Domótica
El término domó domótica proviene de la unió uni ón de las palabras domus (que significa casa en latí lat í n) n) y tica (de automá automática, palabra en griego, 'que funciona por s í sola'). dom ótica al conjunto í sola'). Se entiende por domó de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gesti ón energé energética, seguridad, bienestar y comunicació comunicaci ón, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicació comunicaci ón, cableadas o inalá inal ámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podr í a definir como la integración de la tecnologí a en el diseño inteligente de un recinto . De una manera general, un sistema domó dom ótico dispondrá dispondrá de una red de comunicació comunicaci ón que permite la interconexió interconexi ón de una serie de equipos a fin de obtener informaci ón sobre el entorno domé dom éstico y, basá basándose en ésta, realizar unas determinadas acciones sobre dicho entorno. Los elementos de campo (detectores, sensores, captadores, actuadores, etc.), transmitir án las señ señales a una unidad central inteligente que tratar á y elaborará elaborará la informació información recibida. En funció funci ón de dicha informació información y de una determinada programació programaci ón, la unidad central actuará actuar á sobre determinados circuitos de potencia relacionados con las señ se ñales recogidas por los elementos de campo correspondientes.
Cortacé sped sped automatizado
Los Dispositivos
La amplitud de una solució soluci ón de domó domótica puede variar desde un único dispositivo, que realiza una sola acció acción, hasta amplios sistemas que controlan prá pr ácticamente todas las instalaciones dentro de la vivienda. Los distintos dispositivos de los sistemas de dom ótica se pueden clasificar en los siguientes grupos: ●
●
●
●
●
Controlador – Los controladores son los dispositivos que gestionan el sistema seg ún la programació programación y la informació información que reciben. Puede haber un controlador solo, o varios distribuidos por el sistema. Actuador – El actuador es un dispositivo capaz de ejecutar y/o recibir una orden del controlador y realizar una acció acci ón sobre un aparato o sistema (encendido/apagado, subida/bajada, apertura/cierre, etc.). Sensor – El sensor es el dispositivo que monitoriza el entorno captando informaci ón que transmite al sistema (sensores de agua, gas, humo, temperatura, viento, humedad, lluvia, iluminació iluminación, etc.). Bus – Es bus es el medio de transmisi ón que transporta la informació información entre los distintos dispositivos por un cableado propio, por la redes de otros sistemas (red el éctrica, red telef ónica, red de datos) o de forma inalá inal ámbrica. Interface – Los interfaces refiere a los dispositivos (pantallas, m óvil, Internet, conectores) y los formatos (binario, audio) en que se muestra la informaci ón del sistema para los usuarios (u otros sistemas) y donde los mismos pueden interactuar con el sistema.
Es preciso destacar que todos los dispositivos del sistema de dom ótica no tienen que estar ísicamente f í s icamente separados, sino varias funcionalidades pueden estar combinadas en un equipo. Por ejemplo un equipo de Central de Dom ótica puede ser compuesto por un controlador, actuadores, sensores y varios interfaces.
Caracterí sticas sticas de la vivienda inteligente ●
●
Control remoto desde dentro dentr o de la vivienda: a travé trav és de un esquema de comunicaci ón con los distintos equipos (mando a distancia, bus de comunicaci ón, etc.). Reduce la necesidad de moverse dentro de la vivienda, este hecho puede ser particularmente importante en el caso de personas de la tercera edad o discapacitadas. Control remoto desde fuera fu era de la vivienda: presupone un cambio en los horar ios en los que se realizan las tareas domé dom ésticas (por ejemplo: la posibilidad de que el usuario pueda activar la cocina desde el exterior de su vivienda, implica que previamente ha de preparar los alimentos) y como consecuencia permite al usuario un mejor aprovechamiento de su tiempo.
●
Programabilidad: Program abilidad: el hecho de que los sistemas de la vivienda se pueden programar program ar ya sea para que realicen ciertas funciones con só s ólo tocar un botó botón o que las lleven a cabo en funció función de otras condiciones del entorno (hora, temperatura interior o exterior, etc.) produce un aumento del confort y un ahorro de tiempo.
Cortacé sped sped automatizado ●
Acceso a servicios servi cios externos: servicios servici os de acceso a Internet, Inter net, telecompra, etc. Para ciertos colectivos estos servicios pueden ser de gran utilidad (por ejemplo, unidades familiares donde ambos có c ónyuges trabajan) ya que producen un ahorro de tiempo. Ejemplo: Neveras que detectan los productos que hay en su interior y hacen pedidos acorde con las cosas que se van utilizando.
Arquitectura
Desde el punto de vista de donde reside la inteligencia del sistema dom ótico, hay varias arquitecturas diferentes: diferentes: ●
Arquitectura Arquitect ura Centralizada: un controlador controlad or centralizado centrali zado recibe informació informaci ón de mú múltiples sensores y, una vez procesada, genera las órdenes oportunas para los actuadores.
