Protocolos Automação Residencial

  Automação Residencial e Protocolos


Definição de protocolo:


Conjunto de regras e rotinas que definem a intercomunicação entre dispositivos em uma rede de dados”

Para que equipamentos distintos possam se comunicar em uma rede de dados é necessário o uso da implementação de protocolos conhecidos entre eles, facilitando assim a transmissão de informações, são eles:

Powerline

Criado na década de 70 era baseado na tecnologia chamada de PLC (Power Line Carrier) utilizando a própria rede de energia elétrica para transmissão de dados, dando origem mais tarde a categoria de redes denominada Powerline Networks.


A necessidade do desenvolvimento dessa tecnologia nasceu devido a seus clientes poderem controlar a iluminação e equipamentos distribuídos pela residencia sem a necessidade de cabeamentos novos, com algumas funções básicas como liga/desliga e dimerização.

X10

Percursor no segmento de transmissão via energia elétrica o X10 foi desenvolvido pela empresa”Pico Eletronics” em 1975 com objetivo de permitir o controle remoto de equipamentos em uma residencia.

O sistema X10 é considerado como a primeira tecnologia desenvolvida exclusivamente para automação residencial, tendo como grande vantagem a facilidade de instalação e programação. O X10 ao longo do tempo enfrentou dificuldades como o envio de comandos (menssagens) para equipamentos alimentados por fases diferentes, masd que foi resolvido adicionando acopladores de fases aos quadros de distribuição de energia.

Devido a má qualidade da energia elétrica, redes mal projetadas e a geração de ruídos nas linhas, a patente do protocolo X10 expirou em 1997, possibilitando a vários fabricantes desenvolverem produtos baseados em suas tecnolgias.

UPB(UniversalPowerline Bus)

Desenvolvido pela empresa americana PCS (Powerline Control Systems) em 1999 o protocolo UPB(Universal Powerline Bus) teve sua origem voltada para a automação residencial, com basamentos no X10 houveram melhoras como o aumento da velocidade da transmissão dos dados e a confiabilidade da rede.

HomePlug

O HomePlugPowerline Allience desenvolveu dois padrões para comunicação em Powerlines Networks: o HomePlug 1.0 – baseado na tecnologia Intellon PowerPacket , permitindo velocidade e comunicação,e o padrão HomePlug AV, com taxas de transmissão de 200Mbps, com capacidade de transmissão de conteúdo multimidea e HDTV através da rede elétrica.

Protocolos de Automação sem fio

Protocolo que usam tecnologias totalmente baseadas em rádio, usando o espectro da rádiofrequência (RF) para estabelecer comunicação entre os dispositivos.
Com a facilidade de fácil adaptação de topologia, por serem baseados ao sistema de topologia “Mesh” (malha) muitos desses dispositivos podem ser incluídos ou excluídos a qualquer instante, calculando novas rotas imediatamente.

Cada módulo é considerado um “nó” na rede, a medida em que se adiciona um módulo esse automaticamente passa a se comunicar com outro, criando assim a toplogia “Mesh”, entretando o aumento de “nós” cria a necessecidade de novas rotas, pois podem saturar a rede.

Atualmente as principais tecnologias sem fio utilizadas em automação residencial são o Zigbee, Z-wave e o UHF (Ultra-High-Frequancy)

Zigbee

Desenvolvido em 2005 pela ZigbeeAlliance com base no padrão IEEE 802.15.4, o nome Zigbee se deve ao fato de que as menssagens trafegam pela rede em zigzag (Zig) fazendo barulho como abelhas (Bee). A tecnologia atende a uma variedade de aplicações, desde dispositivos que trabalham a baterias até equipamentos para aplicação em automação residencial ou industrial, enquadrando se assim na rede “Mesh” com dispositivos que consomem pouca energia e baixo custo.

Mesmo um único dispositivo alcançando vários metros, a agregação de outros dispositivos na mesma rede aumenta significativamente o alcance da rede.


