tema 7 buses y protocolos en domótica e inmótica

TEMA 7
BUSES Y PROTOCOLOS EN DOMÓTICA E INMÓTICA
7.1. Introducción y orientaciones al estudio
7.2. Objetivos
7.3. Reseña histórica y niveles físicos
7.4. Estándares mundiales en domótica e Inmótica
7.5. Sistemas propietarios
7.6. Otros protocolos y plataformas relacionados con la domótica
7.7. Conclusiones
7.8. Bibliografía
7.9. Evaluación
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7.1. INTRODUCCIÓN Y ORIENTACIÓN AL ESTUDIO
Antes de pasar a abordar el estudio de los diferentes buses,
protocolos, estándares y tecnologías, se incluyen algunas pinceladas
sobre los términos “Domótica e Inmótica”. Se puede definir como
edificio Domótico o Inmótico, aquel que permite una mayor calidad
de uso a través de la tecnología, un aumento del bienestar, del
confort, de la seguridad de sus usuarios y una racionalización del
consumo energético.
En este punto es necesario hacer una breve separación en la
historia de los términos Domótica e Inmótica. Este último se está
empezando a utilizar recientemente cuando nos estamos refiriendo a
la gestión de instalaciones en edificios de uso no residencial y con un
cierto tamaño, con lo que dejamos el término domótica
exclusivamente para los edificios de uso residencial.
A lo largo del siguiente tema se va a exponer el estado del arte de
los sistemas, buses, protocolos y tecnologías que rodean a la
domótica y la inmótica. Su desarrollo abordará los estándares y
protocolos mas representativos a nivel mundial, abordando con
mayor profundidad los más utilizados.
7.2. OBJETIVOS
La exposición de un número excesivo de tecnologías, puede
resultar poco practico si no se consige organizar coherentemente
toda la información. Por lo que los objetivos que se buscan en este
tema son:
Que el alumno sea capaz de distinguir claramente cuales son los
niveles físicos de transmisión de datos más adecuados, según el tipo
de edificio, instalación y uso.
Obtener la capacidad para conocer las implicaciones de las
tecnologías utilizadas en domótica e inmótica, con respecto a su
misma utilización en aplicaciones industriales e informaticas.
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Vislumbrar una gran capacidad de integración tecnológica futura,
en las instalaciones de viviendas y edificios.
7.3. RESEÑA HISTÓRICA Y NIVELES FÍSICOS
7.3.1. Reseña Histórica
La introducción de la tecnología en los edificios de uso no
residencial ha sido mucho más temprana que en las viviendas, lo que
ocurre que hasta no hace muchos años, coincidiendo con la fuerte
implantación de las telecomunicaciones y sobre todo de la
informática, las instalaciones en los edificios eran gestionadas de
forma individual y siempre con soluciones de tipo industrial. Es a
finales de los años 70, cuando las empresas empiezan a desarrollar
algunos productos pensando en la edificación.
No obstante, como el desarrollo histórico de la domótica y de la
inmótica casi han seguido caminos paralelos, vamos a concentrar
todas las explicaciones en la historia de la domótica, en sus
especiales características y sobre todo en las razones de la tardía
implantación de estas tecnologías en nuestras vidas.
Si centramos el impacto de la domótica en España, y porqué no
en otras partes del mundo, debemos de remontarnos a finales de los
años 80 y principios de los 90. Aparecen entonces las primeras
iniciativas para implantarla en la promoción de vivienda; pero la
transición es poco afortunada, por el empleo en principio de
sistemas que no respondían a las expectativas de los usuarios.
Asimismo esta primera etapa estaba caracterizada por:
•
Un gran desconocimiento de la domótica como disciplina,
posibilidades y usos, así como por la presencia de un reducido
número de empresas especializadas en el sector.
•
Una oferta reducida en la que existían sistemas poco integrados,
difíciles de instalar y de utilizar por el usuario final y
excesivamente caros.
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•
En algunas ocasiones, los sistemas disponibles en el mercado se
basaban en productos diseñados y fabricados para otros
mercados con otras características y necesidades distintas.
•
Una ausencia de normativa que regulara la instalación de
sistemas domóticos, así como la escasa formación para los
diferentes profesionales implicados.
•
La desafortunada imagen de los medios de comunicación al
asociar esta disciplina con la ciencia ficción (edificio inteligente,
la vivienda del futuro), alejándose de las posibilidades y las
finalidades de ésta.
En cuanto a la tecnología propiamente dicha, diríamos que la
evolución fue bastante parecida a lo expuesto anteriormente:
•
Tecnologías generalmente utilizadas por otros sectores como
podían ser la industria, que dieron lugar a unos interfaces muy
poco atractivos para el usuario y con un alto grado de
especialización por parte de los profesionales que los instalaban.
Este puede ser el caso de los autómatas programables
industriales (PLCs).
•
Utilización de un ordenador, que como en el caso anterior,
requerían de sistemas prácticamente hechos a medida para la
propia instalación y un alto nivel de profesionalidad por parte de
los instaladores y posteriormente por parte de los mantenedores y
de los usuarios.
•
En los dos casos anteriormente expuestos, con el apoyo de la
informática, se hacía patente en la ausencia de software
específico para el diseño, implementación y seguimiento de
dichos sistemas.
•
Aparecen además otros sistemas que son propietarios: cada una
de las casas fabricantes de material eléctrico, y más en concreto
sus divisiones de construcción y edificación, diseñaron y crearon
su propio sistema basado en una tecnología totalmente opaca y
por supuesto incompatible con otros sistemas. Como es de
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suponer, esto trae como consecuencia una falta de motivación
por parte de las áreas demandantes del producto.
Si queremos emitir una conclusión histórica de dichas
tecnologías teniendo en cuenta el destino final donde han sido
ubicadas, diremos que en grandes edificios, los proyectos se
ejecutaban con controladores industriales, que básicamente ya se
utilizaban para los diferentes aspectos de la edificación, como puede
ser el caso de la climatización, seguridad, instalaciones
electromecánicas etc; que son ensambladas mediante un controlador
u ordenador de nivel superior. Mientras, en las viviendas se
utilizaban pequeños productos que los propios fabricantes de
material eléctrico han incluido en sus catálogos como elementos de
gama alta.
7.3.2. Estado Actual
Los estudios iniciales que se realizaron para este sector, crearon
unas expectativas muy importantes de crecimiento del mismo, dado
el potencial de la domótica en lo que se refiere al ahorro energético,
confort y seguridad. Sin embargo, este mercado no ha venido
colmando estas expectativas por diversos motivos, entre ellos la
propia situación por la que pasó el sector de la construcción.
A pesar de ello, esta disciplina ha seguido una evolución
prácticamente constante, aunque lenta. Prueba de ello son, entre
otros muchos, los siguientes aspectos:
•
Se han creado nuevas empresas que operan de forma
exclusiva en el sector.
•
El mercado se ha regulado de forma automática,
desapareciendo aquellos productos que no cumplían con las
expectativas y necesidades de los usuarios.
•
Los costes de algunos productos del mercado de nuevo diseño
se han reducido con respecto a las primeras iniciativas. El
desarrollo de este mercado y el conocimiento de las
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necesidades reales de los usuarios debe permitir el rediseño de
productos optimizando el coste.
•
Desde las primeras promociones inmobiliarias, que incluían
un buen número de sistemas y aplicaciones con cierto grado
de dificultad de uso, se han llevado a cabo nuevas
promociones, en todo el territorio nacional, con un
equipamiento más reducido, de mejores prestaciones y con
menor dificultad de uso.
•
A lo largo de estos últimos años se han venido realizando
numerosas conferencias, seminarios, foros y certámenes
destinados a difundir la domótica.
•
Aparecen en prensa, tanto generalista como especializada, así
como en Internet diversos artículos que ya no utilizan el tono
poco afortunado de las primeras reseñas en las que se
asociaba el concepto de domótica a imágenes futuristas de
casas, fuera de los límites razonables actuales.
El grado de desarrollo actual de la Domótica en España y el
mundo, es considerable sobre todo si se tiene en cuenta su reciente
historia. Es posible destacar hoy la existencia de una treintena de
sistemas domóticos y de un buen número de productos con
prestaciones domóticas para el hogar que evidencian la evolución
seguida por este mercado. Aunque no parece un número muy
elevado de sistemas, se estima como muy significativo su novedad.
La oferta actual se caracteriza por ser suficientemente atractiva y por
adaptarse a cualquier tipología de edificio.
7.3.3. Niveles Físicos
Una clasificación muy característica de los sistemas de gestión
técnica para la edificación (SGTE), está basada en el medio de
transmisión (nivel físico) utilizado entre los elementos que
conforman el sistema, independiente del lenguaje o protocolo que
estén utilizando. En la tabla 7.1 podemos ver los tipos de medios
empleados, con alguna de sus características, requerimientos y usos,
que comentaremos de forma individual a continuación.
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TABLA 7.1. Nivel físico de transporte de información
Tipo
Usabilidad
Características y
requerimientos
Transmisión con cable
Muy fácil, muy extendido,
Permiten crear grandes redes
Cableado dedicado
económico.
de equipos.
Proviene de usos
Par trenzado
Gran seguridad de transmisión.
industriales.
Utilizado en el envío de
Inmune a interferencias pero
Cable coaxial
señales de video. Bastante
muy rígido para instalación.
implantado
Poca seguridad y velocidad.
No necesita instalación
Red eléctrica instalada
Ventaja de aprovechar
adicional de cableado.
instalación eléctrica instalada.
Se utiliza para transmitir gran
Fibra óptica
Gran capacidad
cantidad de información.
Transmisión sin cable por radiofrecuencia
Es un estándar. Velocidad de
Bluetooth. V1 y 2.
Bastante extendido
transmisión media y corto
alcance.
Es un estándar, admiten
IEEE 802.11b
Bastante extendido
velocidades altas de
transmisión.
Altísimas velocidades de
IEEE 802.11g
Poco extendido
transmisión en frecuencia
estándar.
Es un estándar, velocidades de
transmisión bajas, pensado
IEEE 802.15.4
Poco extendido
para dispositivos de gestión de
edificios.
Es un estándar, para redes
IEEE 802.16 a, b, c
Poca implantación
inalámbricas metropolitanas y
redes entre edificios.
7.3.3.1. Transmisión con cable
La transmisión con cable usa los siguientes medios.
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7.3.3.1.1. Líneas de distribución de energía eléctrica
Si bien no es el medio más adecuado para la transmisión de
datos, sí es una alternativa a tener en cuenta para las
comunicaciones domésticas, dado el bajo coste que implica su uso al
tratarse de una instalación existente.
Para aquellos casos en los que las necesidades del sistema no
impongan requerimientos muy exigentes en cuanto a la velocidad de
transmisión, la línea de distribución de energía eléctrica puede ser
suficiente como soporte de dicha transmisión. Los rangos de
frecuencia reservados son:
•
Rango de 3 a 95 kHz: suministradores de energía y sus
empresas concesionarias.
•
Rango de 95 kHz a 148,5 kHz: disponible para aplicaciones
generales. Este rango se encuentra dividido en tres bandas:
•
o
banda 1: 95 kHz a 125 kHz, sin protocolo de acceso.
o
banda 2: 125 kHz a 140 kHz, con protocolo de acceso.
o
banda 3: 140 kHz a 148,5 kHz, sin protocolo de acceso.
Por encima de 148,5 kHz: rango prohibido.
El voltaje de salida del transmisor está regulado como sigue
(comparado con una red de alimentación estándar):
•
116 dB.µV para uso general.
•
134 dB.µV para aplicaciones especializadas (por ejemplo, en
un entorno industrial).
7.3.3.1.2. Cable Coaxial
El cable coaxial fue el primer cable empleado, aparte de cable
eléctrico convencional en la transmisión de información entre
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dispositivos y existen diferentes tipos según su uso y utilización. En
la tabla 7.2 se peuden ver los diferentes tipos y su utilización más
común.
TABLA 7.2. Tipos de cable coaxial
Tipo
Utilización
RG - 8 ; RG - 11 ; RG-58
Se usan en redes de datos tipo Ethernet
RG – 75
Principalmente en televisión
El cable coaxial tenía una gran utilidad en sus inicios por su
propiedad idónea de transmisión de voz, audio y video.
Los factores a tener en cuenta a la hora de elegir un cable coaxial
son su ancho de banda, su resistencia o impedancia característica, su
capacidad y su velocidad de propagación. El ancho de banda del
cable coaxial está entre los 500 MHz, esto hace que el cable coaxial
sea ideal para transmisión de televisión por cable por múltiples
canales. La resistencia o la impedancia característica depende del
grosor del conductor central o malla; si varía éste, también varía la
impedancia característica.
