Έξυπνες Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις: Πρωτόκολλα Επικοινωνίας

Εισαγωγή στις Έξυπνες Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις

• Ο Νόμος του Moore υποδηλώνει ότι ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα διπλασιάζεται κάθε 2 χρόνια, οδηγώντας σε κυκλώματα υψηλότερης πυκνότητας με μειωμένο κόστος.

Τρέχουσα Κατάσταση σε ένα Κτίριο

• Οι καταναλωτές ενέργειας δεν ελέγχεται, με αποτέλεσμα να υπάρχουν απώλειες ενέργειας.
• Οι συσκευές φωτισμού, θέρμανσης/ψύξης, συστημάτων ασφαλείας και ηλεκτρικών συσκευών δεν ελέγχεται.

Ενεργειακή Τάξη Συσκευών

• Το σπίτι μπορεί να «αισθανθεί» την θερμοκρασία, υγρασία, συνθήκες φωτισμού, κατανάλωση ενέργειας και μπορεί να λάβει αποφάσεις χωρίς φυσική παρουσία.
• Οι μετρήσεις είναι προσβάσιμες από παντού.

Πρωτόκολλα Επικοινωνίας

• Τα πρωτόκολλα επικοινωνίας possono είναι ενσύρματα, ασύρματα ή και υβριδικά.
• Ανάλογα με την κάλυψη, υπάρχουν PAN (Personal Area Networks), WLAN (Wireless Local Area Networks), WAN (Wireless Wide Area Networks) και κλπ.

Τρόποι Μεταδόσης Πληροφορίας

• Ενσύρματα (wired) και ασύρματα (wireless) μέσω εναλλακτικών μέσων επικοινωνίας.
• Το πρωτόκολλο επικοινωνίας Zigbee εισήχθηκε το 2001 και υποστηρίζεται από πολλούς κατασκευαστές.
• Το πρωτόκολλο επικοινωνίας Z-Wave εισήχθηκε το 2004 και χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές κτηριακού αυτοματισμού.

Υβριδικά Πρωτόκολλα Επικοινωνίας

• Το πρωτόκολλο επικοινωνίας X10 εισήχθηκε το 1975 και χρησιμοποιείται για τον έλεγχο συσκευών εκπομπών και δεκτών.
• Το πρωτόκολλο επικοινωνίας LonWorks εισήχθηκε το 1991 και χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές κτηριακού αυτοματισμού.

Μοντέλο Αναφοράς OSI-7

• Το μοντέλο αναφοράς OSI-7 αποτελείται από 7 επίπεδα: Φυσικό (1), Επικοινωνία Δεδομένων (2), Δίκτυο (3), Μεταφορά (4), Συνεδρίαση (5), Παρουσίαση (6), Εφαρμογή (7).

Σύγκριση Πρωτοκόλλων Επικοινωνίας

• Σύγκριση των πρωτοκόλλων επικοινωνίας Ethernet, X10, BACnet, LonWorks, KNX, Insteon, Zigbee, Z-Wave, 6LoPAN, Thread, DASH7, LoRa, EnOcean, BLE, Wi-Fi, LTE (5G), NB-IoT.### Δίκτυα Επικοινωνίας

• Το OSI Model αποτελείται από 7 επίπεδα: Φυσικό, Δικτυακό, Μεταφοράς, Συνεδρίας, Παρουσίασης, Εφαρμογής.

Υποδίκτυα

• Το υποδίκτυο υποστήριξης (Support Layer) περιλαμβάνει το TCP/UDP.
• Το υποδίκτυο ασφαλείας (Security Layer) περιλαμβάνει υπηρεσίες ασφαλείας και επίπεδο commissioning.
• Το υποδίκτυο internet (Internet Layer) περιλαμβάνει το IP/IPv6 και το 6LoPAN.

Τεχνολογίες Δικτύων

• Η IEEE 802.3 αναφέρεται στο_MAC Layer.
• Η IEEE 802.15.4 αναφέρεται στο Φυσικό Επίπεδο.
• Το ZigBee χρησιμοποιεί το IEEE 802.15.4.
• Το Z-Wave χρησιμοποιεί το G.9959.
• Το LoRaWAN χρησιμοποιεί το Χειρισμό Σημάτων και τον Χειρισμό Ρदरίου.
• Το EnOcean χρησιμοποιεί το MAC Telegram.

Φυσικό Επίπεδο

• Το Φυσικό Επίπεδο υποστηρίζει διαφορετικές τεχνολογίες, όπως το Power Line, το RS-485, το Free Topology, το IEEE 802.3, το IEEE 802.15.4, το 2.4GHz, το 868MHz, το 915MHz.
• Το Φυσικό Επίπεδο διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: Συρματική, Ασύρματη, και Οπτική.

Ασύρματα Δίκτυα

• Τα Ασύρματα Δίκτυα διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: Κorta Reach, Medium Reach, και Long Reach.
• Τα Ασύρματα Δίκτυα χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες, όπως το Wi-Fi, το BLE, το Zigbee, το Z-Wave, το LoRa, και το NB-IoT.

Τέλεια Ταχύτητα και Απόσταση

• Η ταχύτητα και η απόσταση των Ασύρματων Δικτύων διαφέρουν ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιείται.
• Το BACnet έχει ταχύτητα 10^9 Mbps και απόσταση vài εκατοντάδες μέτρα.
• Το Insteon έχει ταχύτητα 10^7 Mbps και απόσταση quelques dizaines de mètres.
• Το X10 έχει ταχύτητα 10^6 Mbps και απόσταση quelques dizaines de mètres.
• Το LonWorks έχει ταχύτητα 10^5 Mbps και απόσταση quelques centaines de mètres.
• Το KNX έχει ταχύτητα 10^4 Mbps και απόσταση quelques centaines de mètres.
• Το Wi-Fi имеет ταχύτητα 10^4 Mbps και απόσταση quelques centaines de mètres.
• Το BLE имеет ταχύτητα 10^3 Mbps και απόσταση quelques dizaines de mètres.
• Το EnOcean имеет ταχύτητα 10^2 Mbps και απόσταση quelques dizaines de mètres.
• Το Thread έχει ταχύτητα 10^2 Mbps και απόσταση quelques dizaines de mètres.
• Το Z-Wave έχει ταχύτητα 10^2 Mbps και απόσταση quelques dizaines de mètres.
• Το LoRa έχει ταχύτητα 10^1 Mbps και απόσταση quelques kilomètres.
• Το NB-IoT έχει ταχύτητα 10^1 Mbps και απόσταση quelques kilomètres.