (drift) que possam provocar perda ou dessincronização de comunicação.
[ ] 6. Validar a criptografia base: Medir o tempo de processamento e o consumo energético associados à criptografia e autenticação de pacotes, verificando se o mecanismo não cria gargalos no microcontrolador.

Bloco 2 - Testes Ponto-a-Ponto e Validação Unitária (Sensores)

Foco: Garantir que os componentes individuais, sensores e mecanismos básicos de comunicação funcionem corretamente antes da formação da malha.

[ ] 1. Testar comunicação P2P: Enviar mensagens criptografadas entre dois nós e validar transmissão, recepção, integridade, autenticação e confirmação dos pacotes.
[ ] 2. Injetar dados controlados nos sensores físicos: Utilizar sinais de referência, potenciômetros, fontes ou mecanismos equivalentes para simular alterações controladas nas grandezas medidas.
[ ] 3. Calibrar a leitura dos sensores: Comparar medições físicas com instrumentos ou referências conhecidas e ajustar os parâmetros de conversão utilizados pelo firmware.
[ ] 4. Validar o Lock de GPS: Levar um nó Mobile para ambiente externo, verificar a aquisição das coordenadas e validar a interpretação das mensagens NMEA.
[ ] 5. Testar a memória local: Realizar milhares de operações de escrita e leitura no cartão SD ou Flash, incluindo aproximadamente 10 mil registros, verificando integridade, desempenho e comportamento após interrupções de energia.

Bloco 3 - Formação da Micro-Malha (Mesh) e Roteamento

Foco: Formar uma rede física com múltiplos nós e verificar se a descoberta, topologia e seleção de rotas correspondem ao comportamento previsto na simulação.

[ ] 1. Configurar o lote de laboratório: Gravar o firmware validado em 10 nós de diferentes papéis, incluindo Sensors, Relays, Storage e Gateway.
[ ] 2. Definir o posicionamento de bancada: Distribuir fisicamente os nós em diferentes ambientes, corredores e obstáculos para reproduzir condições de atenuação e multipercurso.
[ ] 3. Validar o auto-descobrimento: Monitorar os logs e beacons para verificar se os nós identificam automaticamente seus vizinhos e atualizam suas informações de conectividade.
[ ] 4. Auditar as tabelas de roteamento: Comparar as rotas estabelecidas fisicamente com os caminhos previstos pelos modelos matemáticos e resultados da simulação.
[ ] 5. Testar Multi-hop: Forçar mensagens a atravessarem múltiplos nós e medir PDR, RSSI, SNR, número de saltos, latência e consumo energético acumulado.

Bloco 4 - Validação de Inteligência, Falhas e Self-Healing

Foco: Introduzir falhas controladas nos nós e verificar se a rede consegue reorganizar seus papéis e recuperar automaticamente a conectividade.

[ ] 1. Simular condição crítica de bateria: Injetar ou reproduzir artificialmente um nível de energia crítico em um nó Router e verificar a reação da arquitetura.
[ ] 2. Validar a mudança dinâmica de papel: Confirmar que o Router altera autonomamente sua função para um papel de menor consumo, como Relay passivo, quando os critérios energéticos forem atingidos.
[ ] 3. Testar o Self-Healing físico: Desligar abruptamente um nó central utilizado por uma rota ativa e observar a capacidade dos nós restantes de detectar a falha e reorganizar a topologia.
[ ] 4. Medir o tempo de recuperação: Cronometrar o intervalo entre a detecção da falha e o estabelecimento de uma nova rota funcional.
[ ] 5. Testar o particionamento da rede: Separar fisicamente os nós em regiões isoladas e verificar se cada subconjunto consegue continuar operando como uma sub-rede autônoma até que a conectividade seja restaurada.

Bloco 5 - Tolerância a Atrasos (DTN) e Preempção

Foco: Validar experimentalmente a comunicação assíncrona do ARES, garantindo retenção de dados durante interrupções e prioridade absoluta das mensagens críticas.

[ ] 1. Simular o isolamento do Gateway: Desconectar intencionalmente o Gateway da rede 4G/Wi-Fi para reproduzir a indisponibilidade da infraestrutura externa.
[ ] 2. Validar o Store físico: Gerar dados de telemetria durante o isolamento e verificar se o Storage armazena corretamente as mensagens no SD ou memória local.
[ ] 3. Validar o Forward físico: Restaurar a conectividade do Gateway e verificar se as mensagens retidas são encaminhadas corretamente, respeitando prioridade, integridade e ordem definida pelo protocolo.
[ ] 4. Simular congestionamento (Flood): Gerar simultaneamente uma grande quantidade de mensagens P4 para ocupar os recursos de comunicação e armazenamento da rede.
[ ] 5. Testar a preempção de alertas P0: Gerar fisicamente uma mensagem de emergência P0 por meio de botão de pânico ou mecanismo equivalente durante o congestionamento.
[ ] 6. Validar a prioridade da fila: Utilizar um sniffer de rádio ou SDR, como RTL-SDR quando aplicável, para verificar experimentalmente que mensagens P0 recebem prioridade sobre mensagens P4 pendentes.

