Automatización de edificios sin cables.
¿Por qué utilizar soluciones inalámbricas en edificios?
Porque ofrecen muchos beneficios a los propietarios de edificios: el personal de operaciones y mantenimiento puede monitorear los procesos del edificio dondequiera que estén.
Si un edificio está en proceso de renovación o construcción nueva, la tecnología inalámbrica puede ahorrar costos de cableado y mejorar el rendimiento de múltiples sistemas utilizando una única solución inalámbrica.
Con una planificación cuidadosa, se puede utilizar un sistema inalámbrico para controlar la iluminación y aire acondicionado (HVAC) mientras monitorea los sistemas de seguridad y contra incendios del edificio. Los posibles cambios futuros en el edificio, como paredes móviles o remodelaciones, se pueden simplificar enormemente.
Compatibilidad de red
Tradicionalmente, las diferentes redes de un edificio (cableadas o inalámbricas) se mantenían separadas y cada una funcionaba con un equipo específico. Por ejemplo, una red está diseñada para la automatización y el control de edificios (LON o BACnet), otra para fines básicos de TI y otra para voz sobre IP (VoIP). Utilizar una única red para todos estos fines reduciría significativamente los costes de su creación y mantenimiento. Esto será posible con una red inalámbrica con suficiente ancho de banda y calidad de servicio (QoS) para todas las aplicaciones.
La mayoría de las topologías y protocolos de red modernos utilizan TCP/IP. En una red inalámbrica TCP/IP, muchas aplicaciones, como VoIP, vídeo y BACnet/IP, pueden funcionar y ser compatibles utilizando la misma infraestructura de red. Los protocolos BACnet/MSTP y LonWorks se pueden transformar en paquetes de datos IP y transmitir a través de la misma red inalámbrica. Al crear una red inalámbrica de banda ancha, es posible que varios sistemas funcionen simultáneamente. Para aplicaciones con requisitos de datos en tiempo real, el esquema QoS garantiza que se completen las tareas asignadas.
Aumento del rendimiento
Normalmente, los controladores de automatización de edificios funcionan a velocidades que oscilan entre decenas y cientos de kbit/s. Los principales protocolos para la automatización de edificios tienen las siguientes velocidades de transferencia de datos: 10 Mbit/s para Ethernet, 156 Kbit/s para ARCNET, hasta 76,8 Kbit/s para MS/TP y 78 Kbit/s — 1,25 Mbit/s para LonWorks. Por lo tanto, cuando se conectan varias redes entre sí, los requisitos de rendimiento del sistema en su conjunto aumentan varias veces.
Considere soluciones inalámbricas
Los sistemas de automatización de edificios basados en cables se utilizan desde hace muchos años y han demostrado su fiabilidad. Las soluciones inalámbricas han entrado recientemente en este ámbito y se han consolidado en el mercado gracias a su mayor fiabilidad y menores costes. Hoy en día existen muchas situaciones en las que el uso de tecnologías inalámbricas está justificado e incluso preferible: lugares del edificio de difícil acceso para el tendido de cables, o donde el tendido de cables conlleva mayores costes, comunicación entre varios edificios y necesidad de movilidad. En última instancia, se considera la viabilidad económica de utilizar una solución particular, si se cumple en todos los parámetros técnicos.
Inspecciones de edificios
Se lleva a cabo una inspección del edificio para evaluar el área de cobertura y la potencia de la red, determinar la cantidad requerida de enrutadores, la ubicación de las antenas y su direccionalidad para garantizar una señal de buena calidad en todas las direcciones necesarias del edificio. Además, una inspección del edificio resuelve cuestiones como la relación señal-ruido (relación señal-ruido SNR) y el contador de retransmisión de paquetes de datos (el número de intentos de retransmitir paquetes para una recepción exitosa). Puede haber áreas en un edificio donde la calidad de la señal sea fuerte, pero debido a interferencias o interferencias, es posible que la radio no pueda decodificar la señal y la cantidad de retransmisiones de paquetes aumentará.
Mitigación de interferencias
La red de área local inalámbrica (WLAN) 802.11.b/g utiliza una frecuencia de 2,4 GHz, mientras que WLAN 802.11a utiliza 5 GHz. Ambas frecuencias son abiertas y no requieren licencias especiales.
Las interferencias de hornos microondas, teléfonos inalámbricos, sistemas satelitales y otros dispositivos de radio, incluidos controles de iluminación por radio y redes inalámbricas cercanas, pueden afectar significativamente el rendimiento de su red. La medida preventiva más sencilla es utilizar un canal con mínima interferencia de RF. A nivel MAC (MAC — control de acceso a medios), el protocolo estándar CSMA/CA ayuda a evitar la «colisión» de paquetes detectándolos de antemano y ralentizándolos antes de reenviarlos.
Construcción movilidad — personas, muros y acciones
Uno de los beneficios clave de un sistema inalámbrico es la capacidad de proporcionar movilidad y reorganización a personas y dispositivos. Las redes de malla son la clave para permitir dicha movilidad. La gente se mueve por el edificio; paredes, oficinas, mesas y equipos cambian de ubicación. Un diseño de red inalámbrica diseñado para un entorno puede no ser adecuado para otro debido a las condiciones ambientales cambiantes de RF.