Z-wave

O Z-wave é um padrão de redes roteada e sem fio desenvolvido pela empresa ZenSys As, sendo desenvolvido para a aplicação em automação residencial. Os fabricantes precisam homologar seus equipamentos na Z-wave Alliance para garantir sua interoperabilidade, já que utiliza o mesmo roteamento através da rede “Mesh”.


UHF(Ultra-High Frequence)

Operando na faixa de 260 a 470 MHz é muito usada por métodos de codificação proprietária com muitos equipamentos no mercado utilizando essa frequência, sendo as mais populares operando em 433 MHz.

Alguns exemplos desses equipamentos são os sistemas de alarmes, controladores de iluminação e controles remotos de portões.

Por se tratar de uma banda de frequência não licenciada os órgãos regulamentadores exigem que esses equipamentos operem em caráter intermitente e a baixas potências, ou seja não há um padrão de comunicação efetiva.

Protocolos de automação híbridos

Sistemas que usam mais de um meio físico para estabelecer comunicação entre as cargas e os acionamentos, usando como principal meio os cabos de pares trançados, redes powerlines e rádio (RF).

A comunicação pode ocorrer tanto “peer to peer” (ponto a ponto) ou “Mesh” formando assim dois caminhos entre os “nós” da rede.

O protocolo CEBus recebeu esse nome devido a formação de um comitê em 1984, em que a antiga EIA (Electronic Industries Assotiation), hoje chamada de de CEA (Consumer Electronics Assotiation) para definir um ambicioso padrão para interconectar todos os dispositivos dentro de uma residência.

Os meios de comunicação escolhidos foram os cabos coaxiais, cabos pares trançados, cabos de fibra óptica, powerline, rádio, infravermelho e áudio e vídeo.

O comitê escolheu a tecnologia Intellon que é baseada em uma combinação powerline e rádio, utilizando a tecnologia de espelhamento espectral (spread spectrum) muito inovador para época, em 1994 os membros da EIA publicaram o padrão CEBus sob a designação, mas sua complexidade acabou não sendo muito aceita no mercado.

Insteon

Desenvolvido em 2001 pela “Smartlabs Inc” utilizando a tecnologias combinadas de powerline e rádio se desenvolvimento esteve baseado a fabricação de equipamentos de baixo custo e que possibilitassem uma melhor aceitação no mercado.

O Insteon procurou resolver os problemas de sinalização em redes exclusivamente baseadas em powerline, utilizando uma tecnologia de topologia de rede denominada dual mesh (malha dupla) do qual os dispositivos podem se comunicar tanto utilizando powerline ou rádio.



O LonWorks é uma tecnologia de redes desenvolvida em 1988 pela empresa americana Echelon, Inc, tendo se desenvolvimento baseado em automação industrial e predial, constituido de uma rede de alto desempenho, utiliza roteadores e repetidores para não gerar o looping de menssagens, comum em redes de roteamento.

A sua complexidade atende as sete camadas do modelo OSI (Open Systems Interconecction) utilizando as camadas físicas como os cabos coaxiais, cabos pares trançados, cabos de fibra óptica, powerline, rádio, infravermelho, além de prever comunicações via rádio.



Associação de conhecimento e experiência obtidos pelas tecnologias:
European Installation Bus (EIB)
European Home Systems (EHS)
BatiBUS

A especificação do protocolo KNX foi publicada em 2012 garantindo que produtos e fabricantes diferentes funcionem e se comuniquem uns com os outros, elevando assim o nível de flexibilidade na expansão e modificação das instalações

O KNX é uma norma aberta, internacional e dedicada a domótica, por isso adotada por diversos órgãos normativos, sendo eles:

Norma internacional: ISO/IEC 1543-3 em 2006
Normas Europeias: CENELEC EN 50090 em 2003 E CEN EN 13321-1 e EN13332-2 (KNXnet/IP) Em 2006
Norma Chinesa: SAC GB/Z 20965 em 2007
Norma americana ANSI/ASHRAE 135 em 2005

Suporta vários tipos de meio físico, com um ou dois modos de combinação e configurações, sendo seus meios fisicos padronizados:
Cabos de par trançado (KNX TP)
Powerline (KNX PL)
Radiofrequência (KNX RF)
IP/Ethernet (KNX IP)




Fontes: