5G технологии в сградната автоматизация

С въвеждането на петото поколение клетъчни мрежи, известно като 5G, възникват множество нови възможности в сферата на интелигентните сгради. 5G технологиите обещават да изиграят ролята на катализатор за повсеместното популяризиране на платформата Internet of Things и разширяването на функционалността й. Вградените сензори и свързани устройства, на които се основават голяма част от съвременните платформи за автоматизация на сградните системи и услуги, стават все по-достъпни, компактни и приложими. Същевременно възможностите им се надграждат до непостигани досега оперативни и аналитични функции в реално време, увеличаващи степента на автоматизация, енергийната ефективност и комфорта. Така 5G комуникациите поставят началото на нова ера в сградното управление, свързана и с нова парадигма в проектирането и експлоатацията на умни домове и сгради.

Нов подход към мрежовите топологии

В комбинация с други дигитални иновации, като облачните и периферните изчисления, изкуствения интелект и машинното обучение, 5G технологиите и IoT бързо трансформират начина, по който съвременният човек взаимодейства със сградите, с работната и с жилищната си среда. Експертите в бранша твърдят, че 5G стандартът, Internet of Things и интелигентните периферни платформи (Intelligent Edge) формират трите основни и взаимосвързани елемента от бъдещия облик на умните сгради. Коеволюцията и конвергенцията на самостоятелните сградни системи и услуги в единни платформи, базирани на IP архитектури, позволява значително увеличаване на ефективността, подобряване на услугите и минимизиране на разходите за ползвателите.

Интелигентните технологии, които се основават на периферни изчисления, правят възможни обработката и анализа на данни в близост до точката на тяхното събиране, или в т. нар. периферия на комуникационната мрежа, вместо да бъдат изпращани към централен сървър. Този децентрализиран метод стимулира внедряването на IoT решения в тази периферна зона, където те могат да се възползват от по-ниска латентност. Въвеждането на 5G мрежите в сградната автоматизация допълнително конституира прехода на индустрията към подобна децентрализация.

Комуникациите от пето поколение са плод на революционно нов подход към безжичните и мобилни мрежови топологии. Той улеснява комуникационния процес и трансфера на големи обеми данни с много високи скорости. Определян като своеобразен "рененсанс" в областта на телекомуникациите, 5G стандартът за безжичен обмен на информация обещава значително да повлияе технологичното развитие на съвременните дигитални решения за умни сгради.

Приложения

Ако фокусът на 1G и 2G технологиите е върху гласовите данни, на 3G, 4G и 4G LTE стандартите – върху смартфон комуникациите, то петото поколение клетъчни мрежи цели да свърже хората и нещата, обясняват експертите. Актуален доклад на Deloitte, посветен на 5G, гласи, че това е началото на нова епоха в свързването на човека, устройствата и машините, а истинската ценност на тази комуникационна връзка е в подобрените възможности за обмен на информация между тях. В ядрото на 5G технологиите е нова мрежова архитектура от безжичния спектър, която използва честоти с милиметрова дължина на вълната, отличаващи се както с голям капацитет (широчина на честотната лента), така и с висока скорост (или до 1000 пъти по-бърз трансфер в сравнение с 4G).

Допълнително предимство на новия стандарт е неговата съвместимост със съществуващите безжични мрежи, което позволява изграждането на услуга с обширно покритие в зоните, в които се внедрява. Благодарение на разширеното използване на безжичния спектър и новите чипсет технологии, 5G комуникациите са способни на високоскоростен трансфер на данни в почти реално време. IoT платформите за интелигентни сгради поначало се характеризират с интензивен обмен на информация между мрежовите елементи. 5G прави възможни транспорта, интерпретацията и реакцията на данни чрез икономичен и широкодостъпен способ.

Предишните поколения мрежови технологии залагат на клетъчни кули, за да изпращат информационни пакети на дълги разстояния. При 5G стандарта се използва комбинация от честоти с цел постигане на по-широко покритие. Сред предимствата му са увеличените скорост, капацитет и ширина на честотната лента, както и по-ниската латентност.

