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16
Octubre
2009

El Protocolo de comunicaciones, el lenguaje de la domótica

¿Qué es? Tipos de Protocolos

No se puede entender la domótica, sin conocer el protocolo de comunicaciones, como lenguaje de comunicación del Sistema Domótico.

A través del protocolo se comunican los diversos dispositivos que componen la red domótica.

Tipos de protocolos:

  • Propietarios o cerrados: Son protocolos específicos de una marca en particular y que solo son usados por dicha marca. Pueden ser variantes de Protocolos Estándar.
logo_creston_1Son protocolos cerrados de manera que solo el fabricante puede realizar mejoras y fabricar dispositivos que “hablen” el mismo idioma.
Esto protege los derechos del fabricante, pero limita la aparición de continuas evoluciones en los sistemas domóticos, con lo que, a medida que los sistemas con protocolo estándar se van desarrollando, van ganando cuota de mercado a los sistemas de protocolo propietario.
Otro problema que tienen es: la vida útil del sistema domótico, en un sistema propietario que depende en gran medida de la vida de la empresa y de la política que siga, si la empresa desaparece, el sistema desaparece y las instalaciones se quedan sin soporte ni recambios.
  • Estándar o Abiertos: Son protocolos definidos entre varias compañías con el fin de unificar criterios.
Son abiertos (open systems), es decir, que no existen patentes sobre el protocolo de manera que cualquier fabricante puede desarrollar aplicaciones y productos que lleven implícito el protocolo de comunicación.

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En un sistema estándar, si una empresa desaparece o deja de sacar productos al mercado, no afecta demasiado ya que hay otros productos en el mercado que cubren ese hueco.

Los protocolos estándar para aplicaciones domóticas más extendidos en la actualidad son: KNX, Lonworks y X10.

KNX

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- Introducción:


KNX es una tecnología que apareció a principios de los 90 de la mano tres protocolos domóticos: Batibus, EIB y EHS, que se unieron en 1997 en un único estándar internacional al que bautizaron con el nombre de: KNX.

La especificación KNX fue publicada en 2002 por la recién establecida KNX Association. La especificación está basada en la especificación de EIB completada con los mecanismos de configuración y medios físicos nuevos originalmente desarrollados por BatiBUS y EHS.
La tecnología KNX está respaldada por la KNX Association, un grupo de compañías líderes en el mercado activas en muchas áreas de aplicación relativas al control de casas y edificios.

A nivel mundial, la KNX Association tiene acuerdos partners con más de 21.000 compañías integradoras en 70 países, más de 50 universidades técnicas, así como más de 100 centros de formación.


- Puntos fuertes:

  • Interworking: los productos que son etiquetados con la marca registrada KNX, están obligados a “hablar y comprender” el lenguaje KNX, es decir, son capaces de interpretar correctamente las señales, los bits y los bytes analógicas que van sobre el medio de transmisión que los conecta, como se establece en las Especificaciones KNX.
  • Libertad de elección del amplio número de fabricantes KNX: actualmente, la KNX Association tiene más de 170 empresas de 29 paises, que ofrecen más de 7.000 grupos de productos certificados KNX en sus catálogos, englobando más del 80% de los dispositivos vendidos en Europa para el control de casas y edificios.
  • Estándar Internacional (ISO/IEC 14543-3) así como:
    • Estándar Europeo (CENELEC EN 50090 y CEN EN 13321-1).
    • Estándar Chino (GB/Z 20965).
    • Estándar Norteamericano (ANSI/ASHRAE 135).
  • Una única herramienta que es independiente de la aplicación y del fabricante llamada "Engineering Tool Software" (ETS) permite el diseño, la implementación y la configuración de la instalación que posea productos certificados KNX.
  • Una completa gama de medios de transmisión (TP, PL, RF e IP):
    • Par trenzado (KNX TP): KNX es transmitido a través de un cable bus separado, con una estructura jerarquizada en líneas y áreas.
    • Corrientes portadoras (KNX PL): KNX es transmitido sobre la red eléctrica existente (powerline).
    • Radio frecuencia (KNX RF): KNX es transmitido por señales de radio. Estos dispositivos pueden ser unidireccionales o bidireccionales.
    • IP/Ethernet (IP KNX): Este conocido medio de comunicación puede ser usado en conjunción con las especificaciones ‘KNXnet/IP’, que permiten enviar tramas KNX encapsuladas en tramas IP.
  • En continuo desarrollo, para la construcción de pasarelas que acoplen dispositivos KNX a otros sistemas (como DALI y BACnet).

- Puntos Débiles:

  • Seguridad: Si se pincha el cable de BUS de una instalación se puede acceder a ella y leer los telegramas. Esto se solucionará en un futuro seguramente usando la red TCP/IP como transporte (BUS) y encapsulando el protocolo KNX para enviarlo bajo la protección y seguridad del protocolo de internet. Además de mejorar la velocidad de transmisión y economizar el cableado Ethernet.
  • Facilidad de manejo: El ETS es muy robusto pero no es sencillo de manejar, no se pueden simular situaciones pre programadas, no está orientado a objetos con los que se pueda interactuar (recibir información y poder ser enlazada con eventos, botones,…). Se han creado herramientas complementarias al ETS (ej: Facility web) o softwares de visualización (ej: KN2 o EDOMO)para interactuar con el sistema de manera más sencilla, pero aún queda mucho por hacer en las siguientes generaciones de software.
  • Coste: Los productos KNX suelen ser por lo general “caros” en comparación con otros productos de domotica, aunque hay marcas KNX que se están distinguiendo por su política de precios asequibles sin por ello perder en calidad. Bien es cierto que cada vez aparecen marcas (ej: Zennio) que ofrecen una alta relacción prestaciones/precio.

LONWORKS

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-Introducción:


LONWORKS es una plataforma de control creada por la compañía norteamericana Echelon en 1990.

El protocolo LonTalk consta de una mezcla de hardware y firmware sobre un chip de silicio: Neuron Chip, cualquier dispositivo LONWORKS, también llamado: nodo, está basado en este microcontrolador.

LonMark International es una organización sin ánimo de lucro con más de 500 asociados, que apoya con sus miembros la evolución de estándares y la divulgación de tecnologías de red de LONWORKS para el control y la supervisión de equipos e instalaciones.

La plataforma LONWORKS forma parte de varios estándares industriales y constituye un estándar de facto en muchos segmentos del mercado del control, con una tecnología abierta a más de 1000 fabricantes en todo el mundo.

LONWORKS se utiliza para el control de sistemas en varios campos, entre los que se encuentran: el control industrial y en el control de transporte ferroviario, naval y aeroespacial, monitorización de contadores de energía, alumbrado público y en la automatización de casas. Sin embargo la mayoría de los 100 millones de aparatos instalados se emplean en la automatización de edificios.

- Puntos fuertes:

  • Interoperabilidad: Echelon define la interoperabilidad como: la capacidad de integrar productos de distintos fabricantes en sistemas flexibles y funcionales sin necesidad de desarrollar hardware, software o herramientas a medida. Esto trae los siguientes beneficios:
  1. Los productos interoperables permiten a los diseñadores de cada proyecto utilizar el mejor dispositivo para cada sistema o sub-sistema sin verse forzados a utilizar una línea entera de productos de un mismo fabricante.
  2. Los productos interoperables incrementan la oferta del mercado permitiendo a diferentes fabricantes competir en un segmento que de otra manera les estaría completamente prohibido. De esta manera, los diferentes fabricantes se esfuerzan por disponer de la mejor solución y esto se traduce en una mayor calidad y libertad de elección para el usuario final.
  3. La interoperabilidad reduce los costos de los proyectos al no depender de manera exclusiva de un solo fabricante.
  4. Los sistemas interoperables permiten a los responsables de mantenimiento de los edificios y plantas industriales la monitorización de las instalaciones utilizando herramientas estándar, sin importar que empresa ha fabricado cada sub-sistema.
  • Estándar Internacional (ISO/IEC-14908) así como:
    • Estándar Europeo (EN-14908).
    • Estándar Chino (GB/Z20177-2006)
    • Estándar Estados Unidos (EIA-709-1)
    • Estándar Europeo de electrodomésticos (CEDEC AIS)
  • Múltiples medios de transmisión (TP, PL, e IP): LONWORKS puede funcionar sobre RS485 a través de cables telefónicos trenzados para el cableado con topología libre (TP), sobre corrientes portadoras: Powerline (PL): muy extendido en urbótica y contadores enegéticosy haciendo uso del protocolo de internet (IP).
  • En continuo desarrollo, como la nueva plataforma: LONWORKS 2.0 , que trae un nuevo nivel de funcionamiento, con nuevas versiones más rápidas y eficientes del Neuron Chip, instalaciones simplificadas para las redes de control basadas en la estandarización ISO/IEC 14908 y totalmente compatible con los millones de dispositivos inteligentes de LONWORKS ya desplegados en todo el mundo.

