Presentació Projecte ICT i Llar Digital per edifici residencial

Pablo Cosa RodríguezGrau en Enginyeria de Tecnologies i Serveis de Telecomunicació

Sistemes de Comunicació

Víctor Martínez IllamolaCarlos Monzo Sánchez

Gener 2020

Índex

1. Introduccióa. Motivaciób. Objectiusc. Abast del projecte

2. Estat de la qüestió3. Producte i resultats

a. Definicionsb. Elecció tecnologia xarxa de controlc. Projecte ICT i Llar Digital

c.1 Radiodifusió sonora i TV terrestrec.2 Radiodifusió sonora i TV satèl·litc.3 Telefonia bàsica i banda amplac.4 Canalitzacionsc.5 Xarxa de control domòtic

4. Conclusions

2

1. Introducció

a. Motivació

• Normativa actual d’ICT estableixl’obligatorietat de disposar d’una sèried’instal·lacions en els edificis.

• Per contra, no s’estableix cap obligatorietatque les llars hagin de ser digitals, i per tantno es fomenta la seva inclusió en projectesd’edificació reals.

• Que no siguin obligatòries no vol dir que nosiguin essencials avui dia ja que aporten unvalor diferencial en àmbits com el confort,estalvi energètic, seguretat, etc.

Llar digital. Font: vectorstock.com/13668101

3

b. Objectius

• Obtenir els coneixements necessaris perrealitzar un projecte d’Infraestructura Comúde Telecomunicació.

• Obtenir els coneixements necessaris perimplementar la infraestructura d’una llardigital i concretament triar i implementar lasolució tecnològica de la xarxa de control(domòtica i seguretat).

c. Abast del projecte

• Realització d’un Projecte Tècnic d’Infraestructura Comú de Telecomunicació i LlarDigital per a un hipotètic edifici residencial de 6 habitatges situat a Barcelona.

• Dotar cada habitatge dels serveis obligatoris de captació i adaptació de senyals deradiodifusió i TV terrestre, distribució de radiodifusió i TV via satèl·lit, telefonia bàsica,accés a telecomunicacions de banda ampla, i quant als serveis no obligatoris de LlarDigital s’implementarà el control de calefacció i seguretat davant intrusions.

IoT i llar digital. Font: videoblocks.com

4

3. Estat de la qüestió

• Inici de les primeres transmissions deràdio comercials a principis del segleXX i després de TV i necessitatd’executar una sèrie d’instal·lacions enels edificis per tal de poder tenir-neaccés.

• Gran acumulació d’antenes al terrat icables a les façanes dels edifici.Aparició de normatives per tal deregular el sector.

• Avui dia no només es produeix la recepcióterrestre de la televisió sinó també a travésde satèl·lit o per xarxes de cable o fibraòptica. També gran oferta de canals icontingut “a la carta”

• Ràpida evolució i aparició de novestecnologies provocant que paral·lelament ales ICT d’obligat compliment apareguinnoves prestacions i nous serveis que espoden proporcionar als usuaris.

• La Llar Digital, amb una interfícieadequada, permet controlar i programartots els sistemes de l’habitatge, com perexemple el sistema de climatització, el deseguretat, el d’il·luminació, etc. des dequalsevol lloc remot.

Gran acumulació d’antenes als terrats. Font: terra.org

Nous serveis a la carta, Netflix i Prime Video. Font: wikipedia.org

5

• L’automatització ja sigui als habitatges(domòtica), als edificis terciaris(immòtica) o a la ciutat (urbòtica) sorgeixde la convergència de l’electricitat il’electrònica i amb els primers protocolsorientats al control remot.

• El 1978 va aparèixer el protocol X10 peral control remot de dispositius elèctricsque utilitza la línia elèctrica preexistentper a transmetre senyals de control enformat digital (PLC). Es tractava d’unprotocol estàndard, senzill, de granaccessibilitat i autoinstal·lable.

• A partir dels 2000 sorgeixen petitesempreses que desenvolupen productes apartir dels estàndards oberts KNX i LON ia partir de 2006 apareixen els sistemesdomòtics sense fils RF (wireless) utilitzantprotocols com Zigbee i Z-Wave.

• S’obre la possibilitat d’aplicacionsdomòtiques a les rehabilitacionsd’edificació, sent molt menys invasives lesinstal·lacions sense fils.

• Aquestes tecnologies es poden classificarsegons si són arquitectures tancades(propietàries) o obertes (X10, KNX oLON).