●
Arquitectura Arquitect ura Distribuida: Distribui da: toda la inteligencia inteligenci a del sistema está está distribuida por todos los módulos sean sensores o actuadores. Suele ser t í pico pico de los sistemas de cableado en bus, o redes inalá inalámbricas.
●
Arquitectura Arquitect ura Descentralizada: hay varios controladores, interconectados interconect ados por un bus, que enví enví a informació información entre ellos y a los actuadores e interfaces conectados a los controladores, segú según el programa, la configuració configuraci ón y la informació información que recibe de los sensores, sistemas interconectados y usuarios.
●
Arquitectura Arquitect ura mixta: sistemas con arquitectura arquitect ura descentralizada descentrali zada en cuanto a que disponen de varios pequeñ pequeños dispositivos capaces de adquirir y procesar la informaci ón de mú múltiples sensores y transmitirlos al resto de dispositivos distribuidos por la vivienda, p.ej. aquellos sistemas basados en Zigbee y totalmente inal ámbricos.
Estándares
Hay muchos está est ándares en el mercado que varí var í an an segú según el tipo de tecnologí tecnolog í a utilizado y lo que se quiere conseguir. Nosotros vamos a estudiar dos en particular: KNX y LonWorks.
KNX / EIB Se trata de un protocolo de comunicaciones est ándar, multimedio y abierto, Normalizado en Europa (no en Amé América) cuyo ámbito actuació actuación se reduce a viviendas y, en menor medida, edificios. KNX es la resultante de unir otras tres tecnologí tecnolog í as, as, BATIBUS, EIB y EHS, buscando obtener una resultante mas potente de lo mejor de cada una de ellas, aunque la base sobre la que se sustenta es EIB (European Installation Bus). Esta unió uni ón se produjo por la irrupció irrupci ón en Europa de LON (Local Operating Networks) o LonWorks que de la mano de ECHELON y diferentes fabricantes, fue poco a poco “comié “comi éndole” mercado a las anteriores, mostrá mostr ándose como un protocolo mas rá r ápido, fiable y robusto. Como decí decí amos, amos, KNX es un protocolo multimedio, es decir, podremos transmitir las se ñales por cable dedicado (BUS), Power Line, RF (radiofrecuencia, aqu í le í le gana la partida a LON) y en breve se espera a los infrarrojos. Todos los dispositivos son inteligentes, no requieren de una unidad de control central. Esto permite una gran adaptació adaptaci ón a todo tipo de instalaciones, tanto de gran tama ño como pequeñ peque ñas. En resumen, se trata de, partiendo de los sistemas EIB, EHS y Batibus, crear un único está estándar europeo que sea capaz de competir en calidad, prestaciones y precios con otros sistemas norteamericanos como el Lonworks Lonworks o CEBus. Se puede afirmar que el nuevo nuevo está est ándar tendrá tendrá lo mejor del EIB, del EHS y del Batibus y que aumentar á considerablemente la oferta de productos para el mercado residencial el cual ha sido, hasta la fecha, la asignatura pendiente de este tipo de tecnologí tecnologí as. as. En esta asociació asociaci ón participan empresas de la talla de Siemens, Schneider, ABB o Jung. Su objetivo primordial es la estandarizació estandarización (EN 50090,ISO/IEC 14543) de los buses en el ámbito del hogar y los edificios (con miras a la dom ótica). La herramienta de programació programaci ón es única, y se denomina ETS (Engineering Tool Software).
Cosas que podemos hacer: ●
Regulació Regulaci ón de la iluminació iluminaci ón
●
Control de subida y bajada de persianas
●
Regulació Regulaci ón de la calefacció calefacci ón. Ventilació Ventilación y climatizació climatización
●
Gestió Gestión de cargas elé el éctricas
●
Vigilancia y avisos
●
Interfaces para sistemas de servicios y sistemas de control de edificios
Pudié Pudiéndolo utilizar en Oficinas, Hoteles,Escuelas, Polideportivos, Grandes superficies, Ayuntamientos, Viviendas
Ventajas
●
●
Interoperabilidad: Esto asegura que productos de diferentes fabricantes usados en diferentes aplicaciones se podrá podr án comunicar entre ellos. Esto permite una gran flexibilidad a la hora de ampliar o modificar modificar las instalaciones. instalaciones. Alta calidad del producto: Al convertirse en un está est ándar todos los fabricantes está est án obligados a pasar una serie de tests y pruebas de calidad y compatibilidad. Tanto por entidades externas como del la propia asociació asociaci ón.
●
Funcionalidades externas: A pesar de que el bus KNX ofrece soluciones para las aplicaciones má más comunes, es altamente flexible y permite que cualquier fabricante cree nuevas interfaces de comunicació comunicaci ón entre dispositivos.
●
Compatibilidad: Es retro compatible con productos de la antigua EIB.
