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Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Piccole automazioni, installazioni elettroniche e domotica
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[1] Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto Utentenextime » 27 apr 2012, 22:33

Ciao a tutti, in qualita' di novizio del forum, non nascondo anche con l'idea di promuovere un po' la mia attivita',
vorrei sentire un po' di pareri in proposito a quanto detto nel topic della discussione.

Oggigiorno, un po' anche grazie a konnex ma anche con quasi tutti i sistemi non knx, ci si basa come trasporto
per i protocolli domotici su dei bus seriali, rs485 o altro che siano.

E qui arriviamo al primo punto di cui vorrei avere un po' di opinioni. Personalmente, anche per il mio personale background molto rivolto al mondo informatico, ho sempre preferito una comoda ethernet rispetto a un bus seriale, vuoi per motivi di "banda" disponibile, vuoi per l'universalita' del mezzo di trasporto, vuoi perche' etnernet grazie ad internet ha dimostrato la sua efficacia da molti anni oramai.

Mi chiedo, quindi, quanti di voi ritengono che per un impianto domotico una ethernet non sia adatta e per quali motivi? Anticipo subito che io produco con la mia azienda un sistema domotico basato su ethernet per il trasporto, e che quindi sono ovviamente assolutamente di parte... ma non mi dispiace il confronto al fine di sviscerare vantaggi e svantaggi di qualunque soluzione.

Seconda questione di cui vorrei discutere e' poi la sicurezza. Tralasciando e saltando a pie' pari i sistemi wireless, e parlando quindi solo di cablato, una cosa che mi lascia molto, molto perplesso e' osservare che la maggior parte dei protocolli utilizzati su bus sono solitamente in chiaro e/o comunque con un'autenticazione piuttosto blanda. Ritengo questo un grave problema tanto che per il sistema che produco ho preferito pensare un nuovo protocollo, anche per altre ragioni che al limite spieghero' in un altro post per non mettere troppa carne al fuoco, costruito da zero con autenticazione e crittografia ( che tra parentesi sto per rilasciare sotto licenza libera ).

Quanti sentono questo come un problema? quali soluzioni adottate per risolverlo, se lo fate?
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[2] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto UtenteAOX » 13 mag 2012, 22:53

Se lo scopo è quello di remotare un po' di IO mi da più fiducia una vecchia e semplice RS485. Rimane il fatto che l'ethernet ha delle potenzialità di comunicazione che vanno ben oltre, vista la diffusione dei PC e di Internet.
L'ethernet mi sembra più delicata dal punto di vista EMI. I trasformatori di interfaccia, ormai tutti rigorosamente miniaturizzati in SMD, sono piuttosto piccoli ed "appiccicati" tra primario e secondario. Questa mia "ansia da spazio" me la porto dietro da quando alla fine degli anni '80 smontavo plc commerciali per curiosare sulle soluzioni hardware. A quei tempi l'SMD non era tanto, ma ammiravo la cura che veniva adottata da noti produttori nel tenere rigorosamente ben distinta la parte isolata dell'interfaccia da tutto il resto usando lo spazio e le fresature nel PCB, i soppressori e tanti vari trucchi. Per questo la seriale RS485 è subito diventata il mio supporto di comunicazione fisica preferito sul quale ho sviluppato vari tipi di protocollo proprietari. Poi ad un certo punto ho abbandonato tutte le invenzioni software e mi sono convertito al Modbus senza negarmi anche l'implementazione di codici custom e le velocità di 1Mb/s per fare cose più particolari.
L'ethernet poi richiede gli switch nel cablaggio e la natura più complessa sia hardware che software non ti permette di usare dei micro da 0.4 Euro come può avvenire con una più semplice seriale.
Comunque ritengo che l'ethernet sia una grande interfaccia con delle potenzialità che la RS485 se le sogna. Io le vedrei più come complementari invece che alternative.
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[3] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto Utentenextime » 14 mag 2012, 14:14

Sebbene condivida le perplessita' di cui parli sulla semplicita' che offre una 485 ( o comunque un bus seriale ), nonche in parte (e poi vediamo il perche') di quello dei costi, ci sono dei "se" e dei "ma" da tenere in considerazione secondo il mio punto di vista.