La red de malla puede autoajustarse para adaptarse a las condiciones cambiantes del edificio. La tecnología desarrollada por Kiyon se llama «enrutamiento de host inalámbrico», que puede reconocer una conexión de cliente débil y encontrar una alternativa con una señal más fuerte, lo que resulta en retrasos mínimos.
Entorno de RF dentro del edificio
La cobertura de la red inalámbrica es compleja y, a menudo, incontrolable dentro de los edificios. En comparación con la transmisión de radio en áreas abiertas, donde la intensidad de la señal disminuye con el cuadrado de la distancia recorrida, las condiciones de propagación de la señal de RF en interiores son más complejas y dinámicas. La pérdida de transmisión de señal a través del hormigón depende de las propiedades físicas de la valla y suele estar en el rango de 6 dB a 2,4 GHz. En algunos casos, las pérdidas pueden alcanzar hasta 21 dB. Además de la pérdida de intensidad de la señal, las características geométricas del interior pueden provocar interferencias en la recepción.
El funcionamiento de un sistema de radio en un entorno cerrado es mucho más complejo y, a menudo, difícil de predecir. No siempre es posible utilizar transmisores más potentes y, a menudo, no tiene ningún efecto. Hay varias técnicas que utiliza un instalador para configurar una red inalámbrica en un edificio: la ubicación adecuada de enrutadores y antenas, el uso del tipo apropiado de antenas, la ubicación de dispositivos inalámbricos, evitar obstáculos metálicos y otros factores hacen que una red inalámbrica sea exitosa. implementación.
Seguridad
El mecanismo de seguridad se describe en el estándar 802.11 y se denomina WEP (Wired Equivalent Privacy). Al ser ampliamente utilizado, se sabe que WEP es vulnerable a ataques de piratas informáticos preparados. El kit de un hacker incluye herramientas que le permiten descifrar la clave cifrada y obtener paquetes de datos. Para mejorar la seguridad en los sistemas inalámbricos, se desarrolló una nueva especificación, 802.11i, que utiliza algoritmos de cifrado más complejos. También se conoce como Acceso Protegido WiFi+2 (WPA+2).
¿Qué es una red en malla?
Las tecnologías inalámbricas vienen en una variedad de configuraciones y tienen diferentes arquitecturas.
Por ejemplo, una red que utiliza concentradores (hub), donde hay un concentrador inalámbrico o punto de acceso, sirve a todos los dispositivos del cliente. Otro ejemplo es también una red en malla, en la que cualquier dispositivo de red puede comunicarse directamente con otros dispositivos fuera de su propio alcance, “saltando” a través de dispositivos intermediarios.
Puntos de acceso
La figura muestra una arquitectura de red clásica “punto a multipunto” o basada en concentrador. En dicha infraestructura de red, el concentrador inalámbrico se denomina punto de acceso (AP+punto de acceso), que proporciona control sobre la red y, a menudo, sirve como puerta de entrada a otra red, como Internet. Cada punto de acceso requiere una conexión por cable a la red y funciona de forma independiente. Los AP se utilizan a menudo en la mayoría de las redes domésticas y comerciales basadas en la tecnología 802.11.
Red de malla de múltiples saltos
Si bien las redes basadas en concentradores son más simples y se usan más comúnmente en redes WiFi domésticas o puntos de acceso, las redes en malla tienen una arquitectura más flexible que puede cubrir áreas más grandes y al mismo tiempo brindar mayores capacidades. Las redes de malla son menos susceptibles a la interferencia de terceros, las condiciones ambientales y brindan una mayor calidad de servicio (QoS — Quality of Service).
Red de malla de múltiples saltos
Selección de antena
Alternativa industrial
El punto de acceso IEEE 802.11 o las redes de malla son una solución rentable para muchas aplicaciones de automatización de edificios, especialmente donde se requiere un gran ancho de banda.
ZigBee El estándar ZigBee y su tecnología principal
802.15.4 fue desarrollado para redes de área personal (PAN – red de área personal).
La velocidad máxima de transferencia de datos asumida por el estándar IEEE 802.15.4 es de 250 kbps (para Norteamérica) y velocidades inferiores para su uso en otros continentes. Dado que esta tecnología consume menos energía, es adecuada para diversas aplicaciones alimentadas por baterías (por ejemplo, sensores inalámbricos, interruptores de luz, termostatos, etc.).
Protocolos cerrados (800–900 MHz y otras frecuencias)
En general, los sistemas que funcionan en el rango de baja frecuencia: 800 MHz (para Europa) o 900 MHz (para EE. UU.) no requieren licencias y tienen un alcance más largo, pero en detrimento de una reducción en la velocidad de transferencia de datos.
Esta tecnología es patentada y requiere el apoyo de los fabricantes de equipos para avanzar en el mercado.
Posibilidades de uso de antenas Cada enrutador inalámbrico tiene un sistema completo de antenas. La selección y ubicación adecuadas de la antena pueden reducir la cantidad de enrutadores necesarios. Para seleccionar una antena, necesita saber: el tamaño del área de cobertura, de qué están hechas las estructuras del edificio, alturas de los techos, barreras internas, posibilidades de instalación existentes.