Conectando los Edificios a un Mundo Inteligente con

IoT y Digital Ceiling

22 Agosto

2019Sonesta Hotel

El Olivar

Paulo Campos

Managing Director Latin América, R&M

Agenda

• Razón por detrás del concepto de Edificios Inteligentes

• ¿Lo que es IoT?

• Conceptos de PoE

• Comprobando la infraestructura PoE

• Digital Ceiling

• El futuro para IoT x Edificios Conectados

Edificio Inteligente

• El Intelligent Buildings Institute, define un EdificioInteligente como –

• “Uno que posibilita un ambiente productivo e de costeeficiente a traves de la optimizacion de 4 elementos básicos:

• Estructura

• Sistemas

• Servicios

• Gestión

• Y las interrelaciones entre ellos.”

¿Porque Edificios Inteligentes?

▪ Los edificios se preparan para una transformación …

▪ En 2050, 68% de la populación mundial vivera en ciudades, o sea en edificios

▪ 2.5 billones de personas se moverán a las ciudades

▪ Maximizar Eficiencia hacia edificios más inteligentes

▪ Automatizar y simplificar la gestión del edificio

▪ Utilizar la Tecnología de Información para optimizar el rendimiento del edificio

▪ Suministrar Energía e Datos entre distintos sistemas del edificio

▪ Enfoque en una infraestructura de red convergente

¿Porque Edificios Inteligentes?

MAINTENIMIENTO40%

ENERGIA40%

CONSTRUCION20%

El coste en la vida del edificio:

Edificios Inteligentes

• Cada Sistema requiere alimentación dedicada, infraestructura, operación y mantenimiento

• Diferentes departamento trabajando autónomos con redes separadas, softwares y servidores

• Altos Requisitos de inventario

• La comunicación del edificio utiliza varios protocolos y diferentes tipos de cableado

• Múltiples redes en el mismo edificio para hacer las mismas funciones básicas = perdida de dinero con servidores redundantes, switchs cables y canalizaciones

• Administración difícil y cara

• Silos impiden o bloquean la interoperabilidad

Concepto Edificio Digital @Evolución 1

Cableado Genérico

Cableado de la área de trabajo:

• Equipos TI

Concepto Edificio Digital @Evolución 2

Power over Ethernet

Agregar algunos dispositivos :

• WAP

• Cameras

Cableado Genérico

Cableado de la area de trabajo:

• Equipos TI

Power Over Ethernet

• PoE es uno de los temas más discutidos en la industria de LAN actualmente;

• En septiembre de 2018 la versión con 90W, (4PPoE) fue ratificada por IEEE;

• El tema de PoE es muy importante para discusión en fases de proyecto, compra de productos y implementación

Revisión de los Conceptos básicos de PoE

▪ PoE ya fue considerado simplemente como un manera para alimentar teléfonos VoIP

▪ Hoy tenemos una gran cantidad de dispositivos que usan PoE:

▪ Cámaras de CCTV

▪ Puntos de acceso Wi-Fi

▪ Sistemas de comunicación basados en VoIP

▪ Iluminación del centro de datos

▪ Building Automatic Systems

▪ La capacidad de PoE ha aumentado enormemente a lo largo de los años

Evolución del PoE

PoE L1: 350 mA / pair

PoEP L2: 600 mA / pair

4PPoE L3: 650 mA / pair

4PPoE L4: 1000mA / pair

I (A)

t (h)

Imax

Inom

Digital Ceiling for Smart LED Lighting EN 1804

Peak power Continuous power

Incremento de Potencia

Condiciones de Uso

IEEE @Dispositivos Alimentados

RemotamentePotencia

Max Saida PSE

Potencia MaxPD

Nombre Código IEEE

Tipo 1 15.4 W 13.0 W Power Over Ethernet

PoE 802.3af

Tipo 2 30.0 W 25.5 W PoE Plus PoEP 802.3at

Tipo 3 60.0 W 51.0 W 4 Pair PoE 4PPoE 802.3bt

Tipo 4 90 W 71.3 W 4 Pair PoE 4PPoE 802.3bt

Impacto del PoE en el cableado

▪ Debido a la resistencia de los conductores, la corriente de PoE introducida produce calor significativo

▪ Dependiendo de las condiciones de instalación (cantidad de cables, condiciones ambientales) la temperatura del cable puede aumentar

▪ Las altas temperaturas en el cable impactan en aumento de la atenuación del enlace

Desafios a la conectividad

@Power over Ethernet

Desafios a la conectividad @Power over Ethernet

• Las tecnologías de conexión deben ser testeadas de acuerdo con la IEC 60352-x

• Teste artificial de edad con calor seco a 70°C por 40 días

• Requisitos: Incremento de Resistencia < 15 mΩ

• IDC: Estabiliza en un nivel bajo de resistencia

• IPC: Incremento continuo de resistencia, con el tiempo se puede llegar a 100mΩ, momento en que el RJ45 se “autodestruí”

