Domotica: gli standard

I diversi componenti che vengono inseriti in un sistema integrato di controllo dell’edificio sono in grado di scambiarsi informazioni se sono tra di loro compatibili, cioè se sono in grado di scambiarsi informazioni. Per questo è sorta la necessità di definire uno standard di comunicazione, cioè un linguaggio comune attraverso il quale i vari dispositivi possono colloquiare.

Esistono diversi protocolli tecnologici utilizzati nei campi dell’automazione domestica e building automation, per fa colloquiare dispositivi e macchine diverse e per questo motivo ci è sembrato il momento di creare un articolo che riassumesse, in maniera sintetica e comprensibile, quelli che sono gli standard attualmente più usati.

Tanti, troppi?
E’ il "solito" vecchio problema degli standard che, per definizione, non sono mai unici e onnicomprensivi. Di certo, l’ incertezza su quale di questi prevarrà sul mercato è uno degli aspetti che in qualche modo frena la crescita del settore. Questo vale non solo nel settore specifico della demotica.
In ultima analisi decretare quale sia "il migliore" è praticamente impossibile. Ci saranno operatori e installatori in grado di operare con grande disinvoltura e praticità con alcuni di esse garantendo un risultato all’altezza con quei prodotti che adottano quel particolare standard.
In altri casi la scelta di uno piuttosto che di un altro è legato indissolubilmente a budget e costi di installazione.

X10
Il protocollo x10 nasce nel 1976 prevedendo un sistema monodirezionale, ossia con comunicazioni provenienti dai comandi e dirette esclusivamente ai dispositivi di attuazione ; viene aggiornato nel 1978 (x10-pro), con l’aggiunta  del colloquio dai dispositivi di attuazione verso i comandi, così da effettuare la lettura dello stato.
Il protocollo x10 utilizza le onde convogliate, ossia sfrutta la linea elettrica esistente, per la trasmissione dei comandi ai dispositivi a bassa velocità (50 bps in Europa).
Ogni dispositivo è identificato da un indirizzo composto da una lettera (A-P) chiamata anche house code e un numero (1-16); con questo protocollo si possono, dunque, collegare fino a 256 dispositivi o gruppi di dispositivi.
E’ costituito da trasmettitori, che vengono rappresentati da interruttori o switch da parete, pulsanti, interfacce per pc e ricevitori che possono pilotare carichi elettrici attraverso relè o dimmer (per selezionare l’intensità luminosa desiderata).
Possono essere presenti anche dei piccoli telecomandi per il controllo senza fili, via onde radio.
Questo protocollo è ampiamente diffuso negli Stati Uniti, ma è noto e utilizzato anche in Europa, grazie al gran numero di dispositivi compatibili presenti sul mercato.

EIB (European Installation Bus)
L’EIB è lo standard fondato dall’EIBA, società nata a Bruxelles nel 1990.
Questo è uno standard aperto a tutti i costruttori che intendono sviluppare soluzioni per home e building automation. Per sviluppare un prodotto compatibile EIB è necessaria una BAU (bus access unit); esistono sul mercato  numerosi apparati di accesso alla rete EIB .
Lo standard EIB può essere utilizzato su più mezzi trasmissivi: doppino, powerline, ethernet, infrarossi, radiofrequenza.
Il protocollo dello standard EIB è sviluppato sui sette livelli del modello OSI, i pacchetti possono avere lunghezza variabile (max 14 byte). La velocità di trasmissione è relativa al mezzo trasmissivo utilizzato, la massima velocità si raggiunge su Ethernet, fino a 10 Mbs.
Il massimo numero teorico di dispositivi che possono essere collegati è 61.455 (16 bit di indirizzo fisico e 16 bit di indirizzo di gruppo), parametro che dipende da vari fattori quali mezzo trasmissivo utilizzato, alimentazione, disturbo elettromagnetico.
Non vi sono limitazioni per quanto riguarda la topologia di rete, a patto che si evitino i loop.

BatiBUS
Lo standard Batibus è stato il primo bus sul mercato europeo. Nel 1990 è stato fondato il BatiBus Club International  con il solo scopo di promuovere le applicazioni dello standard BatiBus.
BatiBus è uno standard aperto, è possibile sviluppare prodotti sulla base di questo standard.
Il mezzo trasmissivo utilizzato da BatiBus è il doppino, su varie topologie di rete: stella, anello, bus, albero, oppure una loro combinazione.
Ogni pacchetto di comunicazione è composto da un numero fisso di byte di controllo che sta ad indicare il tipo di apparato da gestire, il controllo dell’errore, l’indirizzo e un numero variabile di byte di dati, che contiene ad esempio istruzioni, comandi e gestione rete.
La velocità di trasmissione è di 4800 baud.