7.3.3.1.3. Cable de par trenzado
El cable de par trenzado es de los más antiguos en el mercado y
en algunos tipos de aplicaciones es el más común. Consiste en dos
alambres de cobre o a veces de aluminio, aislados con un grosor de 1
mm2 aproximado. Los alambres se trenzan con el propósito de
reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos. Los
pares trenzados se agrupan bajo una cubierta común de PVC
(Policloruro de Vinilo) en cables multipares de pares trenzados (de 2,
4, 8, hasta 300 pares).
Un ejemplo de par trenzado es el sistema de telefonía, ya que la
mayoría de aparatos se conectan a la central telefónica por medio de
un par trenzado. Actualmente, se han convertido en un estándar en
el ámbito de las redes LAN como medio de transmisión en las redes
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de acceso a usuarios (típicamente cables de 2 ó 4 pares trenzados). A
pesar que las propiedades de transmisión de cables de par trenzado
son inferiores, y en especial la sensibilidad ante perturbaciones
extremas, a las del cable coaxial, su gran adopción se debe al costo,
su flexibilidad y facilidad de instalación, así como las mejoras
tecnológicas constantes introducidas en enlaces de mayor velocidad,
longitud, etc.
El cable par trenzado más simple y empleado no tiene ningún
tipo de pantalla adicional y tiene una impedancia característica de
100 Ohmios. El conector más frecuente con el UTP es el RJ45,
aunque también puede usarse otro (RJ11, DB25, DB11, etc.),
dependiendo del adaptador de red.
El par trenzado hasta ahora ha sido mejor aceptado, por su costo,
accesibilidad y fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos,
aislados con plástico PVC han demostrado un buen desempeño en
las aplicaciones de hoy, sin embargo, a altas velocidades puede
resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio
ambiente.
El cable UTP es el más utilizado en telefonía por lo que
realizaremos un estudio más a fondo de este tipo de cable. Las
categorías del cable UTP son 8, y dependen de cómo actúan en
atenuación, capacidad e impedancia, y las podemos ver en la tabla
7.3.
TABLA 7.3. Categorías de cable de par trenzado
Categoría
Uso
Ancho de banda y velocidad
1y2
3
Velocidades hasta 4 Mbps
16 MHz y hasta 16 Mbps
5
Redes de telefonía
Redes de ordenadores
Redes ordenadores en anillo
tipo Token Ring
Redes de ordenadores
5e
Igual que 5 mejorada
6
7
No es un estándar
No esta establecido aún
4
20 MHz y 20 Mbps
100 MHz y 100 Mbps
Buen comportamiento ante atenuaciones
e interferencias
250 MHz
600 MHz
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El cable coaxial es más inmune a las interferencias o al ruido que
el par trenzado, pero es mucho más rígido que el par trenzado, por lo
que al realizar las conexiones entre redes la labor será más difícil.
La velocidad de transmisión que se puede alcanzar con el cable
coaxial llega sólo hasta 10 Mbps, en cambio con el par trenzado se
consiguen 100 Mbps.
7.3.3.1.4. Cable de fibra óptica
En la última década la fibra óptica ha pasado a ser una de las
tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de
transmisión. Los logros con este material fueron más que
satisfactorios, desde lograr una mayor velocidad y disminuir casi en
su totalidad ruidos e interferencias, hasta multiplicar las formas de
envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.
La fibra óptica está compuesta por filamentos de vidrio de alta
pureza muy compactos. El grosor de una fibra es como la de un
cabello humano aproximadamente. Fabricadas a alta temperatura
con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por
medio de computadoras, para permitir que el índice de refracción de
su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite
las desviaciones.
Como características de la fibra podemos destacar que son
compactas, ligeras, con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de
transmisión y un alto grado de fiabilidad ya que son inmunes a las
interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia. Las fibras
ópticas no conducen señales eléctricas, conducen rayos luminosos,
por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún
componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas
de alta tensión.
En comparación con el sistema convencional de cables de cobre,
donde la atenuación de sus señales es de tal magnitud que requieren
de repetidores cada dos kilómetros para regenerar la transmisión, en
el sistema de fibra óptica se pueden instalar tramos de hasta 70 km
sin que haya necesidad de recurrir a repetidores, lo que también hace
más económico y de fácil mantenimiento este material.
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Con un cable de seis fibras se puede transportar la señal de más
de cinco mil canales o líneas principales, mientras que se requiere de
10.000 pares de cable de cobre convencional para brindar servicio a
ese mismo número de usuarios, con la desventaja que este último
medio ocupa un gran espacio en los canales y requiere de grandes
volúmenes de material, lo que también eleva los costes.
Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de
transmisión debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el
tiempo se ha introducido en un amplio rango de aplicaciones además
de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de
televisión por cable y transmisión de información de imágenes
astronómicas de alta resolución entre otros.
7.3.3.2. Transmisión sin cable
La transmisión sin cable se realiza de dos formas: radiofrecuencia
e infrarrojos.
7.3.3.2.1. Radiofrecuencia
La introducción de las radiofrecuencias como soporte de
transmisión en la vivienda, ha venido precedida por la proliferación
de los teléfonos inalámbricos y sencillos telemandos.
Este medio de transmisión puede parecer, en principio, idóneo
para el control a distancia de los sistemas domóticos, dada la gran
flexibilidad que supone su uso. Sin embargo resulta particularmente
sensible a las perturbaciones electromagnéticas producidas, tanto
por los medios de transmisión, como por los equipos domésticos. No
obstante no cabe ninguna duda que las tecnologías inalámbricas en
radiofrecuencia son las que mas se van a desarrollar en los próximos
años.
En estos momentos se puede distinguir Bluetooth, IEEE 802.11b
y g (WiFi), IEEE 802.15.4 (Zigbee).
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7.3.3.2.1.1. Bluetooth
Aunque la idea y tecnología fue desarrollada inicialmente por
ingenieros suecos de la empresa Ericsson ("diente azul" fue un
vikingo sueco que presumiblemente pisó tierra norteamericana unos
cuantos siglos antes que Cristóbal Colón), realmente se empezó a
conocer como resultado de la unión de esfuerzos en 1999 de 9
importantes compañías del sector de la información y las
telecomunicaciones: 3Com (Palm), Ericsson, Intel, IBM, Lucent,
Microsoft, Motorola, Nokia y Toshiba. Hoy por hoy existen cerca de
1400 fabricantes de todo el mundo y de diferentes áreas de negocio
que han adoptado este estándar para alguno de sus productos.
Bluetooth es un enlace radio de corto alcance que aparece
asociado a las Redes de Área Personal Inalámbricas, o sus siglas en
inglés WPAN (Wireless Personal Area Network). Este concepto hace
referencia a una red sin cables que se extiende a un espacio de
funcionamiento personal o POS (Personal Operating Space) con un
radio de hasta 10 metros.
Las WPAN constituyen un esquema de red de bajo coste que
permite conectar entre sí equipos informáticos y de comunicación
portátil y móvil, como ordenadores, PDA, impresoras, ratones,
micrófonos, auriculares, lectores de código de barras, sensores,
displays, "buscas", teléfonos móviles y otros dispositivos de
electrónica de consumo. El objetivo es que todos estos equipos se
puedan comunicar e interoperar entre sí sin interferencias.
Desde su nacimiento el Bluetooth se concibió como un sustituto
del RS-232 o del puerto IrDA ya que mejora las prestaciones de estos
porque evita el uso de cables, aumenta la velocidad binaria y aporta
movilidad dentro de un rango de hasta 10 metros (o 100 metros
dependiendo de la versión y/o país).
El rango de frecuencias en que se mueve Bluetooth (2,402 GHz a
2,480 GHz) está dentro de una banda libre que se puede usar para
aplicaciones ICM (Industrial, Científica y Médica) que no necesitan
licencia. La primera versión de Bluetooth, la que implementan los
circuitos disponibles actualmente o que lo harán en breve, puede
transferir datos de forma asimétrica a 721 Kbps y simétricamente a
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432 Kbps. Se puede transmitir voz, datos e incluso vídeo. Para
transmitir voz son necesarios tres canales de 64 Kbps, para
transmitir vídeo es necesario comprimirlo en formato MPEG-4 y
usar 340 Kbps para conseguir refrescar 15 veces por segundo una
pantalla VGA de 320x240 puntos. Están previstas dos potencias de
emisión en función de la distancia que se desea cubrir, 10 metros con
1 miliwatio y 100 metros con 100 miliwatios.
Reseñar que en algunos países no se puede usar toda esa banda
(destacan Japón, Francia y España) y que, en otros países, no está
permitido tener los niveles de potencia que permiten llegar a tener
coberturas de 100 metros. Además, lo que iba a ser una transmisión
multipunto (entre varios dispositivos al mismo tiempo), de
momento, sólo admitirá conexiones punto-a-punto entre dos
equipos. Ya hay fabricantes, que pertenecen al Bluetooth SIG
(Special Interest Group), como Toshiba, que han desarrollado
tecnologías que rebasan con creces las prestaciones del Bluetooth
inicial. Incluso llevan meses pensando nuevos modelos de uso, con
cambios importantes en el núcleo de esta tecnología, que amplíen el
abanico de aplicaciones susceptibles de usarla.
Desde el punto de vista de la Domótica e Inmótica, el Bluetooth
proporcionará el acceso inalámbrico, por ejemplo; a los menús de la
centralita de alarma, las pasarelas residenciales o similares desde el
teléfono móvil o la agenda de mano PDA. Gracias a sus prestaciones
también podremos ver como aparecen webcams con interface
Bluetooth, evitando así la instalación de nuevos cables por la
vivienda.
A medio plazo, cuando el coste de los chips Bluetooth alcance el
objetivo de 5 dolares, muchos dispositivos y equipos de las viviendas
podrán usar el Bluetooth sin apenas incrementar su precio final.
Destacan: teclados y ratones de PC, hornos microondas, termostatos
de pared, pequeños televisores y equipos de música, mandos a
distancia multidispositivo, auriculares inalámbricos ya sean para el
PC, como para ver la tele o mantener una conversación telefónica
usando el teléfono fijo como base.
Es de esperar que el Bluetooth se use en dispositivos donde exista
un mínimo de recursos de procesador, memoria y cuyos datos
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almacenados sean de cierto tamaño o envergadura. Por ejemplo, un
sensor de intrusión vía radio sólo necesita transmitir de 5 a 10
octetos de información hacia la centralita de seguridad cuando se
dispara una alarma. Ahora mismo, estos dispositivos usan pequeños
transceptores de radio FSK de coste realmente bajo (tecnología muy
madura) y que con 2400 bps proporcionan suficiente velocidad
binaria para transmitir esas alarmas. Entonces, ¿tiene sentido usar
chips Bluetooth que pueden llegar a transmitir más de 700 Kbps,
cuando sólo necesitamos 2400 bps y muy de vez en cuando? Parece
que no, más cuando la diferencia de costes de ambas opciones es
sustancial.
Resumiendo, Bluetooth es una opción interesante para
intercambio de datos entre teléfonos móviles, agendas, pasarelas
residenciales, centralitas de seguridad/domótica, ordenadores,
webcams, equipos de HiFi o reproductores MP3, mandos a distancia
universales, etc.
Llegado este punto hay que añadir que, gracias a la arquitectura
de sistema seguida por Bluetooth, es viable diseñar soluciones de
este tipo sobre conexiones basadas en infrarrojo. Esto es posible
gracias al uso por parte de la tecnología Bluetooth del protocolo de
nivel de sesión IrOBEX (Infrared Data Association, IrDA Object
Exchange Protocol). Este es el punto de intersección que hace que
una aplicación funcione sobre tecnología radio o sobre tecnología
infrarroja.
La implantación de este tipo de tecnología quiere suponer un
avance en la convergencia de dispositivos; un ejemplo: sería posible
confirmar una reserva de un vuelo y obtener la tarjeta de embarque,
simplemente, con entrar en el recinto del aeropuerto. Si tenemos
encendido el móvil, éste se comunicaría con el ordenador del
aeropuerto, daría nuestra identificación y confirmaría la plaza, dato
que se transmitiría a nuestro teléfono móvil y serviría para realizar el
embarque, sin necesidad de tener que hacer ninguna cola ni sacar
ningún papel. Como casi siempre estos son más predicciones que
realidades, pero ya comienzan a aparecer algunos dispositivos que
incluyen facilidades basadas en Bluetooth para conexiones
inalámbricas en entornos de trabajo, como conexiones a periféricos,
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e incluso implantación de redes, pero sus elevados precios están
ralentizando su entrada en el mercado.