Calculadora de Cabeamento com PoE

Class D: 109mClass EA:104mClass FA:105m

Cat.6A / Cat.5e: 110%Cat.7A / Cat.5e: 115%Cat.7A / Cat.6A: 105%

Cab

le ᴓ

To be standardized: U/UTP: 5.0F/UTP: 3.0S/FTP: 2.5

Current: 0.35 A Wires: 4

Cable type Electrical

Channel

length

(Standard)

Attenuation

reserve of

cable for

app. Class

Installation

cable

diameter

(mm)

Cable

resistance

(Ω/100m)

Combined

patch cords

length

(m)

Patch

cord

factor

Theoretical

max. PL

length

(m)

Ambient

temperature

(°C)

Cable

bundle

coefficent

Bundle

thickness

(mm)

Bundle

width

(mm)

Bundel

size

equivalent

Temp.

increase

inside bundle

(°C)

Bundle

environment

coefficent

Temp.

Increase

of bundle

(°C)

Total temp.

(ambient +

increase)

(°C)

Attenuation

faktor

(% pro ºC)

Max. PL

length *

(m)

Max.ambient

temp. for

60°C copper

temp. (°C)

Cat5e/u (AWG24) 109 1.00 5 9.5 10 1.2 97.0 30 5.00 50 100 136 2.52 0.40 8.4 41 0.4 89 49

Cat6/u (AWG23) 109 1.05 6 7.5 10 1.5 99.5 30 5.00 50 100 95 1.39 0.40 4.6 36 0.4 93 54

Cat6A/u (AWG23) 109 1.10 7.2 9.5 10 1.5 104.9 30 5.00 50 100 82 1.52 0.40 4.5 36 0.4 98 54

Cat5e/s (AWG24) 109 1.00 5 9.5 10 1.5 94.0 30 3.00 50 100 136 1.51 0.40 8.4 40 0.2 90 50

Cat6A/s; Cat7/s (AWG23) 109 1.10 7.5 7.5 10 1.5 104.9 30 2.50 50 100 57 0.42 0.40 2.9 33 0.2 102 57

Cat7A/s (AWG22) 109 1.15 8.5 6 10 1.5 110.4 30 2.50 50 100 53 0.31 0.40 1.9 32 0.2 108 58

Bu

nd

le

thic

knes

s

Bundle width To be standardized: Open Pathway: 0.2Closed Trunk: 0.4Insulated Trunk: 1.0

Delivered current per wire = ½ current per pair No. of wires carrying current (both ways)

PL calculation according to standard

La capacidad de PoE no se determinará solo mediante la elección del componente, sino principalmente mediante una planificación y implementación adecuadas

Prueba de cableado de par trenzado para uso de PoE

▪ La mejor práctica aceptada de la industria al instalar cableado de par trenzado es certificar el cableado después de la instalación.

▪ Esto requiere el uso de un certificador de cables, y la certificación de un estándar de la industria.

▪ Sea cual sea el estándar que certifique, necesita ver un PASS

Resultado de prueba satisfactorio

▪ Fueran establecidos pruebas basadas en estándares que también prueban el cableado para la idoneidad de PoE.

▪ En este ejemplo, el cable Cat 6 ha sido probado para que Cat 6 PL cumpla con la verificación PoE.

▪ Con este enfoque, estamos garantizando que el cable asegura el transporte de los datos a la velocidad requerida y que PoE funcione adecuadamente a través del cable.

Concepto Edificio Digital @Evolución 3

Digital Ceiling

Cableado Estructurado para

dispositivos de automatización de

edificios :

• Iluminacion LED

• Sensores

Edificio Digital , Edificio Inteligente,

Iluminacion Conectada

Power over Ethernet

Agregar algunos dispositivos :

• WAP

• Cameras

Cableado Genérico

Cableado de la area de trabajo:

• Equipos TI

Cableado de Zona de acuerdo con ISO/IEC 11801-6 & EN 50173-6: Distributed Building Services

• El estándar define un cableado separado adicional al cableado de puesto de trabajo

• «Service Outlet» en una zona predeterminada

• Pensada en puntos de acceso WLAN 803.11n (54MB/s) pero puede ser utilizada para automación de edificios en general

• La SO es conectada directamente a distribuidor de planta con un enlace permanente

• PoE pensado como fuente de energía

• O ponto de acceso WLAN será colocado de acuerdo con la planificación de Wireless e conectado a la SO más cercana

Impacto de IEEE 802.11ac en el cableado por zonas▪ Las bases para el tamaño de celda en ISO / IEC 11801-6 son

consideraciones de alcance para sistemas WLAN hasta IEEE 802.11n

▪ Definición del tamaño de celda estándar: r < 12m(distancia de los access points en máximo de 21m)

▪ IEEE 802.11ac recomienda una distancia de un AP hasta 14m máx. lo que significa un tamaño de celda de r < 8m

▪ Las nuevas generaciones de WLAN consideran tamaños de celda aún más pequeños

▪ (802.11ax por ejemplo)

„Digital Ceiling“ Iniciativa de Cisco

• Equipo activo en la Zona (Digital Ceiling)

