Langattomat kenttäväylät rakennusautomaatiossa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Langattomat kenttäväylät rakennusautomaatiossa"

Satu Jokinen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Langattomat kenttäväylät rakennusautomaatiossa Jouko Pakanen Prof. TKK

2 Nykytilanne Rakennusautomaatiossa langatonta tiedonsiirtoa ei ole hyödynnetty laaja-alaisesti. Nykyteknologian puolesta se olisi jo mahdollista. Radiolaitteiden suunnittelu on yksinkertaistunut, mutta RF-tekniikan soveltaminen rakennusympäristössä silti vaativaa. IR-tekniikan käyttö yleistä, mutta rakennuksissa soveltamisen esteenä line-of-sight-vaatimus.

Radiolaitteiden suunnittelu on yksinkertaistunut, mutta RF-tekniikan soveltaminen

3 Kodin ja rakennuksen kenttäväylävaihtoehtoja (1/2) NIMI STAN- DARDI MEDIA NOPEUS *) SOVELLUS- ALUEET LON EIA-709 KIERR. PARI, VALOKUITU, RADIOTIE, SÄHKÖ- VERKKO 1.25 Mb/s, 10 Kb/s Rakennus-, teollisuus- ja kotiautomaatio CeBus EIA-600 KIERR. PARI, KOAKS. KAAPELI, RADIOTIE, INFRAPUNA 10 kb/s, 7800 b/s Kotiautomaatio X-10 de facto - standardi Kotiautomaatio SÄHKÖ- VERKKO, RADIOTIE, INFRAPUNA b/s *) kierretty pari, sähköverkko

25 Mb/s, 10 Kb/s Rakennus-, teollisuus- ja kotiautomaatio CeBus EIA-600 KIERR. PARI, KOAKS.

4 Kodin ja rakennuksen kenttäväylävaihtoehtoja (2/2) NIMI STAN- DARDI MEDIA NOPEUS *) SOVELLUS -ALUEET DALI Extension to IEC60929? KIERR.PARI TAI VASTAAVA INFRAPUNA 1200 b/s Toimistoautomaatio (valaistus) EIB Kansallinen standardi Saksassa KIERR.PARI, SÄHKÖVERKKO, RADIOTIE 9600 b/s, 1200/2400 b/s Koti- ja rakennus automaatio BatiBus Kansallinen standardi Ranskassa KIERR.PARI 4800 b/s --- Koti- ja rakennus automaatio Konnex Useita CENELECstandardeja, osa vielä työn alla KIERR.PARI, SÄHKÖVERKKO, RADIOTIE, INFRAPUNA, ETHERNET 9600 b/s, 2400 b/s Koti- ja rakennus automaatio

PARI, SÄHKÖVERKKO, RADIOTIE 9600 b/s, 1200/2400 b/s Koti- ja rakennus automaatio BatiBus Kansallinen standardi Ranskassa KIERR.

5 Radiolaitteiden suunnittelu yksinkertaistunut Radiolaitteiden suunnittelu on aiemmin ollut vaikeasti hallittava alue, jossa teorian lisäksi on täytynyt hallita myös piiritekniikan ja komponenttien reaaliominaisuuksien vaikutukset lopputulokseen. Nykyisin yhä suurempi osa näiden laitteiden komponenteista on voitu sijoittaa saman integroidun piirin sisään.

piiritekniikan ja komponenttien reaaliominaisuuksien vaikutukset lopputulokseen.

6 Esimerkki lyhyen kantaman radiovastaanottimen toteutuksesta Radiovastaanotin 433 MHz:n alueelle: integroitu piiri, kide, muutama passiivinen komponentti ja antenni Lähde:

