Tema 3 Tecnologias Domoticas Parte i Vocw

8/14/2019 Tema 3 Tecnologias Domoticas Parte i Vocw

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TEMA 3TECNOLOGIAS DOMOTICAS

Parte I: Red de Datos

Prof. Germn Villalba Madrid

Dpto. de Ingeniera de la Informacin y las Comunicaciones

Facultad de Informtica - Universidad de Murcia


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Contenido

Parte I

Redes de datos USB, FIREWIRE, ETHERNET, HomePlug, HomePNA,

HomeRF, Bluetooth, WLAN, IR

Parte II

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Redes de control X-10, KNX, EIB, BatiBUS, EHS, CEBus, LonWorks

Parte III

Redes multimedia

HAVi

Arquitecturas software de propsito general

UPnP, Jini


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Introduccin

En el tema anterior se analizaron las instalaciones

que podemos encontrarnos en una vivienda oedificio.

En el tema actual, se estudiarn de que medios

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dichas instalaciones; es decir, tomar informacin ypoder actuar sobre las mismas.

En un tema posterior, se integrarn dichasinstalaciones con las tecnologas disponibles conel fin de domotizar la vivienda o edificio objetivo.


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Redes de Datos

Anteriormente, las redes de datos en las HAN eranpuramente centralizadas (todos los perifricos conectados aun nico PC).

Se dispone actualmente de distintos tipos de redes:

LAN (Local Area Network): red de rea local. Ej. Ethernet.

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WLAN (Wireless Local Area Network): red de rea localinalmbrica. Ej. Wi-Fi.

PAN (Personal Area Network): red de rea personal. Ej. USB.

WPAN (Wireless Personal Area Network): red de rea personal

inalmbrica. Ej. Bluetooth. Las prestaciones:

Segn la distancia, LAN alcanza mayores distancias, seguidade la WLAN.

Segn el ancho de banda, las mejores prestaciones las PAN.


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Redes de Datos

Tecnologas de cableado: atendiendo a la necesidad deinstalar nuevos cables o no, o usar un enlace radioelctricose pueden clasificar en 3 categoras:

Cables nuevos:

Obligan a crear una infraestructura cableada.

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Ethernet, USB y FireWire. Coste de instalacin alto y baja flexibilidad.

Menor inversin de equipamiento y accesorios.

Sin nuevos cables:

Utilizan la infraestructura actual de la vivienda. HomePNA, utiliza el par de hilos telefnico (proporciona un

punto de datos donde exista una toma telefnica).

HomePlug, utiliza la red elctrica de baja tensin de la viviendapara que cada enchufe sea, potencialmente, una toma de red dedatos.


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Redes de Datos

Tecnologas de cableado

Inalmbricas o va radio: Bluetooth, HomeRF y las versiones del estndar IEEE 802.11

(el 802.11b conocido como Wi-Fi).

IEEE 802.11 proporciona movilidad, a un ancho de banda

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.

oficinas, hoteles, aeropuertos, ... HomeRF est enfocado para la transmisin inalmbrica de voz y

datos dentro de la vivienda.

En general, permiten una gran disponibilidad en cualquier parte

de la vivienda, pero con mayor equipamiento, del orden de 10veces menor ancho de banda respecto a Ethernet, USB, ...

Para redes inalmbricas personales, Bluetooth e IrDA sonideales por precio y prestaciones (mandos a distancia, manoslibres, intercambio de datos entre PDA y PC, auriculares

inalmbricos equipo Hi-Fi, ...


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Redes de Datos

USB (Universal Serial Bus)

Bus de expansin externo, permite instalar perifricossimplemente conectando el dispositivo al bus (sinabrir el equipo).

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, .

El estndar permite conectar hasta 127 dispositivospartiendo desde un solo conector, con una velocidadinicial de 12 Mbps (Versin 1.0).

Con slo dos cables consigue velocidades mayoresque el puerto serie RS-232 y el puerto paralelo, conmayor nmero de dispositivos.


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Redes de Datos

USB

Versiones: USB 1.0

12 Mbps

USB 2.0

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ps

Permite conectar videocmaras y discos duros externos, conbuenas prestaciones.

Mximo de la conexin: 5 metros.

Un concentrador USB nos proporciona varias bocas USB.