7.3.3.2.1.2. IEEE 802.11b (WiFi)
La norma del IEEE (Institute of Electrical and Electronic
Engineers) 802.11 representa el primer estándar (aparece en 1990)
para productos WLAN de una organización independiente
reconocida a nivel internacional, que además ha definido las
principales normas en redes LAN cableadas. La definición de este
estándar supone un hito importante en el desarrollo de esta
tecnología, puesto que los usuarios pueden contar con una gama
mayor de productos compatibles.
Este estándar no especifica una tecnología o implementación
concretas, sino simplemente el nivel físico y el subnivel de control de
acceso al medio (MAC), siguiendo la arquitectura de sistemas
abiertos OSI/ISO.
Actualmente la versión más conocida es la 802.11b que
proporciona 11 Mbps de ancho de banda. La mayoría de los
productos del mercado 802 son de esta versión y se conoce con el
nombre comercial de WiFi (Wireless Fidelity). Diversas empresas ya
están trabajando en el desarrollo de la versión 802.11a capaz de
llegar a los 54 Mbps, aunque en otras frecuencias
El nivel físico en cualquier red define la modulación y
características de la señal para la transmisión de datos. La norma
especifica las dos posibilidades para la transmisión en
radiofrecuencia comentadas anteriormente, Frequency Hopping
Spread Spectrum (FHSS) y Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS).
Ambas arquitecturas están definidas para operar en la banda 2.4
GHz, ocupando típicamente 83 MHz. Para DSSS se utiliza una
modulación DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) o DQPSK
(Differential Quadrature Phase Shift Keying); para FHSS se utiliza
FSK (Frequency Shift Keying) Gaussiana de 2 ó 4 niveles.
La potencia máxima radiada está limitada a 10 mW por cada
megahertzio en Europa. FHSS está definido para tasas de bit de
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hasta 1 Mbps, mientras que DCSS puede llegar hasta 11 Mbps, con
distancias del orden de centenares de metros.
La norma 802.11 no ha desarrollado en profundidad la
transmisión sobre infrarrojo y sólo menciona las características
principales de la misma: transmisión infrarroja difusa; el receptor y
el transmisor no tienen que estar dirigidos uno contra el otro y no
necesitan una línea de vista (line-of-sight) limpia; rango de unos 10
metros (solo en edificios); 1 y 2 Mbps de transmisión; 16-PPM (Pulse
Positioning Modulation) y 4-PPM; 850 a 950 nanómetros de rango
(frente al 850 a 900 nm que establece IrDA); potencia de pico de 2W.
Del nivel de acceso al medio MAC solo diremos que define un
protocolo CSMA/CD, que evita colisiones monitorizando el nivel de
señal en la red.
El estándar incluye una característica adicional que permite
aumentar la seguridad frente a escuchas no autorizadas: Esta técnica
es conocida como WEP (Wired Equivalent Privacy Algorithm), basado
en proteger los datos transmitidos vía radio, principalmente DSSS,
usando una encriptación con 64 y hasta 128 bits.
Pero las WLAN basadas en IEEE 802.11 no son perfectas, ya que
presentan algunos problemas como la dificultad que entraña su
gestión, o las interferencias creadas por aparatos como los hornos
microondas; sin embargo las últimas versiones del estándar
solucionan estos problemas, y la mayoría de las soluciones móviles
de entorno local se basarán en esta tecnología por su sencillez, su
capacidad y su reducido coste.
El término WiFi (Wireless Fidelity) es el nombre comercial del
802.11b y el logo con que ya se están vendiendo dispositivos que
usan esta tecnología. La WECA es la asociación encargada de vigilar
y certificar que los productos WiFi cumplen todas las normas y que,
por lo tanto, son compatibles con los dispositivos comercializados
hasta la fecha.
La tecnología 802.11b o WiFi es el instrumento ideal para crear
redes de área local en las viviendas o SOHOs cuando es imposible
instalar nuevos cables o se necesita movilidad total dentro de estos
entornos. Más en detalle, permite navegar por Internet con un
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portátil o una tableta electrónica (webpad) desde cualquier punto de
la casa (incluido el jardín) aportando la ubicuidad necesaria en
muchas aplicaciones diarias de la vivienda.
Las ventajas que se pueden notar para este nivel físico en el caso
de un edificio, es la ausencia de cableado para crear una red de
datos, dentro de las limitaciones del sistema. Como inconvenientes
aportaremos dos fundamentales, una es la seguridad y otro es el
coste de los dispositivos que incorporaran WiFi.
Por último hay que comentar que están apareciendo Pasarelas
Residenciales y routers ADSL que traen incorporado el punto de
acceso 802.11 evitando así tener que asumir ese coste por otro lado.
Estos equipos proporcionan acceso a Internet simultáneo para varios
dispositivos, actúan como cortafuegos, impidiendo el acceso de
terceros a las redes de la vivienda, como servidores proxy y routers,
resolviendo el routing externo/interno de las tramas Ethernet.
Además, también suelen traer instalado el interface Ethernet 10/100
para cableado estructurado.
7.3.3.2.1.3. IEEE 802.11g
Recientemente, el IEEE ha dado su aprobación al nuevo estándar
de redes locales inalámbricas 802.11g; sin entrar en demasiadas
profundidades técnicas sobre éste, que ya han sido descritas
anteriormente, diremos que la particularidad más importante es la
altísima velocidad de 54 Mbps sobre la frecuencia comercial y
gratuita de 2,4 GHz, al igual que lo hacia el 801.11b.
7.3.3.2.1.4. IEEE 802.15.4 (ZigBee)
ZigBee es una alianza, sin ánimo de lucro, de 25 empresas, la
mayoría de ellas fabricantes de semiconductores, con el objetivo de
auspiciar el desarrollo e implantación de una tecnología inalámbrica
de bajo coste.
Destacan empresas como Invensys, Mitsubishi, Philips y
Motorola que trabajan para crear un sistema estándar de
comunicaciones, vía radio y bidireccional, para usarlo dentro de
dispositivos de domótica, automatización de edificios (inmótica),
20
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
control industrial, periféricos de PC y sensores médicos. Los
miembros de esta alianza justifican el desarrollo de este estándar
para cubrir el vacío que se produce por debajo del Bluetooth.
ZigBee, conocido con otros nombres como "HomeRF Lite", es una
tecnología inalámbrica de baja velocidad y bajo consumo, con
velocidades comprendidas entre 20 kB/s y 250 kB/s y rangos de 10 m
a 75 m. Puede usar las bandas libres ISM de 2,4 GHz, 868 MHz
(Europa) y 915 MHz (EEUU). Una red ZigBee puede estar formada
por hasta 255 nodos los cuales tienen la mayor parte del tiempo el
transceiver ZigBee dormido con objeto de consumir menos que otras
tecnologías inalámbricas. El objetivo es que un sensor equipado con
un transceiver ZigBee pueda ser alimentado con dos pilas AA
durante al menos 6 meses y hasta 2 años. Como comparativa la
tecnología Bluetooth es capaz de llegar a 1 MB/s en distancias de
hasta 10 m operando en la misma banda de 2,4 GHz, sólo puede
tener 8 nodos por celda y está diseñado para mantener sesiones de
voz de forma continuada.
Los módulos ZigBee serán los transmisores inalámbricos más
baratos jamás producidos de forma masiva. Con un coste estimado
alrededor de los 2 euros dispondrán de una antena integrada, control
de frecuencia y una pequeña batería.
7.3.3.2.1.5. IEEE 802.16x
Los estándares inalámbricos citados anteriormente están
pensados para prever redes de comunicaciones dentro de los
edificios. Pero tambien cabe pensar en crear redes inalámbricas de
datos dentro de áreas metropolitanas, para servicios de diferentes
usuarios, o para compartir servicios entre varios edificios. Este
estándar es el denominado 802.16 que tiene varias versiones a, b, c
para diferentes velocidades y trabajando a diferentes frecuencias.
Este estándar conocido como WirelessMAN, es una alternativa
eficaz a las redes de banda ancha convencionales, construidas con
fibra óptica pero con la ventaja de que no emplea hilos. Sus
frecuencias oscilan entre los 2-11 GHz para la versión 801.16a y los
10-66 GHz para la versión 802.16c.
21
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
En la figura 7.1 se puede ver una comparativa de los diferentes
medios físicos inalámbricos estudiados, viendo sus rangos de
velocidad y de alcance.
Corto - Alcance - Largo
Texto
Grafico
Hifi-Audio
802.16 a
Video
Video
digital
802.16 c
802.11 b
802.11 a
Video
multicanal
WMAN
LAN
802.11 g
Bluetooth 2
PAN
Zigbee
Bluetooth 1
Baja
Alta
Rango de datos (velocidad)
FIGURA 7.1. Rango de trabajo de los niveles físicos inalámbricos.
7.3.3.2.1.6. Infrarrojos
No se ha incluido este medio dentro de nivel físico en la tabla y
sólo hacemos una breve reseña, dado que son utilizados
habitualmente en mandos a distancia para pequeños dispositivos en
los edificios. Estan cayendo en desuso debido al abaratamiento de
las tecnologías inalámbricas por radiofrecuencia expuestas con
anterioridad.
La comunicación se realiza entre un diodo emisor que emite una
luz en la banda de IR, sobre la que se superpone una señal,
convenientemente modulada con la información de control, y un
fotodiodo receptor cuya misión consiste en extraer de la señal
recibida la información de control.
Al tratarse de un medio de transmisión óptico, son inmunes a las
radiaciones electromagnéticas producidas por los equipos
domésticos o por los demás medios de transmisión (coaxial, par
trenzado, corrientes portadoras, etc.). Sin embargo, habrá que tomar
precauciones en los siguientes casos:
22
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
•
Las interferencias electromagnéticas sólo afectarán a los
extremos del medio IR, es decir, a partir de los dispositivos
opto electrónicos (diodo emisor y fotodiodo receptor).
•
Es necesario tener en cuenta otras posibles fuentes de IR. Hoy
en día existen diferentes dispositivos de iluminación que
emiten cierta radiación IR.
7.4. ESTÁNDARES MUNDIALES EN DOMÓTICA E
INMÓTICA
7.4.1. KNX-EIB
La asociación Konnex nace como la iniciativa de tres
organizaciones, que ya llevaban años en el mercado europeo de la
gestión técnica de las instalaciones en viviendas y edificios, aunque
con tecnologías bien diferentes, así como objetivos y ámbitos de
actuación complementarios. Estas asociaciones son:
•
EIBA (European Installation Bus Association), representante
del sistema EIB.
•
BCI (BatiBUS Club International), representante del sistema
Batibus.
•
EHSA (European Home System Association), representantes de
la tecnología EHS.
Su objetivo general es crear un único estándar europeo para la
automatización de las viviendas y oficinas, y de manera concreta los
aspectos clave de la “convergencia” son:
•
Crear un único estándar para la domótica e Inmótica que
cubra todas las necesidades y requisitos de las instalaciones
profesionales y residenciales de ámbito europeo.
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
23
•
Aumentar la presencia de estos buses domóticos en áreas
como la climatización o HVAC.
•
Mejorar las prestaciones de los diversos medios físicos de
comunicación. sobretodo en la tecnología de radiofrecuencia.
•
Introducir nuevos modos de funcionamiento que permitan
aplicar una filosofía Plug&Play a muchos de dispositivos
típicos de una vivienda.
•
Contactar con empresas proveedoras de servicios, como las de
telecomunicaciones y las eléctricas con el objeto de potenciar
las instalaciones de telegestión técnica de las viviendas o
domótica.
En resumen, se trata de que, partiendo de los sistemas EIB
(European Instalation Bus), EHS (European Home System) y
BatiBUS, crear un único estándar europeo que sea capaz de competir
en calidad, prestaciones y precios con otros sistemas
norteamericanos como el LonWorks o CEBus, y finalmente con el
estándar americano de convergencia SCP.
Actualmente la asociación Konnex está terminando las
especificaciones del nuevo estándar (versión 1.0) el cual será
compatible con los productos EIB instalados. Se puede afirmar que
el nuevo estándar tendrá lo mejor del EIB, del EHS y del Batibus y
que aumentará considerablemente la oferta de productos para el
mercado residencial el cual ha sido, hasta la fecha, la asignatura
pendiente de este tipo de tecnologías.
La versión 1.0 contempla tres modos de funcionamiento:
•
S.mode (System mode): La configuración de Sistema usa la
misma filosofía que el EIB actual, esto es, los diversos
dispositivos o nodos de la nueva instalación son instalados y
configurados por profesionales con ayuda de la aplicación
software especialmente diseñada para este propósito.
•
E.mode (Easy mode): En la configuración sencilla los
dispositivos son programados en fábrica para realizar una
24
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
función concreta. Aún así deben ser configurados algunos
detalles en la instalación, ya sea con el uso de un controlador
central (como una pasarela residencial o similar) o mediante
unos microinterruptores alojados en el mismo dispositivo
(similar a muchos dispositivos X-10 que hay en el mercado).
•
A.mode (Automatic mode): En la configuración automática,
con una filosofía Plug&Play, ni el instalador ni el usuario final
tienen que configurar el dispositivo. Este modo está
especialmente indicado para ser usado en electrodomésticos,
equipos de entretenimiento (consolas, set-top boxes, HiFi, etc.)
y proveedores de servicios.
Respecto al nivel físico el nuevo estándar podrá funcionar sobre:
•
Par trenzado (TP1): aprovechando la norma EIB equivalente.
•
Par trenzado
equivalente.
•
Ondas Portadoras (PL100): aprovechando la norma EIB
equivalente.
•
Ondas Portadoras (PL132): aprovechando la norma EHS
equivalente.
•
Ethernet: aprovechando la norma EIB.net.
•
Radiofrecuencia: aprovechando la norma EIB.RF
(TP0):
aprovechando
la
norma
Batibus
Una vez expuesto las particularidades que presenta el estándar
KNX y dada la lenta evolución en cuanto a implantación se refiere,
resulta algo prematuro avanzar en la formación en este sentido dado
que se está en los primeros pasos del estándar en cuanto a
implantación.
Asimismo hemos de decir que salvo EIB, que si parece avanzar en
la integración con KNX, en cuanto a productos compatibles y
software con la aparición recientemente de la nueva versión ETS3.
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
25
Los otros dos asociados al menos a nivel del mercado español, no
parecen avanzar a la misma velocidad.
En las siguientes ilustraciones se pone de manifiesto, la
formación, el crecimiento horizontal y vertical así como el amplio
rango de funcionalidades que se pueden conseguir con la nueva
asociación KNX con el empleo de productos de sus 3 miembros.
Con las consideraciones hechas anteriormente se va a estudiar en
el siguiente apartado aspectos en más profundidad del sistema EIB.
7.4.1.1. Generalidades del sistema EIB
El estándar EIB cuyas siglas responden a las de (European
Instalation Bus), nace en Europa a principios de los años 90 para
cubrir las necesidades del mercado electrotécnico en lo referente a su
utilización en viviendas y edificios.
Los objetivos y áreas de gestión del sistema EIB son el confort, la
seguridad, el ahorro energético, las comunicaciones y control de las
instalaciones en la edificación. Para ello se reúnen en una asociación
denominada EIBA (European Installation Bus Asociation) los
principales fabricantes de material eléctrico europeos (originalmente
alemanes), como Siemens, Jung, Merten, Gira, etc . Hoy en día el
número de fabricantes y empresas asociados supera con creces el
centenar, y aún sigue creciendo. En los principales países europeos
existe una delegación de la EIBA.
Algunos de los objetivos de esta asociación son:
•
Promoción, marketing y mantenimiento de la marca EIB.
•
Establecer contactos con las diferentes asociaciones EIBA
nacionales
•
Encargarse del control de calidad del sistema EIB, así como
preparación de la normativa.
26
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
•
Determinación de los ensayos para la homologación de los
productos, incluido el Software ETS de programación del
sistema.
Las diferentes asociaciones europeas realizan misiones similares
a las de la EIBA, pera más centrado en su área de influencia, eso sí,
siempre en coordinación con la sede central que se encuentra en
Bruselas.
En la siguiente tabla podemos ver algunos aspectos comparativos
de una instalación eléctrica convencional, comparándola con una
instalación realizada con EIB.
TABLA 7.4. Aspectos comparativos de una instalación eléctrica
Instalación eléctrica convencional
Existe un cableado punto a punto, que da
lugar a gran cantidad de cables
Suele existir un control central de las
instalaciones
Los mecanismos no son “inteligentes” y
solo realizan una misión
Los mecanismos interoperan en función
del cableado
Instalación con el sistema EIB
Existe una línea de bus, por lo que se
reduce enormemente el cableado
Sistema totalmente descentralizado
Los mecanismos son “inteligentes”, y
pueden realizar varias funciones
Interoperatividad abierta y flexible,
además de ampliable
7.4.1.2. Topología y tecnología en EIB
Se entiende por topología de un sistema domótico, la estructura
en que los diferentes elementos que forman dicho sistema, se deben
de conectar o unir entre sí. No se debe de confundir el concepto
topología con el de arquitectura del sistema. En cuanto a la topología
del sistema EIB la podemos clasificar en:
•
En línea, (Fig 7.2).
•
En estrella, (Fig. 7.3).
•
En árbol, (Fig. 7.4)
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
FIGURA 7.2. Topología en Línea.
FIGURA 7.3. Topología en Estrella.
FIGURA 7.4. Topología en Árbol.
27
28
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
No está permitida la topología en anillo, (Fig. 7.5).
GRÁFICA 7.5. Topología en Anillo.
Esta referencia topológica vista anteriormente, se refiere al EIB
en su forma mas genérica, pero sin abandonar este concepto se han
de realizar algunas definiciones de la forma en que se distribuyen los
diferentes elementos EIB.
Línea: Se denomina línea, la mínima estructura que pueden
adoptar los elementos en el sistema EIB. Se sobreentiende que
dentro de una línea se admiten las diferentes topologías descritas
anteriormente. El número máximo de elementos EIB que se pueden
conectar en una línea es de 64 elementos, no obstante con el empleo
de repetidores o amplificadores de línea con un máximo de 3 se
pueden llegar a conectar 256 elementos, en bloque de 64 elementos
como máximo después de cada repetidor, tal como podemos ver en
la ilustración.
Correspondiendo las siguientes abreviaturas a los siguientes
términos:
•
AL: Acoplador de línea
•
APT: Aparato Bus
•
FA/Bobina: Fuente de alimentación con bobina
•
RL: Repetidor o amplificador de línea
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
29
Como se puede observar en la figura 7.6 el número de líneas que
admite el sistema EIB, que es de 15. En el caso de sólo existir una
línea en el sistema, esta linea recibe en ocasiones el nombre de linea
principal.
FIGURA 7.6. Topología de líneas.
Área o Zona: en un rango estructural superior se encuentra el
área o la zona que, cada una de ellas puede englobar 15 líneas.
Asimismo el número de áreas posible es asimismo de 15 y se
estructura de igual manera a como se hace en el caso de las lineas,
pero en este caso se trata de áreas.
FIGURA 7.7. Capacidad de elementos en EIB.
30
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
Un resumen de las posibilidades en cuanto a elementos posibles a
conectar en el sistema EIB puede verse reflejado en la ilustración
anterior.
Como se ha dicho anteriormente el sistema EIB lo componen una
serie de elementos con una arquitectura descentralizada o
distribuida según se interprete, dada las características de utilización
de los aparatos. La topología interna del sistema también se definió y
jerárquicamente va desde el propio componente, la línea y
finalmente la zona o área.
Se trata en este apartado de ver algunas de las particularidades
tecnológicas que presenta dicho sistema en lo que afecta al
conexionado. En la siguiente tabla se reflejan algunas características
de distancias que se deben de respetar en las líneas que componen
los elementos.
TABLA 7.5. Distancias admisibles para EIB
Longitudes Máximas
Entre la fuente de alimentación y un aparato bus
Entre dos aparatos bus
La longitud de una línea
Mínima distancia entre dos fuentes de alimentación de una misma línea
metros
350 m
700 m
1000 m
200 m
La mínima instalación que se puede hacer con EIB, ya conlleva la
conexión de una fuente de alimentación, más filtro (en el caso de que
ésta no lo lleve incorporado). Las características que presenta la
fuente de alimentación son:
Se conecta a la red de corriente alterna 230 V, 50/60 Hz y
proporciona una tensión eléctrica de 28 voltios de corriente continua
al bus. Dispone además internamente de un buffer de alimentación
de al menos 100 ms, para mantener la misma en caso de microcortes
en la red eléctrica de suministro.
El filtro se coloca después de la fuente de alimentación caso de
que éste no la incorpore y tiene la misión de impedir que los
telegramas que se envíen a través del bus entre los diferentes
elementos que componen la instalación penetren en la fuente. Está
basado en el empleo de una bobina que presenta como es sabido, al
31
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
estar en serie, una elevada impedancia para las señales de
frecuencias elevadas (telegramas, al ser ceros y unos) y una
impedancia nula para las componentes continuas, dejando así pasar
la tensión continua que proporciona la fuente al bus.
FIGURA 7.8. Fuente de Alimentación y Conexionado de Aparatos.
Cada aparato está conectado al bus por medio de un acoplador de
bus. Tal como podemos ver en la siguiente ilustración éste se
compone de 3 bloques que son: módulo de transmisión, controlador
e interfaz de aplicación.
Bus
Bus
Acoplador al bus
Condensador
Transformador
Controlador Interfaz
Acoplador
De
al bus
Aplicación
Información
Módulo de transmisión
FIGURA 7.9. Diagramas de Bloques de un acoplador al bus.
32
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
El módulo de transmisión consta de un trasformador que como
es sabido por su principio de funcionamiento, no actúa con las
componentes no variables con el tiempo (corriente continua), solo lo
hace para las componentes que varían con el tiempo, cosa que ocurre
con los telegramas de transmisión en el bus entre los diferentes
elementos EIB que constan de paquetes de ceros y unos.
El condensador en régimen permanente y corriente continua se
comporta como un circuito abierto por lo que la tensión continua
aparece en los extremos del mismo y es la que alimenta al
controlador donde se encuentra la electrónica del dispositivo. Para
las componentes alternas el condensador se comporta como un corto,
que cierra el devanado del transformador y se puede realizar la
transmisión bidireccional entre el primario y el secundario del
transformador.
7.4.1.3. Telegrama en EIB
La información que se envía entre dos componentes EIB a través
del bus (independiente del nivel físico del mismo, es decir, par
trenzado, red eléctrica o radiofrecuencia), se denomina telegrama.
T1
Telegrama
T2
Acuse de recibo
FIGURA 7.10. Información enviada entre dos componentes EIB o Telegrama.
En el esquema anterior después de un tiempo T1 en que se
encuentre desocupado el bus, el componente EIB esta en condiciones
de enviar el telegrama. Al finalizar el envío del mismo se espera un
tiempo T2 para asegurarse el mismo. Cada uno de los componentes a
los que va dirigido el telegrama devuelve un acuse de recibo de forma
simultanea.
Con cierta analogía a la palabra que lo identifica un telegrama
contiene una serie de campos que podemos ver en la siguiente tabla,
en la que asimismo se puede ver el número de bits que conforman
cada uno de ellos.
33
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
Salvo el campo de información los demás campos son de una
longitud fija, mientras que el campo de información puede tener una
longitud variable, que viene expresada en el campo anterior
denominado longitud de información, y que puede oscilar entre 1
paquete de 8 bits como mínimo o 16 paquetes de 8 bits máximo.
El telegrama se estructura grupos que están formados por 8 bits
(1 byte), por lo que alguno de los campos, como puede verse en la
tabla anterior ocupan un byte, como son el campo de control y
seguridad. El campo dirección de origen ocupa dos bytes, al igual
que el campo de destino, aunque en éste último sobra 1 bit, que se
junta a los tres del contador de ruta y longitud de la información
para consumir en este caso un byte. Sólo el campo información
puede ocupar mas de un byte dependiendo el evento que se vaya a
realizar, no es lo mismo una conmutación de una luz, que una
regulación.
8
16
17
3
4
16 * 8
Telegrama de 8 a 23 caracteres 20 a 40 ms
Seguridad
Información
Longitud de la
información
Contador de ruta
Dirección de
destino
Dirección de
origen
Control
Campos y bits que forman el telegrama
8
FIGURA 7.11. Campos del Telegrama en EIB.
Cada byte de datos (8 bits), se agrupa formando caracteres o
palabras, que ademas de estos datos se componen de otros bits:
•
ST: es un bit de inicio, que indica el comienzo de una nueva
palabra
•
P: es el llamado bit de paridad, trabaja con paridad par y
completa la suma de los bits de datos, para trabajar con dicha
paridad
34
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
•
SP: es un bit de parada, e indica que la palabra o carácter ha
terminado
•
Pausa: después del bit de parada se espera un tiempo de pausa
equivalente a dos bits para continuar con la próxima palabra
ST
DO
D1
D2
D3 D4 D5 D6 D7
Palabra o caracter 1,35 ms
P
SP
Pausa
FIGURA 7.12. Esquema de un byte de datos.
De las características tecnológicas de velocidad de transmisión
del EIB, que recordamos es de 9600 baudios (bits por segundo), cada
bit ocupa 104 microsegundos. Por el tamaño que ocupa la palabra o
caracter, que con el resto de bits necesarios es de 13 bits, hace que
una palabra está ocupando un tiempo de bus de 1,35 ms.