Logos de les diferents tecnologies que possiblement es tractaran al treball. Font: webs

oficials de les diferents empreses

6

4. Producte i resultats

a. Definicions

• ICT: sistemes de telecomunicació oxarxes que existeixen o s'instal·lin en lesedificacions i que proporcionen serveisde radiodifusió i TV terrestre, per satèl·lit,telefonia bàsica i banda ampla.

• Les tres parts principals de les ICT són:la xarxa de distribució, la xarxa dedispersió i la xarxa interior d’usuari.

• També formen part els recintes (RITI,RITS, arquetes, etc.) i lescanalitzacions.

• Quant al compliment normatiu,principalment es compleix amb RDL1/1998 i RD 346/2011.

• Agents intervinents: promotor,ajuntament, enginyers, col·legisprofessionals i empreses instal·ladores.

• Implementació de les ICT: Realització del projecte Execució de l’obra LegalitzacióEsquema de la canalització d’una ICT. Font: wikipedia.org

7

Llar digital, esquema de xarxa. Font: monografias.com

• Llar Digital és un concepte que engloba: Domòtica o automatització integral

de tasques domèstiques mitjançantdispositius electrònics connectatsentre ells.

Xarxes de telecomunicacions quepermeten que aquesta llarautomatitzada estigui connectadaamb l’exterior i que des de l’exteriores pugui establir una connexió ambella.

• La Infraestructura de Llar Digital estàformada per tres subxarxesdiferenciades o Home Area Network: Xarxa de dades: Ethernet, Wi-Fi,

Bluetooth, USB. Xarxa multimèdia: Havi, UPnP, Jini. Xarxa de control (domòtica): Z-

Wave, Zigbee, Lonworks, Konnex,X10.

• Aquestes tres subxarxes s’uneixengràcies a la pasarel.la residencial,element frontera entre les xarxesexteriors i les de l’interior de la llaramb les següents característiques: Element conceptual format per

un o diversos dispositius. Instal·lació senzilla. Detecció d’errors, seguretat. Entendre i adaptar tots els

protocols.

8

b. Elecció tecnologia xarxa decontrol

• De les tres subxarxes que conformen lainfraestructura de Llar Digital (dades,multimèdia i control) només s’implementala de control per ser la més rellevant icondicionant.

• Un cop analitzat el mercat la tecnologiaescollida per implementar la xarxa decontrol és Z-Wave, ja que compleix ambles exigències inicials del projecte: Sistema econòmic. Fàcil d'instal·lar i d’utilitzar. Bones previsions de futur.

Z-Wave logo. Font: z-wave.com

• Justificació front tecnologies cablejades: Preu i flexibilitat. Cost i temps d'instal·lació. Previsions de futur en entorn

residencial. Fiabilitat i seguretat front intrusions

amb mètodes d’encriptació.

• Justificació front altres tecnologies sensefils: Gran penetració en el mercat i

anys d’experiència. Molts fabricants i preus

competitius. Menys consum que Zigbee. Protocol propietari que no permet

modificacions limitant problemesde compatibilitat entre dispositius

9

Esquema ICT. Font: kastel.es/icts/

c. Projecte ICT i Llar Digital

• El contingut del projecte objecte delpresent Treball Final de Grau consisteixen aquell contingut que segons normativaaplicable és obligatori en un projectetècnic de telecomunicacions en edificacióresidencial: Disseny, càlcul, dimensionament,

pressupost i plànols d’execució iprincipi d’una InfraestructuraComuna de Telecomunicacions.

• També disposa del disseny i elpressupost de la Infraestructura de LlarDigital, concretament de la subxarxa decontrol domòtic mitjançant tecnologia Z-Wave.

• L’edifici mitjançant aquest projecte i laposterior execució dels treballs disposade:

Captació, adaptació i distribució deradiodifusió sonora i TV terrestre.

Distribució de radiodifusió sonora iTV satèl·lit.

Accés i distribució de serveis detelecomunicacions de telefoniabàsica i banda ampla.

Serveis de Llar Digital per alcontrol de la seguretat frontintrusió i control de la calefacció.

10

c.1 Radiodifusió sonora i TV terrestre• Es composa de:

Antenes (FM, DAB i TV digital) ienllaç superior amb l’equipamentde capçalera, situat al RITS encoberta.

Xarxa de distribució (topologiaen arbre) des de la capçalerafins al registres secundaris deplanta.

Xarxa de dispersió des delsregistres secundaris de plantafins als registres de terminacióde xarxa RTR de cada usuari.

Xarxa d’usuari (topologia enestrella) des de l’RTR fins a lespreses (3 per habitatge).

• Per tal de dimensionar la xarxa, esrealitzen els càlculs de: Atenuacions. Resposta amplitud-freqüència. Relació senyal-soroll. Intermodulació.