Mi spiego meglio:
Se da un lato e' vero che in termini assoluti un bus seriale sia piu' semplice da gestire, soprattutto per dispositivi che hanno una MCU o una CPU limitata, e' anche vero che non e' l'unica complessita' da tenere in considerazione, occorre anche considerare la semplicita' del sistema composto da molteplici dispositivi nel suo complesso.

Ora, facciamo un po' di casistiche ipotetiche in cui tralasciamo la complessita' "onboard" e consideriamo solo quella di "sistema":

* Caso con 2 dispositivi:
in questo caso la semplicita' e' praticamente la stessa. Un cavo che li collega direttamente, nel caso dell'ethernet sempre incrociato, nel caso di seriale dipende dal tipo di seriale.

* Caso da 3 dispositivi a un numero di dispositivi comunque molto limitato ( diciamo una decina? )
Qui una seriale stravince come semplicita', nell'ethernet dobbiamo aggiungere uno switch o alla peggio un hub, nella seriale... colleghi tutto in serie o poco piu'.
Anche in questo caso comunque valgono le considerazioni della prossima casistica, ma per le dimensioni del sistema possiamo anche considerarle argomentazioni di poco conto salvo casi limite.

* Caso con molti dispositivi ( oltre 10, ma anche 100, o 300 o piu' ).
Se a prima vista possa sembrare che la seriale qui sia vincitrice, questo non e' del tutto detto. Al di la di problematiche di indirizzamento e/o impedenza o cali di tensione o altro, che sono comunque tutti aggirabili e/o evitabili, sovviene un altro problema non di poco conto: la resistenza del sistema a casi di rottura di uno o piu' dispotivi e la resistenza del sistema in caso di danneggiamento dei cavi.
Con una seriale dove abbiamo una traccia singola con tanti dispositivi in serie ( caso estremo per semplificare l'esempio, ma lo stesso vale anche in casi piu' evoluti in cui si suddivida il bus in piu' "zone" ), la rottura di un dispositivo "nella maniera sbagliata", o peggio la rottura di un cavo porterebbe a uno split in due zone separate che non sono piu' in grado di comunicare. Per risolvere questa problematica dovremmo fare una struttura a stella, che da un lato aumenta moltissimo la complessita', da un altro inizia a determinare la presenza di un punto centrale, e quindi un potenziale single point of failure, che dovra' necessariamente anche essere "potente".
Con una ethernet invece, si puo' facilmente creare una struttura "multistella con interconnessione multipla", dove si puo' tramite switch opportunamente configurati creare una struttura davvero molto resistente a ogni tipo di rottura, dove la rottura di un cavo non comporta assolutamente nessun problema, e la rottura di un dispositivo comporta solo la perdita di quel singolo dispositivo, che oltretutto e' facile mettere in failover senza perdita di funzionalita' complessivo del sistema.

Ora, in un sistema domestico davvero evoluto in cui si voglia controllare davvero tutto il controllabile, i dispositivi sono presumibilmente molti: es: in casa mia ne ho circa 200 di vario genere.

ci sarebbero poi altre argomentazioni a favore della ethernet, come il fatto di avere un solo cablaggio e non piu' cablaggi ( se metto una seriale poi devo ANCHE fare la ethernet comunque anche se ovviamente ridimensionata! ), l'universalita' del trasporto e altro, ma li lascio casomai a un prossimo post per non mettere troppa carne al fuoco.

Riprendo solo il punto dei costi: se e' vero che e' difficile trovare interfacce ethernet da 40 centesimi, mentre e' facile trovarle seriali, e' anche vero che la ethernet e' maggiormante standardizzata allo stato attuale, il che rende altre parti dello sviluppo meno costose. Inoltre anche i dispositivi con ethernet oggi oramai costano molto molto meno di un tempo, ad esempio prendi un pic18f97j60, che io uso molto, ha gia' il MAC e il PHY ethernet integrati, in pratica gli aggiungi un magnetico e due resistori e sei a posto. Se consideriamo i prezzi di vendita sul mercato del dispositivo domotico medio, il numero di dispositivi necessari, e i prezzi dei gateway tra bus e ethernet che vengono poi aggiunti, alla fine il costo maggiorato dalla presenza di una ethernet secondo me non e' cosi' tanto rilevante, anche se ovviamente su produzioni di grande scala si fa sentire. Ma a fronte di questo ci sono benefici pratici importanti che permettono poi di agire su costi in altri aspetti ( se vuoi possiamo approfondire questo aspetto ).
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[4] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto UtenteAOX » 15 mag 2012, 9:33