Si recordamos que un telegrama ocupa un mínimo de 8
caracteres y un máximo de 23 caracteres, y además teniendo en
cuenta que el acuse de recibo del telegrama ocupa un caracter, y que
el tiempo T1 libre de bits es equivalente a 50 bits, y el tiempo T2 es
de 13 bits esto da lugar a un tiempo total de ocupación de un
telegrama de 20 a 40 ms.
T1
Telegrama
T2
Acuse de recibo
Tiempo total del telegrama de 20 a 40 ms
FIGURA 7.13. Tiempo de envío de un telegrama.
7.4.1.3.1. Campos del Telegrama en EIB
Palabra o carácter de control
La palabra de
podemos ver en
interpretación. El
mensajes, cuando
componentes bus
control consta de 8 bits, y su información los
la siguiente tabla, así como su contenido e
campo de control afecta a la prioridad de los
dos o más se emiten a la vez. Si uno de los
direccionados ha devuelto un acuse de recibo
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
35
negativo y se repite la transmisión del telegrama, se fija un 0 en el bit
de repetición. De esta forma, se asegura que los aparatos bus que
hayan llevado a cabo la orden adecuada no ejecutarán la orden de
nuevo
TABLA 7.7. Tabla de la palabra de control
1
0
W
1
P
P
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
0
Interpretación
Prioridad de funciones de sistema
(máxima)
Prioridad de funciones de alarma
Prioridad de servicio alta (manual)
Prioridad de servicio baja
(automático)
Repetición
Palabras de la dirección de origen
La dirección de origen tiene 16 bits de datos, por lo que
necesitaremos 2 palabras para este campo del telegrama. En esta
dirección lo que se transmite es la dirección física del elemento que
envía el telegrama.
La dirección física esta íntimamente relacionada con la
estructura topológica del sistema EIB, que como recordaremos se
estructura en área (1 a 15), línea (1 a 15) y componente dentro de la
línea (1 a 256)
A
A A
Área
A
L
L L
Línea
L
C
C
C C C C
Componente
C
C
FIGURA 7.14. Dirección de origen.
Palabras de la dirección de destino
La dirección de destino tiene 17 bits de datos, por lo que
necesitaremos 2 palabras, más 1 bit de otra palabra para este campo
del telegrama. En esta dirección lo que se transmite tiene dos
posibilidades:
36
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
Enviar la dirección física del componente de destino, para ello el
bit nº 17 está en valor 0, y en los 16 bits anteriores, aparecen el área,
línea y número de componente de esa línea igual que ocurriese con
la dirección de origen.
A
A A
Área
A
L
L L L
Línea
C
C
C C C C C
Componente
C
Bit17
0
FIGURA 7.15. Dirección destino.
Si el bit nº 17 esta en 1,la información que se envía es la dirección
de grupo de actuación o de trabajo. Como es lógico un grupo de
actuación puede afectar a varios componentes EIB, esto es la razón
por la que un sensor (pulsador) puede enviar telegramas a más de un
actuador (elementos de iluminación).
Palabra del contador de ruta
El contador de ruta solo necesita 3 bits de una palabra. En estos 3
bits no se envía ningún tipo de información de los componentes, ni
del trabajo a realizar, sino que sirve para chequear si la estructura
topológica de la red EIB es la correcta. Si la instalación se ha llevado
de forma correcta, respetando los conceptos de área, línea y los
diferentes elementos como acopladores de área y de línea, y que no
se ha cerrado ningún anillo en la instalación (única estructura
topología no valida).
X
X
Contador de ruta
X
FIGURA 7.16. Esquema del contador de ruta.
En la condición más desfavorable desde el punto de vista
topológico, el telegrama puede recorrer área, línea y sus respectivos
acopladores y amplificadores. Cada vez que el telegrama atraviesa
uno de estos acopladores se decrementa una unidad, si no existe
ningún anillo en la instalación el valor del contador de ruta no
deberá de llegar nunca a cero, si lo hiciese indicaría esta situación.
37
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
Palabra de longitud de información
Este caracter o palabra sólo necesita 4 bits, para aportar el
telegrama la cantidad de bloques de información que se van a
trasmitir. Esta información recordamos que puede variar entre 1 y 8
caracteres.
X
X
X
Longitud de la información
X
FIGURA 7.17. Esquema de longitud de la información.
Palabras de Información
Por ejemplo si nos estamos imaginando que un componente EIB
(sensor), quiere enviar un telegrama de apagado/encendido (on/off) a
un actuador, para ello sólo seria necesario un bit de información (0
off, 1 on). Mientras que si lo que deseamos es que el sensor envíe un
telegrama de dimerización serian necesarios al menos, 4 bits.
Por lo tanto según se desprenda de la información de la longitud,
se enviaran un número de palabras que llevarán la correspondiente
información en sus bytes.
Longitud
Información
0
0
0
1
1
1
1
1
Palabra de
información 1
Palabra de
información 1
……...
Palabra de
información 16
FIGURA 7.18. Esquema de palabras de información.
Palabra de Seguridad
Como recordaremos el telegrama trabaja con paridad par, con lo
que en cada palabra existe un bit de paridad cuyo valor sumado a los
datos nos de un cero. La palabra de seguridad (S0 –S7) se encarga de
aportar el valor adecuado en sus bits, para conseguir con todas las
palabras del telegrama paridad impar en cada bit tal como se
muestra el la figura 7.19..
38
……….
……….
……….
D1
+
S1
D2
+
S2
D3
+
S3
D4
+
S4
D5
+
S5
D6
+
S6
D7
+
S7
=
=
=
=
1
1
1
1
1
1
1
1
+
P
P
=0
=0
……….
……….
D0
+
S0
+
+
……….
……….
D7
D7
=
D6
D6
……….
D5
D5
=
D4
D4
……….
D3
D3
=
D2
D2
……….
D1
D1
=
D0
D0
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
P
=0
P
=0
FIGURA 7.19. Esquema de seguridad.
Acuse de recibo
T1
Telegrama
T2
Acuse de recibo
FIGURA 7.20. Acuse de recibo.
Cuando ya se ha comprobado mediante la palabra de seguridad
de la correcta recepción del telegrama, el componente receptor EIB,
este debe de enviar un acuse de recibo com una palabra que tiene la
siguiente interpretación.
N
0
1
1
N
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
B
1
0
1
B
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
Interpretación
NAK La recepción es incorrecta
BUSY El bus esta ocupado
ACK La recepción es correcta
FIGURA 7.21. Esquema de acuse de recibo.
Si se recibe un acuse de recibo NAK, el telegrama se repite hasta
en tres ocasiones.
Si el acuse es BUSY, el componente que emite espera un corto
tiempo y envía nuevamente el telegrama. Asimismo si el componente
emisor no recibe ningún acuse, se interrumpe la emisión.
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
39
Un componente bus con datos para transmitir puede iniciar la
transmisión inmediatamente si se encuentra el bus desocupado. Si
varios componentes bus quieren transmitir simultáneamente, ésto se
regula con el procedimiento CSMA/CA (Carrier Sense Múltiple Acces
with Collision Avoidance)
Los componentes bus escuchan al bus mientras transmiten. Tan
pronto como un componente bus con el estado lógico “1” detecta el
estado lógico “0” (0 circulación de corriente en la línea), detiene la
transmisión para dar paso al componente de mayor prioridad.
El componente bus con la prioridad más baja se mantiene a la
escucha de la red para esperar el final de la transmisión del
telegrama y después transmite sus datos. De esta forma, si hay varios
componentes bus intentando transmitir a la vez, el procedimiento
CSMA/CA asegura que sólo uno de esos componentes de puede
ocupar el bus cada vez. Por tanto, no se reduce la capacidad de
transmisión de datos.
7.4.2. SCP
El Simple Control Protocol (SCP) es un intento del gigante
Microsoft, y de la mayor empresa del mundo (por facturación y
empleados) General Electric, de crear un protocolo para redes de
control que consiga afianzarse como la solución, de facto, en todas
las aplicaciones de automatización de edificios y viviendas.
Se trata de poner un poco de orden en la oferta que hay ahora
mismo en EEUU en este ámbito (X-10, CEBus, LonWorks, otros) y
auspiciar la convergencia de todos estos hacia un protocolo abierto y
libre de royalties, además de desarrollar un conjunto de productos
que cubran todos los requisitos de automatización de las viviendas.
Como se puede ver se trata de una iniciativa de similares
características a la que puede ofrecer Konnex en el marco Europeo
Para el desarrollo de este protocolo, no se ha partido de cero, el
CIC (CEBus Industry Council) junto con las empresas que auspician
el desarrollo del UPnP (Universal Plug&Play), se unieron en este
objetivo y trabajan desde el principio en esta convergencia.
Evidentemente era lógico que ambas iniciativas lo hicieran, algunas
40
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
de las empresas asociadas al CIC ya estaban trabajando en lo que iba
a ser el Home PnP, además General Electric estaba usando el CEBus
en algunos de sus productos.
Por otro lado UPnP es una iniciativa liderada por Microsoft que
pretende ser la solución estándar para todos lo problemas de
instalación y configuración de una red de dispositivos pequeños o
grandes. Hay que recalcar que el UPnP y el Jini (Sun Microsystems)
son iniciativas que tienen un objetivo similar, y que por lo tanto se
están desarrollando en competencia.
A nivel físico el SCP ha escogido una solución basada en la
transmisión de datos por las líneas de baja tensión (ondas portadoras)
que ya estaba desarrollada, el CEBus. Gracias a esto, el estándar
CEBus está disfrutando de una segunda oportunidad después de
varios años de existencia con una implantación escasa. En este punto
hay que recalcar que en EEUU, donde llevan varios años de adelanto
en la implantación de sistemas domóticos respecto a Europa, el X-10,
en el mercado residencial y el Lonworks, en el mercado profesional,
tienen copado el mercado.
Actualmente las empresas Domosys, ITRAN Communications Ltd
y, Mitsubishi Electric Corporation, están desarrollando circuitos
integrados que implementen la especificación SCP en poco espacio y
a bajo coste, haciendo posible su uso en multitud de dispositivos
eléctricos, electrodomésticos y equipos de consumo de las viviendas.
Está previsto el desarrollo de varios medios físicos adicionales
como el par trenzado y la radiofrecuencia.
El SCP esta optimizado para su uso en dispositivos de eléctricos y
electrónicos que tienen una memoria y una capacidad de proceso
muy limitadas. Al igual que otros buses o protocolos de control
distribuido, el SCP está diseñado para funcionar sobre redes de
control con un ancho de banda muy pequeño (< 10 Kbps) y
optimizado para las condiciones de ruido características de las líneas
de baja tensión (Ondas Portadoras o "Powerline Communications").
Los dispositivos SCP usarán un modelos definidos por el UPnP
que serán configurados mediante el acceso a un conjunto de
primitivas o APIs (Application Program Interface). Se trata de
41
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
asegurar la conexión punto-a-punto entre dispositivos y definir un
conjunto de funciones distribuidas extremo-a-extremo que permita el
desarrollo de múltiples servicios en las viviendas con un bajo coste y
de manera segura.
7.4.2.1. Topología tecnología de la red LON
La red LON utiliza fundamentalmente dos tipos de topologías:
Topología Bus, cuyas particularidades más destacadas son:
•
Una topología clara y definida.
•
Utilizable en distancias largas.
Longitud
Stub
FIGURA 7.20. Topología en bus.
TABLA 7.8. Especificaciones de la topología en bus
Canal
Máxima longitud segmento*
Máximo Stub
TP/FT -10
2700 metros
3 metros
TP/XF -1250
130 metros
0,3 metros
*Depende del tipo de cable
Topología Libre:
•
Presenta un diseño de red fácil por su adaptabilidad.
•
Utilizable preferentemente en distancias cortas.
42
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
FIGURA 7.21. Topología libre.
TABLA 7.9. Especificaciones de la topología libre
Canal
Máxima longitud segmento*
Máximo Stub
TP/FT -10
500 metros
0,3 metros
TP/XF -1250
No aplicable
-
*Depende del tipo de cable
7.4.2.2. Instalación. Protocolo de Comunicación del sistema
LonWorks
®
Los pasos que se siguen para instalar una red son llamados
escenarios de la instalación. El mejor escenario para cualquier red
dependerá de muchos factores, tales como el nivel de manejo del
instalador, la flexibilidad deseada para el sistema o las propias
especificaciones del usuario final. Cuanto más automático sea el
proceso de instalación menos errores surgirán y la instalación será
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
43
más rápida y fácil, aunque también puede que sea más genérica y
con menor adaptación.
Se puede hablar de cinco escenarios bastante comunes, que son:
•
Sistemas pre-instalados. El fabricante configura un conjunto
de nodos para trabajar unos con otros. Este es el escenario de
instalación menos flexible, al estar generalmente limitados a
un solo vendedor de sistemas.