Bloco 6 - Mobilidade, Data Mules e Integração com a Nuvem

Foco: Validar a capacidade dos nós móveis de transportar informações entre regiões desconectadas e estabelecer a comunicação entre a malha ARES e sistemas externos.

[ ] 1. Configurar o nó Mobile: Alimentar e configurar um nó para operar no modo Mobile, integrando GPS, rádio e armazenamento local.
[ ] 2. Testar o transporte físico de pacotes: Deslocar o nó Mobile entre duas regiões da rede, simulando o comportamento de um Data Mule e verificando a transferência de mensagens retidas.
[ ] 3. Validar a integração Sub-1 GHz → TCP/IP: Verificar a conversão dos dados recebidos pelo rádio para pacotes destinados à infraestrutura IP disponível no Gateway.
[ ] 4. Integrar o SIM Card e o Backhaul: Configurar a comunicação 4G/NB-IoT ou tecnologia externa selecionada e avaliar estabilidade, reconexão e qualidade do enlace.
[ ] 5. Validar a comunicação End-to-End: Confirmar que dados originados nos Sensors atravessam a malha, chegam ao Gateway, são encaminhados pelo backhaul e aparecem corretamente decodificados no Dashboard.

Bloco 7 - Validação Termodinâmica e Ambiental (Stress Test)

Foco: Submeter o hardware a condições controladas de consumo, temperatura, umidade e exposição ambiental para verificar sua resistência antes dos testes de campo.

[ ] 1. Medir o consumo em Deep Sleep: Utilizar instrumentos de precisão para verificar se o consumo da placa permanece dentro da faixa definida no projeto energético.
[ ] 2. Medir os picos de corrente de transmissão (Tx): Utilizar osciloscópio ou analisador de potência para registrar os picos de corrente produzidos durante as transmissões.
[ ] 3. Validar o carregamento solar: Conectar o sistema MPPT ao painel solar e verificar a eficiência do carregamento da bateria enquanto o nó permanece em operação.
[ ] 4. Realizar teste de umidade: Submeter os cases a condições elevadas de umidade e verificar a ocorrência de entrada de água, condensação ou falhas elétricas.
[ ] 5. Executar teste de estresse térmico (Cycling): Submeter as unidades a ciclos controlados de temperatura e verificar alterações elétricas, mecânicas e de frequência de operação do rádio.
[ ] 6. Executar teste de submersão (IP67): Submergir um Sensor com o sistema de vedação instalado durante o período definido no protocolo de ensaio e verificar posteriormente a presença de água, umidade ou condensação no interior do case.

Bloco 8 - Depuração, Patches e Liberação (Go/No-Go)

Foco: Consolidar os problemas encontrados, corrigir as falhas e determinar objetivamente se o sistema está pronto para avançar aos testes em condições reais.

[ ] 1. Consolidar o Bug Tracker: Registrar, classificar e priorizar todos os problemas elétricos, mecânicos, de firmware, RF, energia e comunicação identificados durante os testes.
[ ] 2. Desenvolver Patches (Bug Fixes): Corrigir os problemas encontrados no firmware, incluindo temporização, comunicação, roteamento, gerenciamento energético e tratamento de falhas.
[ ] 3. Executar retrabalho de hardware (Modwires): Corrigir problemas identificados nas PCBs do lote piloto por meio de modificações físicas documentadas e controladas, quando necessário.
[ ] 4. Validar o sistema OTA: Realizar uma atualização de firmware via rádio em um nó isolado e verificar a integridade da transferência, instalação e recuperação em caso de falha.
[ ] 5. Realizar ajuste fino das antenas (SWR): Ajustar fisicamente as antenas ou a rede de casamento de impedância para obter o melhor desempenho possível de transmissão e recepção dentro dos limites regulamentares.
[ ] 6. Executar o lacramento definitivo: Aplicar os materiais de proteção especificados, instalar elementos de controle de umidade quando aplicáveis e realizar o fechamento definitivo dos cases aprovados.
[ ] 7. Montar o Go-Bag do lote piloto: Organizar baterias carregadas, painéis solares, ferramentas, cabos, elementos de fixação e nós necessários para a operação de campo.
[ ] 8. Realizar a reunião de Go/No-Go: Avaliar os resultados dos testes, métricas, logs, falhas e correções para determinar formalmente se o sistema está apto a avançar para testes externos.
[ ] 9. Auditar o custo final das placas: Registrar o custo efetivamente pago para cada tipo de nó e comparar os valores com a BOM e as estimativas financeiras anteriores.
[ ] 10. Congelar o Hardware Release 1.0: Aprovar formalmente a versão validada do hardware, registrar a documentação correspondente e liberar o início da Etapa 6 - Validação em Campo.