Le mie considerazioni risentono molto della mia origine industriale più che domotica. Sono abituato a vedere installazioni dove i cavi del bus sono fascettati per lunghi percorsi assieme ai cavi degli elettromagneti tipo freno (tra i peggiori generatori di extratensioni). Ho avuto spesso anche occasione di vedere delle mie cose installate in ambienti civili ed effettivamente l'aria è ben più pulita, anche se non è tutto così scontato. L'impossibilità di fare più di tanto su una porta Ethernet rispetto a quanto si può fare (a vari livelli di componentistica nei confronti dell'interno scheda dove abita il processore) su un bus RS485 mi mette un po' di ansia ma forse sono uno che si preoccupa troppo.
E' vero che una struttura di connessione Ethernet permette di isolare le parti guaste, questo è un bel vantaggio, ma è importante anche che non si guasti quell'unità. Per questo avevo espresso i miei timori sulla barriera EMI della Ethernet visto che poi alla fine anche io la uso e ne dipendo e mi piacerebbe imparare di più (sono qui per questo).
Ritengo che siano entrambi due supporti di comunicazione importanti e forse l'Ethernet, almeno in domotica la spunterà, visto il traino dei PC e di Internet. Ormai sono tutti abituati ai cellulari touch-screen, Internet, la musica ed i film che se qualche lampadina ogni tanto sfarfalla si può anche chiudere un occhio. D'altra parte ormai il grande capo Bill ha insegnato a tutti che quando qualche cosa si intoppa basta "spegnere e riaccendere". Il privilegio di tale soluzione a me invece ancora non me lo hanno mai concesso. Se una misera macchinetta che gestisce un po' di IO fa una e una sola stranezza un volta al mese e gli dici di spegnere e riaccendere me le dicono di tutti i colori. Provo a spiegarli che lo ha detto Bill ma a loro non gli importa nulla. D'altra parte se vuoi fare le molte cose che piacciono a tali utilizzatori, abituati al consumer, devi mettere della roba complessa ma la complessità è spesso inversamente proporzionale alla affidabilità. Dove posizionarsi è sempre un pensiero. Lo faccio solo per discutere, ma sono comunque dalla tua parte e... complimenti.
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[5] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto Utentenextime » 15 mag 2012, 11:00

Uhmm,
be si ovviamente l'ambiente industriale e quello domestico sono per certi versi profondamente diversi.

Pero' attenzione, sull'affidabilita' non si scherza, la gente e' abituata a un impianto tradizionale che lo fai e ti dura una vita senza rotture o quasi, se tu puoi accettare di fare un riavvio, questo non e' accettabile in un impianto domotico per la persona media.

Tanto per dire, sai qual'e' la prima domanda che di solito il cliente tipo della domotica fa?
ti chiedono: "Si, ma se va via la corrente, poi io come accendo la luce?"
Come se con un impianto tradizionale potessero accenderla...

Il discorso quindi non e' tanto quello di accettare una maggiore instabilita', quanto piuttosto a un diverso metodo per porvi rimedio.

Nell'industriale si tende a fare una macchina che anche durante una guerra termonucleare possa continuare a funzionare senza interruzioni. Nella domotica invece si fanno macchine che si devono essere resistenti, ma che, qualora si rompano, il sistema sia in grado di sostituire autonomamente e che quindi ci sia un self failover che permetta al sistema di continuare a funzionare anche con una parte guasta, magari sostituendola per continuare a offrire il servizio come se nulla fosse e semplicemente notificando la necessita' di manutenzione.

Questo ovviamente in un impianto domotico ben fatto, molti oggi non sono cosi'...