•
Nodos auto-instalados. Los nodos presentan un interfaz que
permite al usuario ajustar alguno de los parámetros de
configuración. El programa de aplicación del nodo utiliza
funciones facilitadas por Neuron C para leer el hardware de
interfaz de usuario y modificar la información de
configuración. En estos dos escenarios comentados, los
sistemas son creados usando el LonBuilder Developer’s
Workbench como herramienta de instalación.
•
Instalación automática. Este tipo de escenario suele ser
empleado por fabricantes que venden sistemas completos o en
sistemas que están dedicados a una sola función. El sistema se
configura por sí mismo mediante una herramienta de
instalación específica del fabricante.
•
Sistemas de Ingeniería. En este escenario de instalación
conocido también como instalación de componentes
predefinidos, la instalación es realizada en dos pasos:
definición y ejecución. En la fase de definición toda la
información de configuración del sistema está definida sin la
presencia física de la red y cargada en una herramienta de
instalación que posteriormente será incorporada a la red. En
la fase de ejecución, la herramienta (que ahora contiene toda
la información de configuración de la red en su base de datos)
es llevada al lugar de instalación, conectada a la red, y la
información de configuración es cargada en los nodos. La
ventaja de este planteamiento consiste en que la configuración
del sistema se puede realizar sin estar en el lugar de
instalación.
44
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
•
Sistemas AD-HOC. El instalador define los nodos y las
conexiones. La herramienta de instalación carga la
información de configuración de la red en cada nodo y la
instalación se realiza en un solo paso. Las herramientas de
instalación determinan la cantidad de información y la
secuencia requerida. Este sistema presenta la ventaja de
ofrecer la mayor flexibilidad al permitir al instalador
adaptarse mejor al proceso.
De todas formas, el protocolo LonTalk ha sido diseñado para
hacer todos estos escenarios de instalación compatibles y permite
pasar de un escenario a otro y por tanto puede prolongar la vida útil
de un producto permitiéndole adaptarse a las necesidades de cambio
y crecimiento del usuario final.
El protocolo de LonWorks, como ya se ha comentado, se conoce
como LonTalk, y proporciona la posibilidad de que los dispositivos
puedan enviar y recibir mensajes de otros elementos de la red, sin
necesidad de conocer la topología de la red o los nombres,
direcciones o sus funciones. LonTalk incluye las 7 capas, o
directrices, del modelo de referencia OSI. Cada capa tiene una
interface definida y es independiente de otras capas.
OSI (Open System Interconnection) es un estándar internacional
para interconectar sistemas distintos, estructurado en 7 niveles. Cada
nivel indica una funcionalidad a cumplir por los sistemas para
interconectarse.
El Neuron chip, elemento hardware sobre el que se asientan los
nodos de la red LON, proporciona las 6 primeras capas del modelo
de referencia OSI. Solo la capa de aplicación (nivel 7) junto con la
programación y configuración deben ser proporcionadas. Estas
características hacen que este sistema sea muy sencillo de desarrollar
y configurar. Muchos aparatos LonWorks utilizan el chip Neuron
como su procesador de control.
El telegrama de comunicación, que puede tener hasta 229
octetos de información, estará compuesto por la dirección de destino,
información para el routing, datos de control, datos de la aplicación
del usuario y un checksum como código detector de errores. Todos
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
45
los intercambios de datos se inician en el chip Neuron y se
supervisan en el resto de los circuitos de la red.
7.4.2.3. Direcciones LonWorks
Los nodos se comunican entre ellos enviando mensajes, con lo
que es necesario asignarles una dirección con la cual los podamos
localizar. Un nodo pueden tener definida su dirección de tres
maneras distintas, dos por direccionamiento lógico (en cada manera
habrá que dar unos datos diferentes) y una tercera por
direccionamiento físico mediante el Neuron ID. Los mensajes
enviados en la red LonWorks pueden ser enviados usando diferentes
métodos de direccionamiento.
•
Método de la Dirección Lógica, definiendo el Dominio, la
Subred, y el Nodo. Es el método normal de direccionamiento.
Se realiza sirviéndose de una Herramienta de gestión de red.
•
Método de la Dirección Lógica, definiendo el Grupo al que
pertenece el nodo. Usada cuando se envía un mensaje a
múltiples módulos.
•
Dirección Física, utilizando el número ID asignado al chip
Neuron del módulo. Una dirección única fija, de 48 bits para
cada nodo. Sólo usada para la configuración de la red.
La Dirección Lógica de un nodo de red lo identifica para los
mensajes. La responsabilidad de asignar una dirección de red
corresponde a la herramienta de instalación.
Una ventaja de las
direcciones lógicas es la facilidad que proporcionan para el
mantenimiento de la red. Cuando un nodo dañado es sustituido, el
nuevo módulo recibe la misma dirección lógica e información de
conexión que el antiguo. Dado que las direcciones de red son
inmodificables, el cambio físico de los aparatos es transparente para
el resto de la red, ninguno de los otros nodos precisa ser informados
de la reparación. Las direcciones lógicas de red también incrementan
la eficacia y cumplimiento del sistema de reparto de mensajes. Por
ejemplo, las direcciones lógicas confieren a los routers la habilidad
46
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
de filtrar y separar el tráfico en la red, incrementando la capacidad
del sistema.
7.4.2.3.1. Dirección Física
Cada Neuron Chip tiene una única dirección (Neuron ID) que
contiene valores de 48 bits. El Neuron ID se inserta en la fabricación
del chip y no puede cambiarse y se usa para configurar la red. Es
decir:
•
Comisionar, o sea, asignar cometidos a los módulos.
•
Crear bindings, o sea, enlaces entre las variables de los
módulos.
•
Trabajar “on line”.
El proceso de asignación de las direcciones, consiste en
emparejar un nodo físico con una dirección lógica de red. Esta
asociación es llevada a cabo cuando se realiza la instalación,
utilizando el identificador Neuron ID. Cada chip Neuron recibe un
único Neuron ID cuando son fabricados, el cual, como un número de
serie, lo diferencia de todos los demás. Hay tres métodos para extraer
este identificador y emparejarlo con una dirección de red: Pin de
servicio, Encuentra y parpadea, y Entrada manual. La elección
adecuada dependerá de la aplicación y del tipo de interacción que el
usuario final quiera darle.
7.4.2.3.2. Dirección Lógica
La dirección lógica se descarga cuando se comisiona el
dispositivo. La dirección lógica de un nodo, consta de tres partes: El
dominio al cual corresponde el nodo, y dentro del dominio, la subred
a la que corresponde el nodo, y dentro de la subred el identificador
del nodo (Neuron ID).
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
47
FIGURA 7.22. Capacidad de la red LON.
Propiedades del Grupo
El uso de las direcciones lógicas, proporcionan flexibilidad en el
envío de mensajes al permitir que un solo mensaje sea dirigido a más
de un nodo. Un grupo es creado cuando se unen (se realiza binding)
más de dos nodos. Cada nodo puede pertenecer a un máximo de 15
grupos (límite de la tabla de direcciones). Un dominio puede
contener 256 grupos.
En algunos casos hay restricciones del tamaño del grupo,
dependiendo del tipo de servicio de mensaje. Las decisiones del
direccionamiento por grupo o subred/nodo, se manejan
automáticamente por la Herramienta de Gestión de Red. Las
Direcciones de Grupo son asignadas, durante el proceso de
conexionado, por una herramienta de instalación ó gestión de red.
Podemos identificar los nodos, usando Direcciones de Grupos.
7.4.2.4. Configuraciones de los routers
La tarea de configuración de la red, también supone configurar
componentes de la infraestructura de la red tales como los routers.
Una red LonWorks® puede ser construida usando múltiples canales y
medios conectados por medio de los routers. Para múltiples canales
o medios de comunicación, es necesaria una configuración adicional,
que depende de la topología de la red, para encauzar el router. La
construcción de una red de varios canales presenta ventajas. Cada
48
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
router aísla físicamente los canales que conecta, protegiendo cada
lado de los defectos en el otro. Los routers también pueden extender
sistemas para cubrir una mayor distancia, o contener más módulos
de los que un canal puede soportar físicamente.
7.4.2.5. Mensajes y Variables en LonTalk
Mensajes
Los mensajes que utiliza el lenguaje LonTalk® reciben el nombre
de:
•
Unicast service, cuando el mensaje se envía desde un nodo a
otro.
•
Multicast service, el mensaje se envía a varios nodos. Si se
necesita acuse, se podrá enviar como máximo, a 63 nodos.
•
Broadcast. El mensaje se envía a todos los nodos del dominio
o subred.
El paquete de un mensaje, puede tener de 10 a 255 bytes.
Presenta la siguiente estructura:
Inicio de
mensaje
Dirección
receprtor
Dirección
emisor
Tipo
mensaje
Datos
Cheque
o
errores
Fin
mensaje
FIGURA 7.23. Campos del mensaje LON.
Un mensaje puede ser enviado:
•
Sin acuse (Unacknowledged). Se envía el mensaje una vez, y no
se verifica la entrega.
•
Sin acuse/repetido (Unacknowledged/Repeated). El mensaje se
envía varias veces. La repetición se puede determinar. No se
verifica la entrega.
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
49
•
Con acuse (Acknowledged). Se envía verificación de recepción.
Si no se acusa el mensaje se vuelve a enviar.
•
Con petición de respuesta (Request/Response). Consulta.
Pregunta y respuesta.
Los mensajes en LonWorks pueden ser:
•
•
Mensajes implícitos. Utilizan las variables de red SNVT
(Standard Network Variable Types), que son las variables
típicas de una red LON, son las más comunes, y permiten el
proceso de enlazar variables entre módulos de distintos
fabricantes, permitiendo y cumpliéndose que:
o
Se garanticen los mensajes entre nodos de diferentes
fabricantes.
o
La conexión de las variables de Red se llama binding y
se almacena en la EEPROM del Neuron.
o
La información del binding se almacena en la Tabla de
Dirección, y se modifica con una herramienta de
Gestión de Redes.
Mensajes Explícitos. En general son utilizados cuando en la
red se comunican nodos de un mismo fabricante.
o
No hay restricciones de cómo se estructura un mensaje.
o
Usado para comunicaciones entre componentes del
mismo fabricante.
o
No es necesario realizar bindings. No utiliza la Tabla de
Dirección.
Variables
La configuración es el proceso de sintonizar un nodo para una
red específica. Para los datos de configuración de la aplicación, los
nodos pueden usar o bien las variables de configuración de red
(SNVTs), o los parámetros de configuración estándar (SCPTs). Los
50
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
SCPTs son almacenados en un fichero del nodo, leídos y establecidos
por la herramienta de instalación, utilizando el protocolo de
transferencia de archivos LonTalk®.
Hay SNVT para muchos propósitos, por ejemplo en medida de
temperatura, consumo energía, corriente, velocidad, etc. Todos estos
son tipos de variables.
•
Solo las SNVTs del mismo tipo se pueden conectar.
•
Una SNVT se define por la unidad, rango y resolución.
Ejemplo: SNVT_Amp, la unidad es el Amperio, su rango va de
–3276,8 a 3276,7; y su precisión de 0,1(estos valores no se
definen, lo hace la Herramienta).
•
Todas las SNVTs se encuentran en la lista SNVT Master List,
que se puede ver en la www.lonmark.org.
•
Nuevas SNVTs se añaden continuamente a la SNVT Master
List.
El Tipo de SNVT define la estructura del mensaje, por ejemplo:
densidad, energía, consumo, etc. Todas las variables son enviadas
cada minuto, aunque esto se puede cambiar y hacer que solo se
envíen cuando exista una variación. El nombre de la SNVT “esnivits”
es arbitrario, pero se usa terminología típica, por ejemplo, para
salidas nvo, (network variable output); para entradas nvi, (network
variable input), y a continuación se puede añadir alguna frase que
hace referencia a la naturaleza de la variable, por ejemplo:
nvo_roomtemp, nvi_setpoint. Normalmente no se pueden editar en
productos de otros fabricantes.
En una red LON el uso de LonMaker se limita a asociar las
variables de red de los equipos de distintos fabricantes (hacer
binding), y en ocasiones también puede dar de alta los controladores
(comisionar).
Las SNVT pueden ser:
•
SNVTs simples, envían un valor.
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
51
•
SNVTs estructuradas, envían múltiples valores en la misma
SNVT.
•
SNVTs enumeradas, cuando el valor tiene una interpretación
que define un estado.
•
Las SNVTs estructuradas, tienen las siguientes características:
•
En un mensaje LonWorks se envían múltiples datos.
•
Se puede hacer sólo un binding.
•
Aparecen definidas en la Master List SNVT.
•
Ejemplo: SNVT_Switch es una SNVT estructurada con dos
estados
o
Estado Todo-Nada (ON / OFF, 1 / 0)
o
Valor regulable (0-100%, resolución 0.5).
•
Las SNVT enumeradas, se caracterizan por:
•
El valor tiene una interpretación, por ejemplo, define el estado.
•
Definidas en la SNVT Master List
•
Se puede utilizar en las SNVT simples y estructuradas
La tabla de dirección
Situada en el Neuron Chip:
•
Contiene la información de cada nodo y grupo.
•
Contiene la información de los binding.
•
La tabla de Dirección tiene un máximo de 15 entradas.
•
El tamaño de la tabla es una limitación del chip Neuron.
52
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
7.4.2.2. BACNet
El BACnet es un protocolo norteamericano para la
automatización de viviendas y redes de control que fue desarrollado
bajo el patrocinio de una asociación norteamericana de fabricantes e
instaladores de equipos de calefacción y aire acondicionado.
El principal objetivo, a finales de los años ochenta, era la de crear
un protocolo abierto (no propietario) que permitiera interconectar
los sistemas de aire acondicionado y calefacción de las viviendas y
edificios con el único propósito de realizar una gestión energética
“inteligente”.
Se definió un protocolo que implementaba la arquitectura OSI de
niveles y se decidió empezar usando, como soporte de nivel físico, la
tecnología RS-485, (similar al RS-232 pero sobre un par trenzado y
transmisión diferencial de la señal, para hacer más inmune ésta a las
interferencias electromagnéticas.
Incluso a principios de los años 90, cuando apareció el protocolo
LonTalk® usado en LonWorks®, esta asociación se planteó su
inclusión como parte del protocolo BACnet, a pesar de que Echelon
demostró que no pensaba ceder los derechos de patente ni dejar de
cobrar royalties por los chips que implementan el LonWorks®. Todo
ello iba en contra de las bases fundacionales del grupo de trabajo
BACnet como protocolo abierto.
La parte más interesante de este protocolo es el esfuerzo que han
realizado para definir un conjunto de reglas, tanto de hardware
como de software, que permiten comunicarse a dos dispositivos
independientemente de si éstos usan protocolos como el EIB, el
BatiBUS, el EHS, el LonTalk®, TCP/IP, etc.
El BACnet no quiere cerrarse a un nivel físico o a un protocolo de
nivel 3 concretos, realmente lo que pretende definir es la forma en
que se representan las funciones que puede hacer cada dispositivo,
llamadas "objetos" cada una con sus propiedades concretas. Existen
objetos como entradas/salidas analógicas, digitales, lazos de control
PID, etc.
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
53
Actualmente existe incluso una iniciativa en Europa para la
estandarización del BACnet como herramienta para el diseño,
gestión e interconexión de múltiples redes de control distribuido.
7.5. SISTEMAS PROPIETARIOS
Consideramos Sistemas Propietarios aquellos sistemas
desarrollados por fabricantes o empresas para cubrir una serie de
funcionalidades dentro al ámbito de la Domótica y la Inmótica.
7.5.1. Características y tipos
La característica común a todos ellos es la filosofía “propietaria”
de su concepción, es decir son sistemas pensados para trabajar en el
entorno de los productos del mismo fabricante, no admitiendo
comunicación con otros de la competencia.
Dichos sistemas propietarios, al igual que los sistemas que no lo
son admiten arquitecturas de conexionado de diferentes tipos:
•
Centralizados (la mayoría)
•
Distribuidos
•
No es habitual la utilización de arquitectura con periferia
descentralizada
Los niveles físicos de transmisión de datos entre sensores y
actuadores suele depender de la arquitectura de conexionado. Así en
los de arquitectura centralizada se utiliza normalmente cableado
punto a punto (con cable convencional),en su defecto utiliza la
instalación eléctrica convencional con el empleo de la tecnología de
portadoras sobre red eléctrica o finalmente de manera más
excepcional radio frecuencia. En los de arquitectura distribuida se
utiliza un bus físico por cable de características dadas por el
fabricante.
Otro denominador común a estos sistemas propietarios es que los
sensores y actuadores que utilizan son muy limitados en cuanto a
54
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
tipos, y en ocasiones son propietarios de los propios fabricantes, no
dando opción a la utilización de productos convencionales del
mercado.
Haciendo un resumen de lo expuesto hasta ahora diremos que,
las funcionalidades básicas y típicas de la domótica todos los
sistemas propietarios los pueden realizar. La diferencia entre unos y
otros es la forma de hacerlo, por ejemplo en el protocolo de
comunicación, el tipo de elementos, etc
Finalmente diremos que otro factor importante que distingue a
unos de otros es el Interface de usuario en modo local. Éste en caso
de existir suele ser lo mas vistoso y aparente posible, basados en
pantallas de displays con botonera o táctiles con un manejo mas o
menos sencillo dependiendo del sistema.
En otros casos el Interface de modo local es casi inexistente o es
tan sencillo como la activación y desactivación del sistema o de
alguna de sus funcionalidades, que han sido previamente
programadas y ya no es posible su modificación. Si se da este caso se
reduce enormemente el coste del sistema.
También en la mayor parte de los casos tienen resuelto el
Interface del sistema en modo remoto, generalmente con la
utilización del teléfono a través de su teclado y raramente con voz.
No es tan común encontrar sistemas con acceso por medio de
mensajeria SMS o por Internet con cualquier dispositivo. La razón
en muchos casos es evidente dado el protocolo de comunicación que
utilizan, que recordemos es propietario.
Existen otros factores a tener en cuenta, como futuras
ampliaciones que se quieran hacer en la instalación. Ello obligará
generalmente a la utilización de material del mismo fabricante. Pero
aparece en este punto otro aspecto importante ,en algunos casos
detrás de estos sistemas están empresas cuya perdurabilidad en el
tiempo puede resultar dudosa o limitada, lo que ocasionará
problemas futuros de servicio post-venta, repuestos, etc.
Después de todo lo expuesto quizás la pregunta podría ser
¿Qué ventajas aporta la instalación de un sistema propietario frente
al resto?
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
55
La respuesta podría ser múltiple y dependiente de varios
factores. Uno puede ser el económico, factor con que estos sistemas
compiten. Otra cuestión a tener en cuenta es que, en ocasiones
detrás de estos sistemas están grandes fabricantes de material
eléctrico del sector terciario y residencial, muy implantados en el
mercado desde hace años y que a los diferentes agentes implicados
en la toma de decisiones, (arquitectos, promotores, usuarios), les
ofrece una confianza determinante en la elección.
Algunos de los más representativos de sistemas propietarios son:
•
Simon VIS, VOX y la reciente aparición del Vit@, aunque este
ultimo podría también enmarcarse dentro de los que utilizan
como Tecnología LonWorks
•
Vivimat de Dintel
•
Domaike de Aike
•
Domotium de Domodesk
•
E-Domo
•
DI-Lartec
•
Busing de Ingenium
•
Maior-Domo de Fagor
•
Cardio, Vantage distribuidos por Domoval
•
Centralitas de alarmas Securitas, Prosegur, Infiniti, PowerMax,
aunque todas ellas admiten portadoras sobre red eléctrica
7.5.2.2. Otros sistemas y tecnologías
Se reserva este apartado para hacer algunos comentarios a
sistemas, estándares y soluciones que no pudieron encuadrarse
dentro de alguno de los epígrafes anteriores.
56
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
7.5.2.2.1. Bus DALI
Este estándar es conocido como Bus DALI (Digital Addressable
Lighting Interface). DALI sustituirá a los sistetemas de control
analogico de los balastos de señal 1-10 Voltios. Puede ser utilizado de
forma aislada o conviviendo en instalaciones domóticas/inmóticas
que utilicen otros estándares o protocolos, como pueden ser LON,
EIB, ya estudiados anteriormente.
En la figura 7.24 se puede ver un esquema de conexionado
utilizando el bus DALI
FIGURA 7.24. Esquema de conexionado del bus DALI
7.5.2.2.2. Inmótica
Se reserva este apartado para dar algunas ideas de la topología y
arquitectura a emplear en la instalación inmótica de un edificio no
residencial. El tamaño de la instalación no es significativo en la
misma.
Se distinguen 3 niveles bien diferenciados, como son el nivel de
campo, de automatización y de gestión. La arquitectura en cada uno
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
57
de ellos es distribuida. Si el tamaño de la instalación es pequeño se
resolverá la instalación con el nivel de campo. Si se aumentan las
necesidades serán necesarios 2 niveles (campo y automatización) y si
la instalación es lo suficientemente compleja se necesitará inclusive
el nivel de gestión.
Como puede verse en la ilustración , en Inmótica generalmente
hay más posibilidad de apertura hacia redes, tecnologías y
estándares que ya se han estudiado a lo largo de este curso. En otros
casos los sistemas tratan de tener cierto proteccionismo en sus
productos, esa es la razón por la que la hemos incluido dentro del
apartado de sistemas propietarios.
FIGURA 7.25. Arquitectura empleada en Inmótica, en concreto el sistema DESIGO de
Siemens
El mercado de la Inmótica tiene su punto de partida en el entorno
industrial, de hecho los productos empleados son más robustos,
fiables y costosos que los empleados en el mercado domótico. Esta es
la razón por la que es un sector ciertamente monopolizado a nivel
mundial y existen detrás de estas tecnologías, grandes
multinacionales del sector de la automatización y el control. Algunos
de los más significativos son:
58
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
•
SIEMENS , su división SBT Siemens Building Technologies
(Desigo™)
•
Honeywell (Excel 10, 50, 500)
•
TAC del Grupo Scheneider
•
Jonhson Controls
•
Sauter, Trend
7.6. OTROS PROTOCOLOS Y PLATAFORMAS
RELACIONADOS CON LA DOMÓTICA
Dentro de la edificación existen actores con diferentes tecnologías,
lo cual ha sido una de las principales causas por las que grandes
compañías han auspiciado plataformas generalmente software que
permitan el intercambio de información entre ellos y crear servicios
orientados hacia la programación de dispositivos de automatización
y control de edificios..
7.6.1. UPnP y Jini
7.6.1.1. UPnP
Universal Plug&Play (UPnP) es una arquitectura de software
abierta y distribuida que permite a las aplicaciones de los
dispositivos conectados a una red intercambien información y datos
de forma sencilla y transparente para el usuario final, sin necesidad
de que este tenga que ser un experto en la configuración de redes,
dispositivos o sistemas operativos. Esta arquitectura está por encima
de protocolos como el TCP, el UDP, el IP, etc. y es independiente de
éstos.
El UPnP se encarga de todos los procesos necesarios para que un
dispositivo u ordenador conectado a una red pueda intercambiar
información con el resto. El UPnP ha sido diseñado de forma que sea
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
59
independiente del fabricante, sistema operativo, del lenguaje de
programación de cada dispositivo u ordenador, y del medio físico
usado para implementar la red.
Este protocolo es capaz de detectar cuando se conecta un nuevo
equipo o dispositivo a la red, asignándole una dirección IP, un
nombre lógico, informando a los demás de sus funciones y capacidad
de procesamiento, e informarle, a su vez, de las funciones y
prestaciones de los demás. De esta forma, el usuario no tiene que
preocuparse de configurar la red ni de perder el tiempo instalando
drivers o controladores de dispositivos. El UPnP se encarga de todos
estos procesos cada vez que se conecta o se desconecta un equipo y
además optimiza en todo momento la configuración de los equipos.
Hay que destacar que el UPnP, que ha sido auspiciado por
Microsoft y persigue los mismos objetivos que el Jini de Sun
Microsystems: facilitar el trabajo al usuario final o al administrador
de red de una empresa.
7.6.1.2. Jini
El Jini es una tecnología, desarrollada por Sun Microsystems, que
proporciona un mecanismo sencillo para que diversos dispositivos
conectados a una red puedan colaborar y compartir recursos sin
necesidad de que el usuario final tenga que planificar y configurar
dicha red.
En esta red de equipos, llamada "comunidad", cada uno
proporciona a los demás los servicios, controladores e interfaces
necesarios para distribuirse de forma óptima la carga de trabajo o las
tareas que deben realizar.
Al igual que el UPnP de Microsoft, el Jini tiene un procedimiento,
llamado "discovery" para que cualquier dispositivo recién conectado
a la red sea capaz de ofrecer sus recursos a los a los demás,
informando de su capacidad de procesamiento y de memoria además
de las funciones que es capaz de hacer (tostar el pan, sacar una foto
digital, imprimir, etc.). Una vez ejecutado el discovery, se ejecutará el
procedimiento "join", asignándole una dirección fija, una posición en
la red, etc.