●
Sin royalties: La asociació asociación es abierta y y de plataforma independiente.
●
●
Ahorro de dinero: Una vez superada la inversió inversi ón inicial, un sistema KNX aporta un claro abaratamiento respecto a los sistemas tradicionales. Casi un 50%. Ahorro de tiempo: Enlazar todos los dispositivos de control sencillamente mediante un bus, reduce considerable el tiempo de diseñ dise ño e instalació instalaci ón. Una única herramienta que es independiente de la aplicació aplicaci ón y del fabricante llamada "Engineering Tool Software" (ETS) permiten el diseñ diseño, la implementació implementación y la configuració configuraci ón de la instalació instalación que posea productos certificados KNX. Debido a que la herramienta es independiente del fabricante, el integrador de sistemas podrá podr á combinar en la instalació instalaci ón los productos de diferentes fabricantes en diferentes medios de comunicació comunicaci ón (par trenzado, radio frecuencia, lí l í nea nea de fuerza y/o IP/Ethernet).
Instalación mí nima nima ●
Fuente de alimentació alimentaci ón a 24V
●
Sensores
●
Actuadores
●
Cable bus (ú ( único par trenzado) [veremos má más adelante que no es la única opció opción]
Modos de funcionamiento
ía que el EIB 1. S.mode (System mode): la configuració configuración de Sistema usa la misma filosof í actual, esto es, los diversos dispositivos o nodos de la nueva instalaci ón son instalados y configurados por profesionales con ayuda de la aplicaci ón software especialmente diseñ dise ñada para este propó propósito. 2. E.mode (Easy mode): en la configuració configuración sencilla los dispositivos son programados en f ábrica para realizar una funció funci ón concreta. Aú A ún así as í deben deben ser configurados algunos detalles en la instalació 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). 3. A.mode (Automatic mode): en la configuració configuración automá automática, con una filosof í ía Plug&Play ni el instalador ni el usuario final tienen que configurar el dispositiv. Este modo est á especialmente indicado para ser usado en electrodom ésticos, equipos de entretenimiento (consolas, set-top boxes, HiFi, ...) y proveedores de servicios.
Visto de otra manera, ¿Qué ¿Qu é aportan de nuevo estos modos?
●
●
●
S.mode: está está especialmente pensada para su uso en instalaciones como oficinas, industrias, hoteles, etc. Só S ólo los instaladores profesionales tendrá tendr án acceso a este tipo de material y a las herramientas de desarrollo. Los dispositivos S.mode s ólo podrá podrán ser comprados a travé trav és de distribuidores elé eléctricos especializados. especializados. E.mode: cualquier electricista sin formació formaci ón en manejo de herramientas informá inform áticas o cualquier usuario final un poco "manitas", podrá podr án conseguir dispositivos E.mode en ferreterí ferreterí as, as, almacenes de productos el éctricos o tiendas de bricolaje. Aunque la funcionalidad de estos productos esta limitada (viene establecida de f á f ábrica), la ventaja de este modo es que se configuran en un instante seleccionando en unos microinterruptores las opciones ofrecidas con una peque ña guí guí a de usuario. Para los que conozcan el popular X-10 de amplio uso en EE.UU, comentar que los dispositivos E.mode aplican la misma filosof í filosof í a. a. A.mode: es el objetivo al que tienden muchos productos inform áticos y de uso cotidiano. Con la filosof í ía Plug&Play, el usuario final no tiene que preocuparse de leer complicados manuales de instalació instalaci ón o perderse en un mar de referencias o especificaciones. Tan pronto como conecte un dispositivo A.mode a la red este se registrar á en las bases de datos de todos los dispositivos activos en ese momento en la instalaci ón o vivienda y pondrá pondr á a disposició disposición de los demá demás sus recursos (procesador, memoria, entradas/salidas, etc). Es la misma filosof í filosof í a que la iniciativa de Sun Microsystems con el Jini o de Microsoft con el Universal Plug&Play. Este tipo de productos se vendrá vendr án en las "gasolineras" o en unos grandes í como almacenes. Son los fabricantes de electrodom ésticos y de pasarelas residenciales, as í como los proveedores de servicios (telecos, elé el éctricas, ISPs), los má más interesados en este tipo de productos ya que permitirá permitir án ofrecer nuevos servicios a sus clientes de forma r ápida y sin necesidad de complicadas instalaciones.
Nivel Fí sico sico
Respecto al nivel f í s ico el nuevo está est ándar podrá podrá funcionar sobre: ísico ●
Par trenzado (TP1): aprovechando la norma EIB equivalente.