Esquema de principi de TV

11

c.2 Radiodifusió sonora i TV satèl·lit

• Inicialment no es preveu laincorporació de senyals de satèl·lit al’ICT però sí s’estableixen lesprevisions per tal que més endavantes puguin instal·lar antenesparabòliques per captar canalsdigitals del satèl·lit Astra, els quals esbarrejaran amb els terrestresmitjançant un dispositiu barrejador.

• Per tal de realitzar les previsions,es calculen: Atenuacions. Resposta amplitud-freqüència. Relació portadora-soroll i

diàmetre i guany d’antena. Intermodulació.

Detall capçalera amb les previsions per a la radiodifusió sonora i TV per satèl·lit

12

c.3 Telefonia bàsica, banda ampla coaxiali banda ampla de fibra òptica.

• Aquestes xarxes comencen amb l’entradades de l’arqueta fins al RITI on es situencadascun dels registres principals decadascuna de les xarxes.

• Des del panell de connexió al RITI, esdesenvolupen per les xarxes de distribuciófins als registres secundaris RS de planta ia partir d’aquí per les xarxes de dispersiófins al PAU de cada habitatge.

• En el cas de les xarxes de telefonia bàsica ibanda ampla coaxial hi ha la xarxa interiord’usuari que connecta el PAU amb lespreses d’usuari.

• Per tal de dimensionar la xarxa, esrealitzen els càlculs tenint en compte lesatenuacions introduïdes per la distànciadel cablejat i els elements de connexió. Esquema de principi de banda ampla de fibra òptica 13

c.4 Canalitzacions

• La infraestructura de canalitzacions peron passa el cablejat comença per la partinferior de l’edifici en l’arqueta d’entradai per la part superior de l’edifici amb lacanalització de l’enllaç superior i terminaen les preses d’usuari.

• Es composa de: Arqueta d’entrada i canalització

externa. Canalització d’enllaç. Recintes d'instal·lacions de

telecomunicacions. Registres principals i secundaris. Canalització secundària i

registres de pas. Registres de terminació de xarxa. Canalització interior d’usuari i

registres de presa.

14

c.5 Xarxa de control domòtic Z-Wave

• Els principals dispositius d’una xarxad’aquest tipus són: controladors,sensors, interruptors i dimmers,termòstats, endolls de paret, persianes itendals, etc.

• La xarxa de control que s’implementa enaquest projecte té per objectiu: Instal·lació bàsica ampliable. Seguretat front intrusions. Estalvi energètic (calefacció).

Controlador Plus Gen5. Font: eedomus.comMultisensor 4 en 1 de Zipato. Font: zwave.es

Termòstat Comet. Font: termostato.org

• Els dispositius escollits són:

• La instal·lació és senzilla: Connexió del controlador al router

i xarxa elèctrica. Crear un compte d’usuari i

registrar el dispositiu a la webd’eedomus.

Afegir la resta de dispositiusmitjançant el compte d’usuari a laweb i encendre’ls per tal ques’incorporin a la xarxa.

Situar els sensors en els radiadors(control calefacció), finestres iportes (intrusions).

• El seguiment i control dels dispositiuses pot realitzar mitjançant: Aplicació d’escriptori eedomus. Aplicació per Android eedomus.

• Aquestes aplicacions permeten: Afegir nous dispositius. Monitorització i control.

15

5. Conclusions

• La implementació i desenvolupamentd’una normativa d’infraestructurescomunes de telecomunicació ha sigut unesdeveniment clau per a l’avenç decisiuen la incorporació als habitatges de lesnoves tecnologies.

• S’observa que generalment els noushabitatges acostumen a incorporaraquelles tecnologies que sónestrictament obligatòries segons lesnormatives aplicables, deixant de bandales de la Llar Digital, possiblement coma conseqüència d’uns darrers anys enun context econòmic de crisi, sobretoten el sector de la construcció.

• Pel que fa a l’assoliment dels objectiusplantejats en el present treball, es potafirmar que el fet de sumar serveis deLlar Digital com a valor afegit alsobligatoris d’ICT als nous edificis ésperfectament viable, no només des delpunt de vista econòmic com es potcomprovar en l’apartat de pressupostdel present treball sinó també sis’observa la senzillesa tècnica que potcomportar.

• Quant a línies d’investigació futures, perexemple es pot actuar en àmbits com elde la integració de la petita escala de lesllars digitals amb les Smart Cities iSmart Grids, és a dir, investigar lespossibles solucions que permetin teixirun gran ecosistema intel·ligent,començant per les cèl·lules més petitesfins a arribar a l’organisme complet.

16