• Capacidad PoEP para puertos con alimentación continua de 30W

• Puertos 1000Base-T

• Libres de Mantenimiento

• Instalación de Cableado hasta la SO

• Numero reducido de conexiones del switch de zona hasta el rack de planta

• Luminarias conectadas directamente ao switch de zona vía patch cords o cableado de zona

• Alimentación de 230V necesaria para el Switch (8 x 30W > 4PPoE)

Ventajas de la iluminación conectada por PoE▪ La luminaria puede convertirse en plataforma de sensores para

la automatización de edificios inteligentes

▪ Temperatura / calidad del aire

▪ Presencia / número de personas

▪ La conexión a los sistemas de gestión del edificio puede permitir el aumento de la comodidad y el ahorro de energía

▪ Configuraciones ambientales personalizadas

▪ Aire acondicionado e iluminación dependiente de la ocupación

▪ Sistema de posicionamiento indoor (iluminación modular)

▪ Funcionalidades "Dónde estoy" y "Dónde ir"

Visión: Toda la automatización del edificio sobre IP

Toda la automatización del edificio sobre IP

Hoy: Futuro:IT NetworkBuilding automation manager

Room Level

Floor level

Internet of Things @ Edificios Digitais

▪ En 2020, existirán 30b de equipos conectados en una IoT global: Gartner Group 1st Feb 2016

▪ Sensores e equipos IoTsobrepasaran a los móviles como la mayor categoría de equipos conectados.

▪ “El mercado global de IoT en los edificios inteligentes será superior a $85 B en 2020” Memoori Smart Building Research

Ejemplo básico de funcionamiento de una aplicación IoT

Ejemplo de un protocolo de comunicación

Pero que pasa con las distancias y con equipos que no necesitan 90W de potencia

▪ Durante muchos años convivimos con un sistema de cableado de pares trenzados

▪ Protocolos de transmisión inicialmente en 2 pares y hoy en 4 pares

▪ Categorías de productos que hoy llegan a Categoría 8

▪ Transmisión de 10Mb, 100Mb, 1G, 10G, 25G, 40G en cobre

▪ Con los nuevos conceptos que hablamos, probablemente no vamos a necesitas de esos niveles de transmisión, o de potencia

▪ Se pretendemos sustituir toda la infraestructura de un edificio por una red IP, a través de la capacidad PoE necesitamos adaptar también nuestra infraestructura

▪ Por eso se estudia lo que pudríamos decir como un regreso al pasado para salir adelante

Conceito Edificio Digital @Evolución 4

Cableado Genérico

Cableado de la area de

trabajo:

• Equipos TI

Power over Ethernet

Agregar algunos

dispositivos :

• WAP

• Cameras

Digital Ceiling

Cableado Estructurado para

dispositivos de automatización

de edificios :

• Iluminacion LED

• Sensores

Single Pair Ethernet

Integración Automación:

• Todos os dispositivos IP

• IoT

Digital Building

Single Pair Ethernet (SPE)

• Single Pair Ethernet es el siguiente paso enel concepto de techo digital.

• Si hay varios dispositivos, RJ45 puede ser reemplazado por SPE en las extremidades

• Hay disponible en mercado a través de algunos fabricantes un micro splitter para permitir la compatibilidad con versionesanteriores de RJ45

• SPE tiene como objetivo reemplazar los sistemas existentes de automatización de edificios y sus conexiones en Bus, como: KNX, EIB, DALI, Digital Strom, BACnet, LON, Profibus, AS-Interface, VARAN, INTERBUS

Aplicación Practica de

Digital Ceiling

Techo Digital Switchs en la Zona + Cableado de la Zona

• Switch activo en la zona (Digital Ceilling)

• Conexión de las luminarias con cables para consolidación

• 2 puertos de datos RJ45 para enlace ascendente a Sala Técnica y toma de corriente CA para el Switch

• Los cables CP se preinstalan y se prueban previamentedesde la Toma de Servicios a las luces

• Adaptaciones para diferentes modelos de switches

• Patch cords cortos para operaciones facilitada

Techo Digital Switchs en la Zona + Cableado de la Zona

Terminación en campo con plug

▪ De acuerdo con nuevas necesidades, aumentan las demandas por plugs machos

▪ Los nuevos estándares se preocupan en ofrecer una posibilidad con enlaces sólo de un conector hembra

▪ El ajuste de las longitudes de los cables de conexión es fundamental para una instalación adecuada

▪ Ya se encuentran soluciones disponibles en el mercado para niveles de rendimiento hasta Cat.6A

El futuro de IoT y Digital Ceiling

El futuro del IoT y Digital Ceiling

▪ Sistemas de automatización de edificios entregaran los beneficios más allá de la eficiencia energética.

▪ Ciudades inteligentes impulsarán el desarrollo de edificios inteligentes.

▪ Edificios inteligentes optimizarán la experiencia de los ocupantes.

▪ La política de cambio climático exigirá eficiencia en los edificios.

Co-Organizador

Gracias!

Paulo Campos

paulo.campos@rdm.com