Gebäude, die optimale Effizienz, Komfort und Sicherheit bieten, können hohe Mieten und Belegungsraten erzielen. Gebäudesteuerungssysteme, einschließlich Beleuchtung, HLK und Sicherheit, spielen eine entscheidende Rolle bei der Verwaltung und Optimierung. Und der Nessum-Standard ermöglicht eine vollständig integrierte Gebäudeautomatisierung.Beispiele für Anwendungen der Gebäudeleittechnik sind:
Beleuchtung
Steuerungssysteme für die Beleuchtung passen die Beleuchtungsstärke an die Belegung, Tageszeit und die Verfügbarkeit von Tageslicht an. Sie können den Energiebedarf senken, indem sie die Beleuchtung in unbesetzten Bereichen ausschalten oder dimmen, wenn ausreichend Tageslicht vorhanden ist.
HLK (Heizung, Lüftung und Klimatisierung)
HLK-Systeme überwachen Temperatur, Feuchtigkeit und Luftqualität. Sie optimieren die Heizung und Kühlung auf der Grundlage von Belegungsmustern und Wetterbedingungen, um den Komfort zu erhalten und gleichzeitig den Energieaufwand zu minimieren.
Gebäudesicherheit
Systeme für die Zugangskontrolle von Gebäuden verwalten die Zugänge und verfolgen die Bewegungen von Personen innerhalb des Gebäudes. Sie erhöhen die Sicherheit, indem sie nur befugtem Personal Zugang gewähren.
Fest installierte Videokameras, sogenannte CCTV (Closed Circuit Television) bieten Echtzeitüberwachung und -aufzeichnung und erhöhen die Sicherheit, indem kritische Bereiche überwacht und Unbefugte entdeckt werden.
Darüber hinaus informieren elektronische Bildschirme über die alltägliche Kommunikation und können bei Bedarf Sicherheitsinformationen (zum Beispiel Hinweise zu Notausgängen) anzeigen.
Aufzüge
Aufzugskontrollsysteme steuern den Einsatz von Aufzügen, um den Durchsatz zwischen den Stockwerken zu optimieren und gleichzeitig eine komfortable und sichere Umgebung zu schaffen. Sie signalisieren den Standort und die Verfügbarkeit der Aufzüge und bieten Sicherheits-, Wartungs- und Kommunikationsdienste.
Parken und das Laden von E-Fahrzeugen (EV)
Parkleitsysteme überwachen die Belegung des Parkplatzes und zeigen an, ob es noch freie Stellplätze gibt. Sie können auch den Fußgängerverkehr überwachen. Ladesysteme können EV-Ladestationen überwachen und steuern.
Bestehende Kommunikationstechniken
Steuerungssysteme wurden im Allgemeinen für einzelne Funktionen entwickelt. Die Kommunikation zwischen den Geräten und der Steuerung erfolgte über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung, die Datenraten waren niedrig, und das Protokoll war entweder proprietär oder eines der vielen Protokolle, die für die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation entwickelt wurden.
Für die gebäudeinterne Kommunikation werden inzwischen diverse netzwerkorientierte Kommunikationstechniken eingesetzt. Sie haben jedoch alle Nachteile, die ihre Anwendung einschränken. Ethernet wird für die kabelgebundene Datenübertragung verwendet, aber Kabel sind teuer und aufwändig zu installieren. Außerdem ist die Reichweite auf 100-Meter-Segmente beschränkt.
Die Verwendung ist typischerweise auf die Bereitstellung von Breitband-Datendiensten sowie auf den Backhaul für Wi-Fi-Zugangspunkte und Anwendungsfälle wie Sicherheitskameras beschränkt. Funktechniken wie Wi-Fi und Bluetooth überwinden einige der Installationsprobleme von Ethernet, weisen aber oft Lücken in der Abdeckung auf und sind nicht so robust wie kabelgebundene Techniken. Um diese Nachteile zu überwinden, kommt es häufig zu einer Überversorgung mit Hubs und Zugangspunkten. Außerdem müssen die Geräte, die per Funk vernetzt werden, separat an eine Stromquelle angeschlossen werden, um das Ausfallrisiko zu minimieren.
Um Gebäudedienste effizienter und effektiver bereitzustellen, ist ein Kommunikationssystem erforderlich, das eine ganzheitliche Steuerung all dieser Funktionen mit angemessener Kapazität und Reichweite unter Verwendung standardisierter netzwerkorientierter Protokolle ermöglicht.
Ganzheitliche Kommunikationstechnik
Die Techniken, die Nessum (früher bekannt als HD-PLC) zugrunde liegen, bieten robuste Datendienste für eine Vielzahl von Endgeräten zu niedrigsten Kosten. Da die Endgeräte typischerweise an eine Stromversorgung angeschlossen werden müssen, ist die Übertragung der Daten über die Stromleitungen der effektivste Weg, dies zu erreichen.
Nessum nutzt Frequenzen zwischen 2 und 28 MHz und ermöglicht eine Powerline-Kommunikation nach verschiedenen Normen, wie z. B. CENELEC EN 50561-1. Es unterstützt verschiedene Kanalbandbreiten, so dass die Nutzer zwischen Datendurchsatz und Reichweite abwägen können.
Wenn schmalbandigere Kanäle verwendet werden, können die Netzbedingungen analysiert und der am besten geeignete Kanal genutzt werden. Nessum unterstützt auch das Verschachteln (Notching) von Kanälen, um Interferenzen mit anderen Sendern, die das Band ebenfalls nutzen, zu vermeiden oder um regionale Vorschriften einzuhalten.
Nessum ist als IEEE 1901-2020 genormt und spezifiziert das Medium Access Protocol und die Modulation für Breitband-Powerline-Systeme sowie ein dienstübergreifendes Protokoll für das Interferenzmanagement. Es spezifiziert auch die Verwendung einer AES-128-basierten Verschlüsselung für eine sichere Kommunikation.
Darüber hinaus unterstützt es die ITU-T-Empfehlung G.9905, ein robustes Multi-Hop-Routing-Protokoll mit geringem Overhead, das große Netzwerke ermöglicht. Die Nessum-Implementierung unterstützt bis zu 10 Hops über bis zu 1024 Knoten, was eine maximale Reichweite von 10 km ergibt.
Bei Multi-Hop kann jedes Gerät als Repeater fungieren. Das CMSR-Protokoll (Centralized Metric-based Source Routing) ermittelt die besten Routen zwischen den Geräten. Wenn ein Gerät offline geht und nicht für Hopping zur Verfügung steht, wird das Netzwerk automatisch mit den verfügbaren Geräten neu konfiguriert, um eine Verbindung zu gewährleisten.
Socionext SC1320A Nessum-Interface-Baustein
Der SC1320A von Socionext verfügt über integrierte MAC- (Medium Access Control) und PHY-Layer (Physical) für Nessum. Er stellt eine Brücke zwischen Nessum und Ethernet zur Verfügung und ermöglicht außerdem den Anschluss einer Vielzahl externer Peripheriegeräte über Industriestandard-Schnittstellen wie SPI und UART sowie Allzweck-E/A. Er unterstützt Secure Boot aus dem externen seriellen Flash-ROM über eine Quad-SPI-Schnittstelle.
Der Baustein ist in einem kompakten 7 x 7 mm großen Gehäuse erhältlich, und für den industriellen Temperaturbereich ausgelegt. Er benötigt eine einzige 3,3-V-Spannungsversorgung. Die Leistungsaufnahme beträgt typisch 200 mW.