Distribuye datos y energa por el mismo cable de 4 hilos decobre (1 par de hilos para alimentacin 5 Vdc, otro par paradatos).


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Redes de Datos

USB

Topologa rbol rama, con funcionamiento simultneo de127 dispositivos.

El controlador anfitrin o host (generalmente el PC) controlatodo el trfico del bus.

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No es un bus de almacenamiento y envo, de forma que nose produce retardo en el envo de paquetes.

Cada puerto utiliza una sola interrupcin o IRQ (InterruptRequest Line) independiente de los perifricos que tengaconectados y, por lo tanto, no hay riesgo de conflictos entreuna cantidad de dispositivos que de otra no se podranconectar por falta de recursos.


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Redes de Datos

USB Ventajas

Conexin sencilla. Prcticamente, no se registran errores de conexin ni instalacin.

Plug and Play.

No es necesario apagar y encender. El SO reconoce el dispositivo

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e nsta a os r vers aprop a os.

Conexin / desconexin en caliente.

Mayor rendimiento

Alta velocidad de transferencia comparada con sus antecesores.

Soporte multiplataforma Tanto para PC como para MAC.

Mltiples dispositivos conectados de manera simultnea.

Alimentacin de los dispositivos por el propio cable.


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Redes de Datos

USB Desventajas

El ancho de banda se reparte entre los dispositivos. No es problema, si conectamos un teclado y un

ratn.

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Si es problema si conectamos varias impresoras, eintentamos imprimir en ellas a la vez.


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Redes de Datos

FireWire (IEEE 1394)

Es uno de los estndares de conexin deperifricos ms rpidos que se han desarrollado(fundamental en multimedia).

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Mximo de 63 dispositivos conectados. Velocidades de 100, 200, 400 y 800 Mbps.

Nuevas versiones admitirn hasta 2 Gbps.


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Redes de Datos

FireWire (IEEE 1394)

Alimentacin por el bus Mientras que el USB 2.0 permite la alimentacin de

dispositivos sencillos que consumen mximo de 2,5 W

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(ratn), los dispositivos FireWire pueden proporcionarhasta 45 W (suficiente para discos duros).


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Redes de Datos

Comparativa entre FireWire y USB

FireWire USB

Nmero mximo dedispositivos 63 127

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Longitud mxima delcable entredispositivos

4,5 metros 5 metros

Consumo mximo por

dispositivo a travs delbus

1,5 A con 30 Vdc

(45 W)

0,5 A con 5 Vdc

(2,5 W)

Velocidad detransferencia de datos

400 Mbps (IEEE 1394)

800 Mbps (IEEE 139b)

1,5 y 12 Mbps (v 1.1)

480 Mbps (v 2.0)


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Redes de Datos

Ethernet

Es la tecnologa ms extendida para la implantacinde redes empresariales y residenciales.

Basados en Fast Ethernet: 100 Mbps

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Concepto de Cableado Estructurado, haciendouso de cable UTP (ms barato).

Ubicacin de toma Ethernet 10Base-T en todas las

dependencias de la vivienda. (Incluida en ICT+?) 10 / 100 Mbps a precio razonable y mucha ms

seguro que las tecnologas inalmbricas.


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Redes de Datos

HomePlug

Es una tecnologa que permite implementar redes localesusando la instalacin elctrica de baja tensin evitando lainstalacin de nuevos cables.

Velocidad versin 1 14 Mb s.

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Permite la conexin a Internet desde cualquier enchufe de lavivienda.

Su competidor directo es Wi-Fi, con similares prestaciones, quepuede resultar ms barato debido a la complejidad de loschips PLC para evitar ruido e interferencias elctricas queencarece los dispositivos con tecnologa HomePlug.


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Redes de Datos

HomePlug

Intellon Corporation desarrollel chip INT5130, que sepuede integrar a equipos

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, ,

consolas, TV, ... La configuracin puede ser:

Un mdem PLC, donde se

conectan varios dispositivos. Cada dispositivo incorpora su

chip, sin necesidad demodem.

Fuente: http://www.homeplug.org


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Redes de Datos

HomePlug

Ejemplo de cmo se desarrollara una red de datosbajo esta tecnologa.

Fuente: http://www.homeplug.org 18


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Redes de Datos

Las compaas elctricasutilizan esta tecnologa (o

similares) para ofertar bandaancha.