●
Par trenzado (TP0): aprovechando la norma Batibus 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
●
Infrarrojo: aprovechando la norma EIB.IR
EIB.TP (twisted pair): sobre par trenzado a Type 0 – 4800bps / Type 1 - 9600 bps. Adem ás por estos dos hilos se suministra 24 Vdc para la telealimentaci ón de los dispositivos EIB. Usa la té t écnica í los reintentos y CSMA con arbitraje positivo del bus que evita las colisiones evitando as í los maximizando el ancho de banda disponible. EIB.PL (Power Line): Corrientes portadoras sobre 230 Vac/50 Hz (powerline) a PL-110 – 110kHz – 1200bit/s 1200bit/s / PL-130 kHz – 130 - 2400 bit/s. Usa la modulaci ón SFSK (Spread Frequency Shift Keying) similar a la FSK pero con las portadoras m ás separadas. La distancia má m áxima que se puede lograr sin repetidor es de 600 metros. EIB.net (Ethernet): usando el está est ándar Ethernet a 10 Mbps (IEC 802-2). Sirve de backbone entre segmentos EIB ademá adem ás de permitir la transferencia de telegramas EIB a travé trav és del protocolo IP a viviendas o edificios remotos. EIB.RF (RadioFrequency): Radiofrecuencia: usando varias portadoras, se consiguen distancias de hasta 300 metros en campo abierto. Para mayores distancias o edificios con m últiples estancias se pueden usar repetidores. 38.4 kbits/s. EIB.IR (InfraRed): Infrarrojo: para el uso con mandos a distancia en salas o salones donde se pretenda controlar los dispositivos EIB instalados. En la pr áctica, só sólo el par trenzado ha conseguido una implantació implantación masiva mientras que los demá dem ás apenas han conseguido una presencia testimonial.
Topologí a de la red
Entendemos por topologí topolog í a a la estructura que adquiere la red de comunicaciones a trav és de la cual se comunican todos los componentes bus de la instalaci ón. La topologí topologí a en KNX se divide principalmente en áreas y lí lí neas neas bá básicamente. Un área alberga varias lí lí neas neas y una lí l í nea nea alberga a su vez a segmentos de l í nea, nea, siendo los segmentos de l í nea nea la unidad má más pequeñ pequeña en la topologí topolog í a KNX. Aunque, como normalmente en estos casos, tenemos un lí mite mite el cual no podemos sobrepasar en una instalaci ón si queremos que todo funcione correctamente. Una lí lí nea nea consta de un má m áximo de 4 segmentos de lí l í nea nea y cada segmento de lí l í nea nea puede “acoger” a un má m áximo de 64 componentes bus. Como m áximo cada área puede acoger a 15 lí neas neas y el nú número má máximo de áreas en la instalació instalaci ón puede ser de 15.
Haciendo unos cá c álculos rá rápidos; el nú número má máximo de componentes bus en una instalaci ón en esas 15 áreas y aprovechando al má m áximo el sistema bus es de 58.000 aparatos. Esta claro que dividiendo la instalació instalación KNX en lí l í neas neas y áreas, la funcionalidad del sistema se incrementa considerablemente haciendo posible utilizar KNX en grandes instalaciones. Gestionar la comunicació comunicaci ón de todos los componentes de forma eficaz y dise ñar las instalaciones correctamente requiere conocer KNX profundamente ya que como veis es un sistema complejo con una importante estructura de red y con un protocolo y procesos muy buen definidos en todos sus niveles y capas.
Distribución y componentes
Todos los componentes bus est án distribuidos por la instalació instalaci ón. En la instalació instalaci ón existen unos componentes especiales llamados acopladores, los cuales funcionan de una manera u otra en funció función de su ubicació ubicaci ón y del firmware que tengan embebido. Estos acopladores realizan la funci ón de amplificadores o de filtros. No nos olvidemos de las fuentes de alimentaci ón que tambié también está están enganchadas al bus, dando alimentaci ón a los componentes bus, de hecho, el n úmero real de componentes bus conectados dependen de las fuentes de alimentaci ón seleccionadas y del consumo de cada aparato individual. Cada segmento de l í nea nea debe ser alimentado mediante una fuente de alimentació alimentación adecuada. Cada componente bus puede intercambiar informació informaci ón con cualquier otro componente bus por medio de telegramas. Los acopladores pueden denominarse acopladores de l í nea nea o de área en funció función de si conexionan diferentes l í neas neas (acopladores de lí l í nea) nea) o diferentes áreas (acopladores de ará en funció función de nuestras necesidades para que áreas). En estas conexiones el acoplador se dise ñará actú actúe como un simple amplificador o como un filtro. El aspecto del componente f í f í sico sico es el mismo, lo único que cambia es el software que lleva embebido. Es importante se ñalar que estos acopladores cuentan en el direccionamiento de los componentes como uno m ás, reduciendo el nú n úmero de componentes má máximo en funció función de los que tengamos que poner.