- Puntos Débiles:

  • Créditos (credits): El sistema LON funciona con créditos que tienen un coste en cada instalación. Si quieren competir en igualdad de condiciones con KNX tendrán que eliminar este sistema de créditos.
  • Facilidad de manejo: Al igual que en KNX, Lonmaker es muy robusto pero no es sencillo de manejar, algunos fabricantes han realizado su propio software de programación y control para dispositivos LON, para mejorar este aspecto, pero no de forma estandarizada.

X10

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-Introducción:


X10 fue desarrollado en 1975 por Pico Electronics of Glenrothes, Escocia, para permitir el control remoto de los dispositivos domésticos. Fue la primera tecnología domótica en aparecer y sigue siendo la más extendida, por su facilidad de instalación y su bajo precio.

X10 es un protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos eléctricos. Utiliza la línea eléctrica (220V o 110V), como único medio, para transmitir señales de control entre los dispositivos, esto supone un gran inconveniente en cuanto a fiabilidad, ya que el sistema es muy sensible a los ruidos eléctricos.

Las señales de control de X10 se basan en la transmisión de ráfagas de pulsos de RF (120 kHz) que representan información digital. Estos pulsos se sincronizan en el cruce por cero de la señal de red (50 Hz ó 60 Hz).

Primero se transmite una orden con el Código de Casa y el Número de Módulo que direccionan el módulo en cuestión. Luego se transmite otro orden con el código de función a realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el protocolo.

Los dispositivos están generalmente enchufados en módulos X10 (receptores). X10 distingue entre módulos de lámparas y módulos de dispositivos.

Los módulos de dispositivos proporcionan energía a los dispositivos eléctricos y aceptan órdenes X-10 y son capaces de gestionar cargas grandes (ej. máquinas de café, calentadores, motores,…), en cambio los módulos de lámparas no pueden soportar grandes cargas.

- Puntos fuertes:

  • Altamente extendido: X10 es un protocolo que está muy presente en el mercado mundial, sobre todo en Norteamérica y Europa (España y Gran Bretaña fundamentalmente).
  • Simple de instalar y configurar: Se conectan los módulos en los aparatos a controlar y se les asignan direcciones, a continuación se les puede enviar ordenes básicas (ON, OFF, All Lights ON, All OFF, DIM, BRIGHT ) a través de un PC, mando a distancia,… o cualquier otro dispositivo de control remoto compatible con X10.
  • Barato: Dentro de los sistemas domóticos es el que mejor precio presenta debido al hecho de ser un sistema sencillo y preparado para instalación no profesional (made-yourself).

- Puntos Débiles:

  • Interferencias: La propia génesis del sistema que comparte la comunicación y la alimentación de los aparatos en la misma onda, tiene como principal consecuencia que la calidad de la señal depende siempre de la calidad de la señal de red que llega a nuestras casas.

Aunque se pongan filtros, se dan casos donde, por esta causa, la señal no llega bien a su destino o se genera una señal aleatoria haciendo que el sistema pierda en robustez y sobretodo confianza del usuario.

En aras de dar una solución a este problema se han desarrollado nuevos sistemas inalámbricos RF compatibles con X10 (ej: INSTEON), de manera que intentan corregir este problema, enviando y repitiendo muchas más veces la señal para asegurar que esta llegue correctamente a su destino.

  • Uni-direccionalidad: Los dispositivos X10 son uni-direccionales, es decir, no pueden mostrar su estado una vez enviada la señal. Esto se solucionó con una nueva gama: A10, con dispositivos Bi-direccionales (ej: A10, Xanura)
  • Poca versatilidad: El sistema X10 no dispone de funciones lógicas programables que permitan realizar funciones complejas. La mayoría son funciones de control ON/OFF o DIMMER. Con lo que se descarta de entrada, si se quiere llegar a conseguir regulaciones complejas (autorregulaciones).

 

Categories: Conceptos básicos

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