El Backbone puede estar al

Fuente: http://www.homeplug.org/products19

o en el transformador de bajatensin a media tensin (aprox.500 metros punto de acceso).


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Redes de Datos

HomePlug

La compatibilidad con algunas de las tecnologas dela red de control son:

Totalmente compatible con X-10;

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Posibles interferencias con CEBus y Lonworks.


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Redes de Datos

HomePNA

El objetivo era construir una LAN sin nuevos cables ni obras,utilizando el cableado telefnico existente en los edificios yviviendas.

En el mercado americano ha tenido un xito im ortante cada

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habitacin tiene una toma telefnica). En Europa, en cambio, han aparecido problemas de

compatibilidad con el bucle de acceso VDSL, quedesaconseja el uso de HomePNA ante un posible despliegue

masivo de VDSL. VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line) llegar hasta

los 52 Mbits/s de bajada. Mxima distancia a la central con elmximo rendimiento a 300 metros.


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Redes de Datos

HomePNA

En el siguiente grfico se muestra: cmo conviven las seales de telefona (analgica

15 Hz a 4 kHz), xDSL (25 kHz a 1.1 MHz) y

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HomePNA (por encima de los 2 MHz), por el mismocable telefnico.

la potencia (W) para cada una de esas seales.


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Redes de Datos

HomePNA

La tecnologa HomePNA es una Ethernet a: Versin 1.0: 1 Mbit/s

Versin 2.0: 10 Mbit/s

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.

El estndar HomePNA cumple CSMA/CD, IEEE-802.3, ydireccin MAC (como Ethernet).

La diferencia con Ethernet es el nivel fsico. Los Sistemas Operativos trabajan con los adaptadores

HomePNA igual que lo hara con un adaptador Ethernet.


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Redes de Datos

HomePNA

La arquitectura es la siguiente: La seal de banda ancha llega por cable o DSL

mdem.

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Este se conecta a una pasarela o router HomePNA. La salida se conecta a una toma telefnica ,

proporcionando as en cada toma una conexin debanda ancha.

Cada dispositivo que se conecte necesitar un

adaptador PCI, USB, ..., a HomePNA.


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Redes de Datos

HomeRF

Es una tecnologa de transmisin digital inalmbrica abierta.

La principal ventaja, frente a otras tecnologas inalmbricas,es que permite distribuir vdeo y audio en dispositivos conescasos recursos hardware, como en equipos Hi-Fi o en

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.

La idea es que los PCs o las pasarelas residenciales sean loscentros de descarga de canciones o pelculas va Internet, yque la tecnologa HomeRF distribuya stas a los dispositivosque las reproduciran.

Esta tecnologa garantiza el acceso simultneo por vos dehasta 8 usuarios a una centralita o telfono digital, mientrasque Bluetooth slo puede garantizar una conversacin devoz, y Wi-Fi no cumple la respuesta temporal necesaria.


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Redes de Datos

HomeRF

La especificacin utilizada se denomina SWAP, la cualcombina lo mejor de las tecnologas:

inalmbricas de transmisin de datos

WLAN 802.11 CSMA/CA: so orta la transferencia de los datos

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asncronos. el estndar de transmisin inalmbrico de voz ms extendido del

mundo (DECT: digital enhanced cordless telephone).

Es el sistema tpico utilizado por los telfonos inalmbricos dehogares y oficinas.

TDMA: acceso mltiple por divisin del tiempo.

Soporta la transferencia de datos iscronos (voz).


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Redes de Datos

HomeRF

Utiliza la banda de 2,4 GHz, al igual que Bluetooth yWi-Fi.

Velocidades de transmisin:

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SWAP 1.0: 1.6 Mbps SWAP 2.0: 10 Mbps

SWAP 3.0: 20 Mbps


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Redes de Datos

Bluetooth

Es un enlace de radio de corto alcance (hasta 10 metros). Su objetivo es crear una red de bajo coste que permita

conectar entre s equipos informticos y de comunicacinorttil mvil como im resoras PDA ratones telfonos

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mviles, y otra electrnica de consumo. Inicialmente, se trataba de sustituir el interfaz serie RS-232 y

al paralelo Centronics, incluso al interfaz de infrarrojos.

Evita el uso de cables,

Aumenta la velocidad de transferencia,

Aporta movilidad al equipo (hasta 10 metros sin complementoscomo amplificadores y antenas direccionales).