CEBUS (Consumer Electronic Bus)
E’ stato introdotto nel 1994, sviluppato dall’ EIA (Electronic Industries Association), associazione americana.
E’ uno standard integrato multimediale per sistemi di automazione domestica, le sue principali caratteristiche sono la flessibilità e  la modularità; tuttavia non è un protocollo molto diffuso.
I dispositivi che lo impiegano devono tuttavia possedere sufficiente potenza di elaborazione per poter gestire i dati in transito sulla rete.

BLUETOOTH
L’associazione Bluetooth è stata fondata nel 1998 dai maggiori produttori di apparati di telefonia, elettronica e informatica come Ericsson, IBM, Intel, Nokia e Toshiba.
Lo scopo è quello di immettere nel mercato uno standard economico attraverso un sistema radio che opera su frequenze di circa 2,4 GHz consentendo ad apparati elettronici ed informatici la comunicazione tra loro e lo scambio di dati con velocità massima raggiungibile uguale a 1 Mb/s relativa ad una distanza di poche decine di metri.

EHS (European Home System)
Fondato nel 1992 dall’associazione EHSA (European Home System Associations), è nato col progetto europeo ESPRIT, con l’obiettivo di promuovere uno  standard aperto, per garantire la comunicazione tra apparati nell’ambito di una rete domestica o all’interno dell’ufficio, utilizzando i più comuni mezzi trasmissivi esistenti.
E’ basato sui 7 livelli del modello OSI.
Con questo sistema è possibile assegnare milioni di indirizzi, dunque controllare altrettanti dispositivi collegati alla rete, riuniti in gruppi di 256 elementi.
EHS prevede la funzionalità Plug & Play che consente il vantaggio di una totale compatibilità tra i dispositivi EHS, permette una configurazione automatica  e una flessibilità di posizionamento, inoltre gode di un efficace metodo di correzione degli errori, allo scopo di assicurare un’alta affidabilità al sistema.
EHS ha partecipato al processo di "Convergenza", che è alla base della nascita dello standard Konnex.
      
Ethernet
Lo standard Ethernet, conosciuto come IEEE 802.3, è nato per collegare tra loro, in modo semplice ed efficiente, dispositivi e risorse di rete.
I protocolli utilizzati permettono un transito di dati con velocità comprese tra 1Mb/s ed 1Gb/s, utilizzando cavi coassiali (ora poco usati), doppino ritorto (cavi Cat. 5 e 6) e fibra ottica.
I costi limitati e ad un’alta affidabilità, ma soprattutto la crescita di Internet, hanno favorito  una notevole diffusione di questo protocollo che è diventato quello maggiormente utilizzato nelle reti LAN, inoltre  ha avuto una buona diffusione anche in campo industriale, dove è utilizzato per il controllo e monitoraggio di impianti e sistemi.
In campo domotico viene impiegato  grazie alla sua versatilità e al grande numero di dispositivi compatibili di applicazioni disponibili sul mercato.

Jini
Jini  è stato prodotto dall’azienda americana Sun, si tratta di una tecnologia software, abbastanza complessa, che ne unisce altre già esistenti.
Letteralmente la parola araba Jini significa mago e sta ad indicare una tecnologia che permette alle reti domestiche, ma anche a quella aziendali di autoconfigurarsi, dunque con questo sistema si potranno connettere in rete dispositivi come stampanti ma anche i più comuni elettrodomestici come forno a microonde, lavatrice e frigorifero.
Per la connessione è necessario collegare ogni apparato ad una presa di rete, in questo modo ogni altro dispositivo presente sulla rete si accorgerà della presenza di un nuovo componente e potrà così iniziare la comunicazione; al momento del collegamento, ogni dispositivo viene inserito automaticamente sul registro di rete, dunque per poter effettuare una comunicazione bisognerà rintracciare il dispositivo, con un  servizio di ricerca specifico e di conseguenza scaricare dal dispositivo stesso il codice Java necessario per la comunicazione.
Un aspetto molto importante è l’estensione al modello di sicurezza di Java che consente l’esecuzione sicura del codice scaricato dalla Rete.
Il modello originale di sicurezza Java è basato sulla località: un applet, una volta giunto su un client può accedere solo ai servizi residenti sulla macchina da cui è stato scaricato.
Ogni servizio gestisce una lista di controllo che specifica chi è autorizzato all’accesso.