7 Integroituja piirejä RF-sovelluksiin Valmistaja Tuote-esimerkki Päätoiminnot Modulointi Taajuusalue [MHz] Texas Instruments TRF 6900 Lähetin/vastaanotin FSK 868 Chipcon Components CC400 Lähetin/vastaanotin 433 Mitel KESRX04 Vastaanotin ASK 433 Siemens TDA 5100 Lähetin ASK, FSK 433 Circuit Design CDP-TX-03S Lähetin/vastaanotin moduuli Micro Devices RF 2905 Lähetin/vastaanotin ASK, FSK, OOK FSK 433 ja 868 Philips UAA3220TS Vastaanotin FSK 433 Micrel MICRF002/022 Vastaanotin OOK 433 Consumer Microcircuit Limited CMX017 Lähetin FSK 868 RF Monolithics DR3001 Lähetin/vastaanotin OOK/ASK 868 moduuli 433 ja 868

com CC400 Lähetin/vastaanotin 433 Mitel KESRX04 Vastaanotin ASK 433 Siemens TDA 5100 Lähetin ASK, FSK 433 Circuit Design CDP-TX-03S Lähetin/vastaanotin

8 RF-tiedonsiirtoon tarjolla lisenssivapaita taajuusalueita Radiolain mukaan radiolähettimen hallussapitoon ja käyttöön tarvitaan yleensä lupa. Lupa myönnetään vain vaatimuksenmukaisille laitteille Kaikilta radiolähettimiltä ei tarvita lupaa, mutta niiden vaatimuksenmukaisuus on varmistettava. Aiemmin pakollinen ennakkotarkastuspakko on poistunut valmistajan vakuutus, testausohjelma, dokumentaatio Lyhyen kantaman radiolähettimille on varattu joukko ns. lisenssivapaita taajuusalueita. Lähettimiä, jotka toimivat näillä alueilla ja täyttävät myös muut asetetut vaatimukset, voidaan käyttää ilman erillistä lupaa. Lisenssivapaisiin taajuusalueisiin kuuluu mm. ITU:n määrittelemät Industrial, Scientific and Medical, so. ISM-kaistat, esim. 433, 868 ja 2400 MHz alueilla

Aiemmin pakollinen ennakkotarkastuspakko on poistunut valmistajan vakuutus, testausohjelma, dokumentaatio Lyhyen kantaman radiolähettimille on varattu joukko ns.

9 Rakennusympäristöön sopivien RFsovellusten kehittäminen ollut aktiivista. Esimerkkejä Mobiilisovellukset Bluetooth HomeRF WLAN WiFi RFID ZigBee Yritysten omat RF-sovellukset (proprietary, lisence free)

10 ZigBee ZigBee 1.0 julkistettu, hyödyntää IEEE:n WPANstandardia IEEE Datansiirtonopeus: kb/s Taajuusalueet: 868/915 ja 2400 MHz Kolme erilaista verkkotopologiaa Yksinkertainen toiminta, pieni tehon kulutus, edullinen hinta CSMA-CA Sopii mm. pienen toimintasuhteen vaatimiin rakennusautomaatiosovelluksiin

erilaista verkkotopologiaa Yksinkertainen toiminta, pieni tehon kulutus,

11 RF rakennusympäristössä Vaimennukset/datansiirtonopeus Interferenssi; rakenteet, huonekalut, ihmiset, muut radiolähteet Varmistusmittaukset suotavia ennen asennuksia ja/tai suunnitteluohjelmistojen käyttö Multi-hop routing; RF-sanoman tiedonsiirto useaa reittiä myöten

Varmistusmittaukset suotavia ennen asennuksia ja/tai

12 Kenttäväylien RF-laitteiden ominaisuuksia/vaatimuksia Yhteiskäyttöisyys radioverkon muiden (eri valmistajien) solmujen kanssa Turvallisuus Itsekonfiguroituvuus (Ad-hoc-verkko) Pieni teho patterikäyttöisyys, tai parasiittinen käyttöjännite Varautuminen toiminnallisesti muihin samalla taajuusalueella toimiviin radiolaitteisiin (coexistence)

(Ad-hoc-verkko) Pieni teho patterikäyttöisyys, tai parasiittinen käyttöjännite

Samankaltaiset tiedostot

Lyhyen kantaman radiotekniikat ja niiden soveltaminen teollisuusympäristössä. Langaton tiedonsiirto teollisuudessa, miksi?

Lyhyen kantaman radiotekniikat ja niiden soveltaminen teollisuusympäristössä Jero hola ja Ville Särkimäki Lappeenrannan teknillinen yliopisto Langaton tiedonsiirto teollisuudessa, miksi? Toimilaitediagnostiikassa