E comunque per completezza, nell'informatica non e' tutto come ha insegnato "il grande capo di alcuni ma non di tutti Bill", io ho sempre lavorato su server dove non era accettabile il riavvio ne la rottura, esattamente come i sistemi industriali come sei abituato tu. E non ho mai usato i sistemi di Bill anche per questo...
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[6] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto UtenteAOX » 15 mag 2012, 20:34

Una domanda da curioso.
L'impianto antifurto è autonomo con una sua logica e poi supervisionato oppure è gestito direttamente dal sistema di automazione? In tal caso esistono dei sensori (infrarossi, microonde, vetri...) da collegare come nodi ethernet?
Scusa la domanda da profano ma io sono rimasto a quando da studente all'università (per rimediare degli spicci dai negozianti), autocostruivo e poi installavo centrali antifurto di vecchio stampo con memorie zone, linee bilanciate, sirene autoalimentate, batterie da 24Ah,... Tutto rigorosamente in circuito filato dentro casse metalliche forate a mano (pazzie di gioventù).
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[7] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto Utentenextime » 15 mag 2012, 20:43

Non esiste una risposta univoca, si puo' fare in diversi modi, wired o wireless, supervisonato indipendente ma interfacciato oppure integrato... ti posso dire quello che noi consigliamo:

Avere sensoristica "intelligente" alzerebbe molto i costi di impianto e contemporaneamente legherebbe l'utente finale e l'installatore a servirsi di strumenti meno reperibili e piu' costosi, quindi la nostra scelta e' stata quella di creare delle schede da mettere in scatola di derivazione o a quadro a cui far convergere i classici sensori che si installano anche negli impianti tradizionali di vario genere, con supporto sia per chi vuole fare roba con contatti digitali (pessimo) o meglio per chi vuole fare bilanciamento o meglio doppio o triplo bilanciamento.

Questa scheda parla direttamente con il sistema domotico via ethernet, permettendo cosi' da un lato di avere piu' schede ben integrate nel sistema, e dall'altro di sfruttare quegli stessi sensori anche per altro oltre che per l'antifurto, come anche di poter sfruttare eventi complessi per l'antifurto...
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[8] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto Utentedario » 9 nov 2012, 0:18

Rispolvero l'argomento perché credo possa essere d'interesse. E' da un po he non frequento il forum, quindi ho iniziato a spulciare anche gli argomenti non trattati di recente.

Credo che la domanda sia mal posta, perché si deve scegliere una delle due tecnologie e non utilizzarle entrambe? Se si guarda agli aspetti d'installazione, il bus offre una elevata flessibilità e maggiore semplicità (meno cavi) e si può ovviare ai difetti di una rete su bus spezzandola in sottoreti connesse via ethernet.

Probabilmente non è una soluzione commercialmente disponibile, ma credo sia quella che offra maggiore flessibilità. Dopotutto, qualsiasi sistema domotico recente, ha un'interfaccia ethernet per entrare in contatto con il resto del mondo, realizzare un sistema misto non è poi fatascenza.

Da circa un anno lavoro al progetto di domotica open-source Souliss, dove l'architettura è appunto mista, tra Ethernet e Wireless punto-punto (non WiFi). Proprio il wireless, può rappresentare la svolta ad una delle maggiori barriere per la diffusione dei sistemi domotici, il costo d'installazione.

Una nota, RS485 pur essendo uno strumento robuto e vastamente utilizzato negli ambienti industriali (dove lavoro) non ha un'applicazione valida negli impianti domotici. Infatti ha il limite intriseco di essere un bus con transciver che richiedono un funzionamento in Master/Slave o Token Ring. Tali modalità non rendono possibile la realizzazione di strutture peer-to-peer, necessarie per realizzare architetture distribuite, quindi senza nodi centrali.

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[9] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto Utentenextime » 13 nov 2012, 0:17

Ti rispondo linkando il video a una (lunga) presentazione che ho tenuto quest'ultimo linux day in proposito. Spero che non sia contrario a nessun regolamento linkare un video del genere:

http://www.youtube.com/watch?v=&feature=plcp
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[10] Re: Protocolli sistemi domotici: bus o ethernet?

Messaggioda Foto Utentedario » 13 nov 2012, 1:45

Interessante, non sono riuscito ad ascoltare tutto per via della qualità audio, che alla lunga rende fastidioso tediare sul video.

In linea generale sono d'accordo su quanto esposto e sulla necessità di avere soluzioni per quanto possibili aperte, ma che allo stesso tempo devono entrare in qualche modo a far parte di una comunità di sviluppo.

Ci sono due aspetti, che come riprendevo nel mio post precedente, non mi convincono del tutto. Il primo è sull'uso esclusivamente di connessioni ethernet, non per il mezzo trasmissivo in se, ma per l'architettura a stella che ne deriva; il secondo sulla sicurezza, perché i ladri continueranno ad usare il piede di porco :)

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