60
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
La arquitectura está totalmente distribuida, ningún dispositivo
hace el papel de controlador central o maestro de la red, todos
pueden hablar con todos y ofrecer sus servicios a los demás. No es
necesario el uso de un PC central que controle a los dispositivos
conectados a la red. Igualmente, el Jini puede funcionar en entornos
dinámicos donde la aparición o desconexión de dispositivos sea
constante.
Jini ha sido desarrollado aprovechando la experiencia y muchos
de los conceptos en los que está inspirado: el lenguaje Java y,
sobretodo, en la filosofía de la Máquina Virtual Java (JVM). Por lo
tanto, el Jini puede funcionar sobre potentes estaciones de trabajo,
en PCs, en pequeños dispositivos (PDAs, cámaras de fotos, móviles,
reproductores mp3) o en electrodomésticos de línea marrón o blanca
(HiFi, TV, Vídeos, set-top boxes, frigoríficos, lavadoras, etc.). Gracias
al Java la compatibilidad y la seguridad están garantizadas.
Desde su lanzamiento y presentación en el año 1999 por Sun
Microsystems, la tecnología Jini no está teniendo el éxito que se
esperaba de ella. De hecho, la propia Sun así lo ha reconocido.
Algunos fabricantes de dispositivos achacan este fracaso a la actitud
que mantiene Sun respecto a los derechos sobre el Java y su máquina
virtual. Aunque cualquier fabricante puede usar el Java en infinidad
de aplicaciones de sobremesa o embarcadas, realmente sólo Sun o
alguna empresa autorizada puede desarrollar la JVM.
Por otro lado, Microsoft está contraatacando con el Universal
Plug&Play (UPnP) el cual se puede montar sobre sistemas operativos
usados de forma masiva como el Windows Me, Pocket PC, y otros.
No hay que olvidar que los usuarios demandan aplicaciones,
independientemente de la tecnología que las implemente, y hoy en
día la mayoría de las aplicaciones corren sobre sistemas operativos
como el Windows 98, Me, 2000, etc.
7.6.2. HAVI
El HAVi es una iniciativa de los fabricantes más importantes de
equipos de entretenimiento (Grundig, Hitachi, Panasonic, Philips,
Sharp, Sony, Thomson y Toshiba) para crear un estándar que
permita compartir recursos y servicios entre los televisores, los
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
61
equipos HiFi, los vídeos, etc. El HAVi es una especificación software
que permite la interoperabilidad total entre éstos.
El HAVi ha sido desarrollado para cubrir las demandas de
intercambio de información entre los equipos de audio y vídeo
digitales de las viviendas actuales. Es independiente del firmware
usado en cada uno de los equipos, de hecho, el HAVi tiene su propio
sistema operativo (independiente del hardware y de la función del
equipo), que ha sido especialmente diseñado para el intercambio
rápido y eficaz de grandes paquetes de datos de audio y vídeo
(streaming)
Cuando estemos adquiriendo un equipo con el logo HAVi de
alguno de los fabricantes mencionados, tendremos asegurado que:
•
La interoperabilidad será total, cualquier otro dispositivo
HAVi podrá gobernar al nuevo y viceversa.
•
La compatibilidad entre dispositivos de fabricantes diferentes
está asegurada.
•
Plug&Play inmediato. Una vez conectado el bus IEEE 1394 al
nuevo dispositivo este se anunciará al resto de equipos HAVi
instalados en la vivienda y ofrecerá sus funciones y servicios a
los demás. No será necesario estudiarse ningún manual de
configuración o de instalación en red del nuevo equipo.
•
Podremos descargar de Internet las nuevas versiones de
software y controladores que actualizarán las prestaciones del
equipo, adecuándolo así a las necesidades de cada usuario, o a
su entorno de equipos HAVi que tenga instalados en su
vivienda.
El HAVi ha escogido el estándar IEEE 1394 (llamado "i.Link â" o
"FireWire â") como soporte físico de los paquetes de datos. Este
estándar, que alcanza velocidades de hasta 500 Mbps, es capaz de
distribuir al mismo tiempo diversos paquetes de datos de audio y
vídeo entre diferentes equipos de una vivienda, además de todos los
paquetes de control necesarios para la correcta distribución y gestión
de todos los servicios.
62
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
7.6.3. OSGi
La asociación Open Services Gateway Initiative (OSGi) fue creada
en marzo de 1999 con el objetivo de crear una especificación
software abierta, y libre de royalties, que permita diseñar y construir
plataformas compatibles que sean capaces de proporcionar múltiples
servicios en el mercado residencial y automovilístico. Para ello,
aprovecha las múltiples tecnologías que han ido apareciendo en el
ámbito de los métodos de acceso como en el ámbito de la redes de
datos y control de las viviendas o automóviles.
En el ámbito de la gestión técnica de la edificación, el OSGi
pretende ofrecer una arquitectura completa y extremo-a-extremo,
que cubra todas las necesidades del proveedor de servicios, del
cliente y de cualquier dispositivo instalado en las viviendas, y se
conoce con el nombre de “Pasarela Residencial”.
Inicialmente fueron 15 las compañías que fundaron esta
asociación, destacan:, Sun Microsystems, IBM, Lucent Technologies,
Motorola, Ericsson, Toshiba, Nortel Networks, Oracle, Philips,
Sybase, Toshiba, entre otras. Ahora son más de 80 las empresas que
pertenecen a esta asociación. Hay fabricantes de hardware o PCs,
empresas de software, de sistemas de gestión corporativos,
operadores de telecomunicaciones, hasta varias compañías eléctricas.
Las áreas en que se vuelcan todos los esfuerzos del OSGi son:
•
Servicios: se pretende crear una plataforma que sea capaz de
procesar y tratar de forma correcta toda la información necesaria
para
proporcionar
servicios
de
comunicaciones,
de
entretenimiento, de telecontrol o teledomótica, y de seguridad.
Por lo tanto, la especificación OSGi debe tener los interfaces
adecuados
para
soportar
todos
estos
servicios
sin
incompatibilidades además de permitir gestionarlos de forma
adecuada.
•
Métodos de acceso: la idea es que la pasarela OSGi sea capaz de
acceder al mundo exterior (redes de datos tipo Internet) usando
cualquiera de las tecnologías disponibles actualmente. Si bien es
cierto que en el año 1999 se contemplaba el uso de métodos de
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
63
acceso de banda estrecha como los módems RTC, RDSI, GSM,
entre otros, ahora la tendencia es volcar todos los esfuerzos en
tecnologías de acceso de banda ancha con conexión permanente
Internet (Always-On). Destacan el ADSL, el módem de Cable, o
inalámbricas UMTS, LMDS.
•
Redes de datos y control de las viviendas: teniendo en cuenta la
variedad de hogares y edificios en donde este tipo de pasarelas
deben ser instaladas, esta iniciativa no escoge una única
tecnología de conexión en red de los múltiples electrodomésticos
o dispositivos de las viviendas. Su objetivo es definir un interfaz
común para todas ellas, dejando la responsabilidad a los
fabricantes de construir los controladores adecuados para cada
una de ellas. Teniendo en cuenta ésto, la pasarelas OSGi podrán
usar tecnologías de conexión inalámbricas (IrDa, HomeRF, IEEE
802.11x, Bluetooth), sobre cables telefónicos (HomePNA), sobre
la red de baja tensión (HomePlug, LonWorks, EIB/KNX, etc.),
sobre conexiones como Ethernet, USB, etc., y protocolos como el
HAVi, el VESA, el Jini, etc. Por lo tanto, la especificación OSGi
será la "pasarela" que transforme los paquetes de información
procedentes del mundo exterior a un paquete de datos de
cualquiera de estas tecnologías y viceversa.
7.7. CONCLUSIONES
A lo largo de estos epígrafes del tema 10, se ha buscado que el
alumno pueda adquirir unos conocimientos básicos sobre los buses,
estándares, protocolos o tecnologías más representativos del mundo
Domótico /Inmótico.
No se trata de que el alumno sea un especialista en cada una de
estas tecnologías, labor que por otra parte requeriría de un contenido
mucho más extenso y que además no es objeto de la asignatura, sino
de que pueda tener unos conocimientos del estado del arte actual de
las mismas, en un sector claramente emergente, como es la inclusión
de la tecnología en la edificación
64
C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
7.8. BIBLIOGRAFÍA
Domótica. Edificios Inteligentes. Huidobro,
Copyright. ISBN 84-933336-9-7. [Huidobro 04]
J.M;
Millán,
R.J.
Creaciones
Domótica e Inmótica. Viviendas y edificios inteligentes. Romero,C ; Vázquez, F; De
castro, C. Editorial Ra-Ma. ISBN 84-7897-653-1. [Romero 05]
Domótica y Hogar Digital. Junestrand, S; Passaret, X; Vázquez, D. Thomson
Paraninfo ISBN 84-283-2891-9. [Junestrand 05]
Instalaciones automatizadas en Viviendas y edificios . Molina, L; Ruiz, J. McGrawHill. ISBN 84-481-9946-4. [Molina 05]
El Hogar Digital. Fernández, V; Ruz E. Creaciones Copyright. ISBN 84- 96300-07-2.
[Fernandez 05]
7.9. EVALUACIÓN
7.9.1. Evaluación Objetiva
1.
Las 4 grandes áreas de gestión de la Domótica y la Inmótica son:
A) Seguridad, Comunicaciones, Automatización, Ocio
B) Comunicaciones, Seguridad, Gestión de la Energía, Confort
C) Gestión de la Energía, Teleservicio, Ocio, Seguridad
2.
El sistema LON es un sistema domótico/inmótico:
A) Propietario
B) Con un protocolo bajo estándar OSI
C) Abierto, pero con un protocolo bajo ningún estándar
3.
El sistema EIB es un sistema, que posee una arquitectura:
A) Centralizada
B) De periferia descentralizada
C) Distribuida
T EMA 7. B USES Y P ROTOCOLOS EN D OMÓTICA E I NMÓTICA
4.
65
El sistema EIB admite cualquier topología, menos en:
A) Estrella
B) Anillo
C) Árbol abierto
5.
En la topología de EIB de par trenzado se admiten como máximo:
A) 10 áreas
B) 15 áreas
C) 20 áreas
6.
En la topología de LON se admiten como máximo por segmento:
A) 64 nodos
B) 127 nodos
C) 255 nodos
7.
En el sistema LON los aparatos de un mismo fabricante pueden ser:
A) Parametrizados sin ningún software
B) Parametrizados con un software cualquiera
C) Parametrizados con un software propietario del fabricante
8.
La máxima velocidad de transmisión de información en EIB es:
A) 1.200 bps
B) 37,5 Kbps
C) 9,6 kpps
9.
Los aparatos LON pueden programarse un número de veces:
A) Limitado por la pila que llevan dentro
B) Ilimitado
C) Limitado a 1.000 veces
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C OMUNICACIONES I NDUSTRIALES : P RINCIPIOS B ÁSICOS
10. El número máximo de elementos en una línea en EIB es:
A) 128 elementos
B) 256 elementos con repetidores
C) 64 elementos con repetidor
11. Los estándares LON y ElB:
A) No permiten visualización de la instalación, ni actuación remota vía
telEfonica o vía Internet
B) Sí la permiten, pero es necesario tener un producto externo a EIB o
LON para conseguirlo
C) Sí la permiten, con elementos LON/EIB, aunque es necesario parametrizar
y/o programar tanto el elemento de comunicación como el de visualización con
el software adecuado
7.9.2. Preguntas de Desarrollo
Pregunta 1:
Dentro de los protocolos existentes, ¿a quien crees que se acerca más
el BACNet?
Solución.
El protocolo BACNet, es claramente utilizado dentro del campo de la
climatización en edificios y viviendas, por lo tanto esta muy
relacionado con el estandar LON, utilizado tradicionalmente para
gestionar esta funcionalidad dentro de los edificios del sector
terciario. Existen pasarelas de paso desde BACNet hacia LON y EIB,
pero el mercado actual no se ha decidido todavía a la utilización
exclusiva de este estándar para el clima.
Pregunta 2:
¿Qué entiendes que persigue en el campo de la Domótica una
plataforma como Jini?
Solución
Jini al igual que la plataforma UPnP, pretende solucionar que
diferentes dispositivos electrónicos de distinto tipo, función o
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67
utilidad puedan compartir recursos, además con la ventaja de ser
transparente para el usuario que no necesita ni tan siquiera
configurar la red. Cada dispositivo de forma interna puede funcionar
de forma autonóma, pero con Jini éstos pueden poner en la red los
recursos que otro dispositivo a ésta conectada pueda necesitar.
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Soluciones a la Evaluación Objetiva
1)
A
2)
B
3)
C
4)
B
5)
B
6)
B
7)
C
8)
B
9)
B
10)
C
69