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Redes de Datos

Bluetooth

Los dispositivos con Bluetooth se reconocen y se comunicande la misma forma que un PC hace con una impresora: elcanal permanece abierto, sin requerir una constanteintervencin del usuario.

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Bluetooth

No compite con Wi-Fi, sino que son complementarias. Loscomponentes Bluetooth son ms pequeos, baratos yconsumen menos que los Wi-Fi, pero con menor velocidad yalcance.

Redes de Datos

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, .

Especificacin 2.0: 4, 8 y 12 Mbps

Se limita la potencia de salida exactamente al valor necesario,para aumentar la autonoma de las bateras de los dispositivos.

Medidas de Seguridad:

Se ha definido un nivel bsico de encriptacin, incluido en eldiseo del chip de radio. As, cualquier equipo con bajos recursospodr disponer de unas medidas mnimas de seguridad.


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Redes de Datos

WLAN

Una red local inalmbrica es un sistema de comunicacionesde datos flexible, utilizando ondas electromagnticas paraenlazar los equipos conectados en red, en lugar del cableadoconvencional (par trenzado, coaxial, fibra ptica,...).

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. ,

nivel fsico y el subnivel de acceso al medio (segn estructuraOSI).

Versiones:

802.11b 11 Mbps Wi-Fi (banda de 2.4 GHz)

802.11b+ 22 Mbps (banda de 2.4 GHz) 802.11g 54 Mbps (banda de 2.4 GHz)

802.11a 54 Mbps (banda de 5 GHz)


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Redes de Datos

Wi-Fi (Wireless Fidelity)

Nombre comercial para IEEE 802.11b, que se extiende al restode estndares 802.11x.

Configuraciones de Wi-Fi (WLAN):

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,

dispositivos con su adaptador inalmbrico, conectandosedirectamente. Mximo entre 5 6 dispositivos (a mayordispositivos ms colisiones).

Punto de Acceso (access point): utiliza el concepto de celda de

telefona mvil. Aumenta el nmero de celdas, aumentando elnmero de puntos de acceso, que funcionan como repetidores.


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Redes de Datos

Wi-Fi (Wireless Fifelity)

La velocidad alcanzada depende de la distancia al punto de

acceso, que ser mayor cuanto ms cerca nos encontremosde l.

Para mejorar la calidad de seal, y por tanto, la velocidad, se

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Antenas direccionales: tipo yagi o guiaondas, emiten y recibenen una sola direccin. Ejemplo: la antena de TV la orientamoshacia el repetidor.

Antenas Omnidireccionales: emiten en un radio de 360.

Ejemplo: antena de FM del coche, no necesitamos saber dndeest el repetidor de radio.

Antenas Sectoriales o de panel: emiten en un ngulo mayorque las direccionales, y menor que las omnidireccionales.Ejemplo: para enlaces punto multipunto.


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Redes de Datos

Infrarrojos

Limitada tcnicamente y con escasa fiabilidad para redes dedatos, sin embargo, es ampliamente utilizada en mandos adistancia para control remoto de equipos de audio, vdeo, aireacondicionado, ...

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Se utilizan transceptores (microchips que realizan la tarea detransmisin y recepcin).

Necesita de un software especial de sincronizacin de lacomunicacin.

La radiacin infrarroja no sufre interferenciaselectromagnticas, pero s pueden afectar stas a los dosextremos del medio (conversin IR/elctrica).


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Conclusiones

El edificio inteligente no solo debe constar de unared de control (tradicionalmente denominadadomtica) sino que debe incorporar dos redesms: datos y multimedia.

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,

(simplificacin de la instalacin), que abaratecostes de instalacin y mantenimiento.

Las tecnologas para las tres redes tienden a

dispositivos Plug & Play, como medio paraexpandirse por el mercado domstico.


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Bibliografa (I)

J.M. Huidobro y R. Milln, Domtica. Edificios

InteligentesEd. Creaciones Copyright, 2.004 Jose M Quinteiro, y otros, Sistemas de Control

para Viviendas y Edificios: DomticaEd. Paraninfo,

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.


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Bibliografa (II)

Recursos en Internet

http://www.bluetooth.com http://www.homeplug.org

htt ://www.home na.or

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http://www.homerf.org http://www.usb.org

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