Acopladores Acopladores y Amplificadores El acoplador que funciona como amplificador lo único que hace (que no es poco) es amplificar los telegramas que le llegan por un extremo y pasarlos al otro amplificados. Se utilizan como expansi ón de esa lí lí nea nea o área para cubrir distancias entre componentes bastantes grandes, en concreto tenemos con cada acoplador funcionando como amplificador una longitud de cable adicional de 1.000 metros . Un acoplador que funciona como filtro só s ólo dejará dejará pasar de un extremo a otro los telegramas que tenga en su tabla de filtros, usualmente, los telegramas que vayan dirigidos a alg ún componente que se encuentre fuera de la lí l í nea nea o área a la cual pertenece. Con esto evitamos tr áfico de telegramas innecesarios en la instalació instalaci ón, evitando colisiones y posibles “colapsos” del sistema. Adaptació Adaptaci ón a otros sistemas Se puede conectar mediante un “gateway” a otros sistemas como: RDSI, SPS (FR), Internet y otras tecnologí tecnologí as as de redes domó dom óticas.
Otros
Dispositivos
●
●
●
Cada dispositivo que se conecta al bus se puede dividir en tres partes: ○
Unidad de acoplamiento al bus (BCU - Bus Coupling Unit)
○
Módulo de la aplicació aplicaci ón (AM - Application Module)
○
Programa de la aplicació aplicaci ón (AP - Application Program)
El módulo BCU: ○
implementa la comunicació comunicaci ón con el bus y mantiene el estado interno del dispositivo
○
Está Está dividido en dos partes:
■
El controlador es un microprocesador con un mapa de memoria formado por: ●
ROM
●
RAM
●
EPROM
Se encarga de particularizar cada aplicaci ón en concreto.
El programa de la aplicació aplicaci ón (AP): ○
●
El transmisor
El módulo de la aplicació aplicaci ón (AM): ○
●
■
Engloba toda la parte software del dispositivo, que ser á diferente para cada uno segú seg ún la funció función que realicen.
Los dispositivos pueden incluir los tres mó m ódulos o puede haber fabricantes que proporcionen módulos independientes ○
Para el caso de que el mó m ódulo BCU y el mó módulo AM que se adquieran por separado la conexió conexión está está normalizada mediante la Interfaz Externa y Fí F í sica sica (PEI Physical External Inteface).
El Software Estandarizado ETS
●
ETS: Engineering Tool Software ○
○ ○
●
Permite la realizació realización de instalaciones má m ás manejables y má m ás funcionales con menor coste. Permite una utilizació utilización flexible del edificio y de la instalaci ón elé eléctrica. Tiene unidades de organizació organizaci ón de fases de estudio, diseñ dise ño, puesta en servicio, documentació documentación, diagnó diagnóstico...
Funciones principales ○
Asignació Asignación de direcciones f í s icas ísicas
○
Programació Programación/Parametrizació n/Parametrización del software de los sensores y actuadores
○
Asignació Asignación de direcciones de grupo
Pantalla Explotació Explotación
LONWORKS
LonWorks es una tecnologí tecnolog í a de control domó domótico de la compañí compa ñí a americana Echelon Corp (http://www.echelon.com). Al igual que KNX, LonWorks puede utilizar una gran variedad de medios de transmisi ón: aire, par trenzado, coaxial, fibra, o red elé el éctrica. Requiere la instalació instalaci ón de "nodos" a lo largo de la red que gestionan los distintos sensores y actuadores. La instalaci ón y configuració configuración de estos nodos debe ser realizada por profesionales utilizando las herramientas informá inform áticas apropiadas (Lonmaker). ( Lonmaker).
LonWorks es una tecnologí tecnolog í a muy robusta y fiable por lo que est á especialmente indicada para la automatizació automatización industrial, ámbito del que procede, aunque actualmente encaja perfectamente tanto en el control de edificios como en la propia automatizació automatizaci ón industrial orientada al hogar digital. Por medio de un Bus (cable) de comunicaciones que une todas las plantas de la vivienda, los módulos a él conectados comparten informació informaci ón unos con otros. La gran ventaja de este sistema es que queda abierto a la incorporació incorporaci ón de nuevos elementos que se integren en la red, como pueden ser luces exteriores de jardí jard í n, n, riego automá automático, alarmas té técnicas en calderas, etc, así as í como como el hecho de disponer de un cableado virtual mediante el cual, en cualquier momento se puede reconfigurar la instalació instalación para conseguir actuaciones y funcionalidades diferentes.
Ejemplo de una posible implementació implementaci ón:
GLOSARIO DE TERMINOS
En este glosario introduciremos algunos té t érminos familiares relacionados con Lonworks: •
ECHELON Echelon Corporation es la compañí compa ñí a, a, con sede en Palo Alto, California, que invent ó, vende y da soporte al sistema LonWorks
•
LONMARK Asociació Asociación no comercial fundada por Echelon con el fin de desarrollar est ándares que sean independientes del fabricante. La asociació asociaci ón genera una serie de guí gu í as as para conseguir aplicaciones Lonworks interoperables.
•
NEURON CHIP Microprocesador principal, presente en la mayorí mayor í a de los productos LonWorks originalmente diseñ diseñado por Echelon y fabricado por Cypress Semiconductors,Motorola y Toshiba.
•
ANSI/EIA/CEA 709.1-B Es un protocolo de control de redes en el que est án implementadas las 7 capasdel modelo ISO OSI. Este protocolo está est á implementado en el microprocesador Neuron Chip y en los Smart Transaiver´s de Echelon como protocolo LonTalk de Echelon. Puede estar contenido en diferentes procesadores.
•
ANSI/EIA 709.1-A Se trata de una versió versi ón más potente del protocolo de control de redes ANSI/EIA 709.1 que permite má más de 15 entradas de tablas de direcciones por dispositivo.
•
LON ( Local Operating Network ) Para explicar este té t érmino utilizaremos el termino por todos nosotros conocido LAN. La diferencia entre una LON y una LAN es que una LAN est á diseñ diseñada para mover informació información que puede ser larga y complicada, mientras que en una LON la informaci ón que recorre la red es breve y concisa ( órdenes, mensajes de estado y control, etc.). Si en la LAN prima la velocidad de transmisió transmisi ón, en una LON es m ás importante la verificació verificación y la correcta transmisió transmisión de la señ señal.
•
LONMAKER LonMaker es un paquete software que proporciona las herramientas necesarias para el diseñ diseño, instalació instalación y mantenimiento de redes de control LonWorks.
•
LONWORKS ( Dispositivo ) Todo dispositivo ( hardware y software ) que ejecuta una aplicaci ón y que se comunica con otros dispositivos mediante el protocolo Lontalk.Tí Lontalk.T í picamente picamente incluye un Neuron Chipo o un Smart Transaiver de Echelon.
•
LONWORKS ( Red ) El conjunto de dispositivos inteligentes que utilizan el protocolo ANSI/EIA/CEA 709.1 para comunicarse, sobre uno o má m ás canales de comunicació comunicaci ón.
•
LONWORKS ( Sistema ) Toda la familia de hardware y software que ofrece Echelon y que permite crear, desarrollar, instalar y mantener una red LonWorks.
INTRODUCION A LONTALK
Como hemos dicho, la tecnologí tecnolog í a LonWorks fue diseñ dise ñada hace cerca de diez añ a ños por la Corporació Corporación Echelon como una plataforma universal para casi cualquier sistema de control. La tecnologí tecnologí a, a, principalmente el protocolo y el medio de programació programaci ón fueron diseñ diseñados para ocuparse de las idiosincracias y demandas de las redes de control. El protocolo LonTalk es una completa realizació realización de todas las 7 capas del modelo de referencia 0SI y no tiene que estar s ólo abarcado por EIA (EIA-709) sino tambié también por cuerpos está est ándard (IEEE, ANSI, IFSF, ASHRAE, CEN, SEMI y AAR para mencionar algunos). El protocolo está está abierto al uso de cualquiera en cualquier plataforma (programaci ón) y procesador. Los Chips Neurona memorizan y gestionan la comunicai ón entre dispositivos. Toshiba, Cypress semiconductor y Motorola los manufacturan y los venden por todo el mundo. Actualmente hay alrededor de 8.5 millones de mecanismos instalados por todo el mundo que llevan incorporado un Chip Neurona. Para má m ás informació información sobre el protocolo referirse a www.echelon.com/products/Core/default.htm LonTalk, viene definido por la norma ANSI/EIA 709.1 o Control Está Est ándar de la Red ; es el corazó coraz ón del sistema LonWorks. En Europa se ha normalizado bajo la EN 14908. El protocolo proporciona un conjunto de servicios de comunicació comunicaci ón que permite que una aplicaci ón implementada en un dispositivo enví enví e y reciba mensajes desde y hacia otros dispositivos de la red sin necesidad de conocer la topologí topologí a de la misma, ningú ning ún nombre de otro elemento, o de las funciones de las que son capaces el resto de dispositivos que se encuentran conectados a la red. El protocolo LonWorks sigue el modelo de referencia para la interconexi ón de sistema abiertos (OSI) desarrollado en 1984 por la ISO. El modelo de la OSI es un modelo basado en capas en el cual cada capa tiene sus responsabilidades y provee de servicios a la capa superior e inferior para que la comunicació comunicaci ón sea eficaz y posible.
El modelo de la OSI presenta 7 capas y Lontalk, que deriva de ese modelo, tambi én: Fí sica sica Enlace de datos Red Transporte Sesión Presentación Aplicación En un modelo de transmisió transmisi ón de datos siempre se entiende que la transmisi ón de datos está est á encapsulada con informació informaci ón que gestiona cada una de las capas del modelo. Es decir existen una serie de encabezados que cada capa gestionar á de una forma u otra para tomar una serie de decisiones protocolizadas para que la transmisió transmisi ón de los datos sea correcta. Al final del modelo, la capa superior recibirá recibirá los datos en sí s í correctamente correctamente y entonces la transmisió transmisi ón habrá habrá sido un éxito. Por ejemplo las variables de red que ya hemos comentado en el portal, se encontrar í an an en la capa superior de aplicació aplicación mientras que los transceivers multimedio (los interfaces de conexió conexi ón ente los cables del medio y los nodos) ló l ógicamente se encontrarí encontrar í an an en el modelo en la capa m ás inferior llamada capa f í s ica. ísica. Comentemos en general las diferentes capas de las que dispone Lontalk para en art í culos culos venideros introducirnos en detalle en cada una de ellas. CAPA FÍSICA
ísica, La capa f í s ica, define la transmisió transmisión de bits en el canal de comunicaciones, siendo este un medio de transmisió transmisión f í s ico de paquetes de datos.Todo dispositivo Lonworks se conecta a un canal ísico ísicamente f í s icamente por medio de un transceiver, que implementa la capa f í f í sica sica del ANSI/EIA/CEA 709.1. La capa f í s ica asegura los niveles de tensió tensi ón para que 1 bit transmitido por un nodo origen sea ísica recibido como 1 bit por el nodo destino. Lontalk es independiente del medio y soporta m últiples ísica. protocolos de capa f í s ica. CAPA DE ENLACE
La capa de enlace define los m étodos de acceso al medio y la codificaci ón de datos para asegurar un uso eficiente del canal de comunicaciones. Los bits de la capa f í f í sica sica conforman en la capa de enlace una trama (frame). Indica ademá además cuando un nodo puede transmitir una trama y como la recibe el nodo destino y se detectan los errores de transmisi ón. Esta capa proporciona un mecanismo para asignar prioridad a los mensajes, de manera que los mensajes m ás importantes se entregan antes. Tambié También es la encargada de controlar el acceso al medio. Para acceder al medio, Lontalk define un algoritmo llamado p-persistent CSMA. Consiste en evitar las colisiones en el canal de comunicaciones comunicaciones haciendo una previsió previsión de la carga que se va a soportar en el mismo. Para conseguirlo se aleatoriza el tiempo con que cada nodo intenta transmitir por la red. Este algoritmo de acceso al medio se utiliza en much í simos simos protocolos y es uno de los má m ás eficientes ya que no satura el bus de comunicaciones evitando sobrecargas y colisiones. Para terminar con esta capa diremos tambié tambi én que se encarga de “chequear” (CRC) los posibles errores que provengan de su capa inmediatamente superior, la de red.
CAPA DE RED
La capa de red, indica como se han de ‘encaminar' los paquetes de mensajes desde un nodo fuente a un nodo destino. Esta capa define el nombre y direcci ón de los nodos para asegurar la correcta entrega de los datos. Tambié Tambi én indica como ‘encaminar' mensajes cuando los nodos se encuentran en distintos canales.
Las capas 4 y 5, de transporte y sesi ón, son las encargadas de asegurar la fiabilidad en la entrega de los mensajes que contienen los paquetes. Las capas de transporte y sesi ón definen el tipo de servicio de los mensajes (con reconocimiento, sin reconocimiento, sin reconocimiento repetido, petici ón – respuesta). Ademá Además en ellas se implementa un mecanismo de autentificació autentificaci ón y de detecció detecci ón de paquetes duplicados. Ya para terminar las últimas capas del modelo la de presentaci ón y la de aplicació aplicaci ón ofrecen a grandes rasgos los siguientes servicios: Propagació Propagaci ón de variables de red Alias de variables de red Pasarela de mensajes generales Mensajes de gestió gesti ón de red Mensajes de diagnó diagn óstico de red Transmisió Transmisión de tramas externas
MEDIOS DE TRANSMISI Ó N
En una red de control Lonworks la conexió conexi ón f í s ica de un Neuron (la parte del dispositivo que se ísica ‘engancha’ a la red) se realiza a travé trav és de los transceivers (transceptor), los cuales son unidades especiales de acoplamiento al medio. Debe su nombre a la capacidad que tiene para transmitir y recibir (transmitter receiver). Los medios de transmisió transmisi ón empleados: Par trenzado (Twisted Pair) Corrientes Portadoras (Power Line) Fibra Óptica Cable Coaxial Radiofrecuencia
•
Par Trenzado (Twisted Pair) Estabilidad, bajo coste y manejabilidad Velocidad Tx. Hasta 1.25Mbps Alta fiabilidad. Menos propenso a interrupciones
•
Par Trenzado con LinkPower Suministro de comunicaciones y alimentació alimentaci ón a travé través del par trenzado Terminació Terminación de red en F.A. (Fuente Alimentaci ón) En caso de nodos de montaje superficiales se suministran con Link Power
•
Corrientes Portadoras (Power Line) Medio de Tx. Red elé el éctrica (220V AC) Varios rangos de frecuencia Sin cableado adicional, ni preinstalació preinstalaci ón Flexibilidad Resistente a interrupciones Velocidad Tx. ~10 Kbps
•
Fibra Óptica Tx. Basada en el principio de reflexió reflexi ón de las ondas de luz Elevadas velocidades de Tx. Robustez frente a interferencias electromagné electromagn éticas Alcanzan largas distancias. Fundamentalmente empleado en conexiones punto a punto con largas distancias
•
Cable Coaxial Velocidad de Tx. Media Propenso a interrupciones en las comunicaciones Especial atenció atención a la instalació instalaci ón del cable
•
Radiofrecuencia Tx. Mediante ondas electromagné electromagn éticas Flexibilidad total de posicionamiento de los dispositivos No requiere cableado Coste elevado Alta sensibilidad a las interferencias Velocidad de Tx. ~5 Kbps Dificultad en la estructura de red Rango de alcance limitado
Dentro de cada uno de los medios comentados, existen diferentes tipos de cable a emplear, los cuales nos proporcionará proporcionar án mayores o menores velocidades de acuerdo a la composici ón y aislamiento de los mismos respecto a agentes externos. Otros factores a tener en cuenta, son las topologí topologí as as permitidas en cada uno de los ellos, ya que con cualquier medio, no es viable emplear cualquier topologí topologí a. a. Entre las topologí topologí as, as, mencionar la tipo Bus, Libre, y en Anillo.
TOPOLOGÍA DE LA RED
•
RS-485
Topologí Topologí a en Bus. El cable empleado puede ser apantallado o sin apantallar, los cuales han de poseer 2 terminadores en los extremos cuando estos se encuentran al final de la red. Esta filosof í distribución de la red se emplea principalmente para formar el backbone ía de distribució (columna vertebral) de una red. Debido entre otros factores a su elevada velocidad de Tx. de 1.25Mbps.
•
FTT/LPT
FTT –Free Topology Transceiver- y los LPT –Link Power Transceiver- son totalmente compatibles entre sí sí , brindá brindándonos una gran flexibilidad a la hora de proyectar una configuració configuración de la red. Estas nos permiten optar entre una topolog í a en estrella, bus o anillo. Estas configuraciones no suelen establecerse de manera r í gida, gida, sino que nos permiten mezclarse entre ellas obteniendo mayor flexibilidad en nuestra configuraci ón de red. FTT/PLT se emplean para formar la red en su ‘ultima milla’. La velocidad de Tx. se halla en los 78 Kbps.
•
PLT22. Red mediante L í nea nea Portadora
Velocidad de Tx. es<10Kbps. Empleada en la formaci ón de la red en su ‘ú ‘ última milla’. Nos permite emplear topologí topologí a libre, ya que como podemos observar su comunicaci ón se realiza a travé través de la instalació instalaci ón del cable elé el éctrico de la vivienda, ofrecié ofreci éndonos ubicuidad en todas las estancias en las cuales dispongamos de puntos de luz. No requiere de terminadores de red.
•
Lon IP. Ethernet
Como imaginamos, una estructura de red, la cual emplea el medio f í f í sico sico de una red Ethernet, obtendremos unas tasas de transferencia muy elevadas con respecto al resto. Empleada normalmente como backbone de la red. Y como una red Ethernet m ás nos permite una topologí topologí a libre.
•
Fibra Óptica.
No empleada habitualmente, debido a sus altos costes, su empleo se reduce pr ácticamente a la interconexió interconexión de edificios con unas distancias consideradas. Su velocidad de Tx. ronda los 1.25 Mbps, empleando una topologí topolog í a Bus, ya que la conexió conexi ón entre distintos segmentos de red se hace complicado debido a la naturaleza de la tecnolog í a de la fibra óptica.
Como podemos observar, tanto por la flexibilidad y como en dise ño posible en una red Lon son muy elevadas, con lo que podemos acometer cualquier tipo de instalaci ón sin ningú ningún inconveniente, siempre disponiendo de una gran versatilidad en todos sus aspectos. Es por ello que la elecci ón de un sistema Lonworks para nuestros proyectos ser á siempre una opció opci ón a tener muy en cuenta.
VENTAJAS
-Robusta y fiable -Ideal para entornos industriales -Gran variedad de medios de transmision -Mayor rango de aplicaciones -Mayor velocidad de tranmsion -Protocolo seguro -Buen autoinstalador pero es mejor que el EIB porque utiliza el mismo protocolo para instalar que para mantener o configurar. -La herramienta de desarrollo (NodeBuilder) tiene tiempos de desarrollo mas cortos aunque la variedad de dispositivos sea mayor. -Bueno en lo relacionado con el mundo de internet DESVENTAJAS
-Utiliza un bus de cuatro hilos -Poco estandarizado -Problemas con comunicaciones Wireless -Dificultad de integrar soluciones de otros fabricantes -Má -Más introducida en el mercado estadounidense -Peor diseñ diseño en los productos