HBS (Home Bus System)
L’Home Bus System nasce nel 1988, da l’Electronic Industries Association of Japan, un’unione di società giapponesi, per rispondere all’europeo EHS e all’americano CEBus.
Questo standard è sviluppato su un cablaggio composto da due cavi coassiali e da otto coppie di cavi twisted-pair che vengono collegati ad apparati audio, video e di telefonia.

EDS (En-Decoder System)
Il sistema EDS è stato sviluppato da World Datapark nel 1992.
Questa tecnologia è basata sulla trasmissione bidirezionale impulsiva, in stati digitali e analogici attraverso 4 tipologie di dorsali  BUS diverse con banda passante che va da 3 Hz a 5/6 MHz: DataBus, ParkBus (capacitiva), WideBus (a larga banda ), VitualBus (virtuale).
DataBus, ParkBus e WideBus necessitano di un monofilo telefonico non schermato riferito a terra, mentre il VirtualBus non ha bisogno di un mezzo trasmissivo fisico, la comunicazione avviene attraverso onde convogliate o frequenza radio.

KONNEX
L’associazione konnex è nata nel 1999, dalla fusione di 3 associazioni: BCI (Batibus Club International), EHSA (European Home System Association), EIBA (European Installation Bus Association).
Nell’ottobre 2002 nasce Konnex Italia,  con l’obbiettivo di diffondere la conoscenza e l’installazione del protocollo unico KNX nel nostro paese.
La convergenza  dei tre consorzi europei, importantissima per il mondo della domotica, fa emergere il bisogno estremo di uno standard, il bisogno di una base solida e strutturata con la quale far esplodere il mercato e diffondere il tema   home-automation.
E’ questo infatti lo scopo di konnex, riuscire ad avvalersi del titolo di standard unico, in modo tale da riunire tutte le tecnologie attualmente  presenti e sostenere la standardizzazione della piattaforma di comunicazione e l’interoperabilità di dispositivi diversi; inoltre konnex si propone, attraverso la concessione del marchio KNX, che diverrà sinonimo di qualità, di certificare i produttori dei dispositivi che adottano KNX, e tutelare questo processo di certificazione.
Il marchio KNX è conforme alla normativa EN 50090, relativa ai sistemi HBES (home & building elettronic systems).
Konnex è una soluzione integrata che può soddisfare i seguenti  tipi di esigenze  di automazione domestica: gestione illuminazione, gestione climatizzazione, controllo e gestione carichi elettrici, gestione tapparelle ecc.
Il sistema Konnex è un sistema decentralizzato ad intelligenza distribuita, dove  l’intelligenza risiede in ogni singolo dispositivo, ciò è un  buon vantaggio, ad esempio se un dispositivo non funziona correttamente è possibile con maggior tempestività agire sul guasto o sostituire  direttamente il dispositivo  senza tempi di attesa troppo lunghi.
I media supportati da konnex sono : twisted pair (type 1 e 0), powerline 110 khz ,powerline 132 khz, radio frequenza, infrarossi.
Sul bus konnex-EIB è possibile  collegare massimo circa 12000 dispositivi, ogni apparato collegato al bus viene identificato dal n° di campo (insieme di 12 linee bus), n° di linea di campo, n°apparato della linea.
Per quanto riguarda la configurazione sono disponibili 3 modalità:
S-mode  (system mode ), ad uso di installatori esperti, modalità che mette a disposizione l’utilizzo di tutte le funzioni disponibili, dunque permette di rispondere ad ogni tipo di esigenza.
E-mode (easy mode): ad uso di installatori con competenze medie, mette a disposizione meno funzioni rispetto al S-mode, visto che i componenti sono già preconfigurati con parametri standard.
A-mode (Automatic mode) : questa modalità permette di agevolare la configurazione da parte dell’utente finale, i tipi di componenti A-mode dispongono di meccanismi di configurazione automatica che permettono di collegare i dispositivi  ad altri dispositivi di tipo A-mode presenti nella propria rete domestica.

Tutti gli elementi della rete  vengono configurati mediante l’ausilio di un unico tool software, denominato ETS (Engineering tool  software), che è composto da due parti principali: gestione progetti e prodotti e messa in servizio test  .
Sicuramente un limite di questa tecnologia è la lentezza, dunque poco adattabile alla gestione video, comunque a vantaggio dell’affidabilità del sistema.

Ed eccoci alla conclusione di questo articolo dedicato agli stadard nella domotica. Non rimane che concedarci ricordando che…ad ognuno il suo!

Redazione integrationmag.it

 

 

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