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.
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