Internet of Things решенията и видеообменът са популярни приложения, които могат да оползотворят предимствата на 5G комуникацията. Автономните автомобили и лицевото разпознаване са сред множеството технологични области, за които Интернетът на нещата предлага потенциални ползи. Интелигентните сгради в жилищния, индустриалния, търговския и институционалния сектор обаче се доказват като най-логичната сфера за разработка на IoT иновации в бъдеще, считат редица пазарни анализатори. Те отчитат обособяването на специален сегмент BIoT (Building IoT или сградни IoT) продукти и системи. Целта на разработчиците е да надградят възможностите на технологията по отношение повишаване на енергийната ефективност на сградните услуги с нови функционални направления в сферата на мониторинга, управлението и автоматизацията.

Всяко устройство, способно да изпраща информация за статуса си чрез жична или безжична мрежова връзка, IP адрес или друг уникален идентификатор, е подходящо за свързване с Интернет на нещата и за приложения в сферата на умните сгради. Така броят на свързаните устройства, които реално се обединяват от съвременните сградни IoT платформи е огромен – сензори, камери, интелигентни ключалки и врати и други системи с IP или друг мрежов адрес.

Мултисистемна интеграция на данни

Интегрирането на ОВК датчиците в една сграда със сензорите за заетост на помещенията например е типично при имплементирането на системи за сграден мениджмънт. Все по-често обаче възниква потребност от интеграция в платформата и на данни от LED осветителите, аудиовизуалните технологии, услугите за поддръжка, контрол на достъпа и другите сградни системи. Обикновено всички тези разнообразни решения оперират всяко със свой уникален набор от променливи и бази данни. Предизвикателство и възможност за т. нар. BIoT платформи за сградна автоматизация, базирани на 5G комуникация, е да отсеят важните данни от огромните информационни масиви, консолидирани при мултисистемната интеграция, както и да изчислят с каква честота възникват и биват улавяни от крайните устройства.

Индивидуалните бази данни на отделните услуги често не са проектирани така, че да работят извън собствената си среда. Поради това, с цел да се осигурят адекватни измервателни схеми, визуализации и функционалност при мултисистемна интеграция, обикновено се налага използването на т. нар. мидълуер (приложен програмен интерфейс, API) от трето лице доставчик. Неговата функция е да хармонизира данните от различни източници.

Комуникационните 5G технологии осигуряват значителни предимства при мултисистемна интеграция в сградната автоматизация, а данните, с които оперират, имат ключова роля в дефинирането на това колко интелигентна е на практика една сграда.

5G решения за умни домове и сгради

Умните домове и сгради понастоящем често функционират на фрагментарен принцип. Отделните системи и услуги в тях са самостоятелни единици, всяка със собствен мрежов протокол – Wi-Fi, Bluetooth и т. н. Макар големите глобални производители на решения за сградна и домашна автоматизация да правят опити да въведат единни интерфейси, унифициращи различните устройства и протоколи, индустрията все още не е достигнала идеалния сценарий на пълна оперативна съвместимост между продуктите от различни доставчици.

За разлика от поколението 4G, 5G мрежите работят с устройства с ниска мощност, правейки новия комуникационен стандарт приложим за по-широка гама свързани продукти. Една такава широкообхватна мрежова архитектура би позволила всяко включено устройство да се свързва директно с мрежата, същевременно надминавайки Wi-Fi технологията по надеждност на връзката. Това означава също, че всички устройства ще могат да се свързват с помощта на един и същи протокол, за да взаимодействат максимално ефективно.

Петото поколение комуникационни технологии ще позволи и още по-високи икономии на енергия в умните сгради. Чрез поддръжката на повече устройства в една мрежа 5G стандартът ще даде възможност на потребителите и доставчиците на услуги да добавят към сградната платформа интелигентни устройства за автоматизация, които разполагат с функции за мониторинг и управление на потреблението на енергия и не изискват ръчно програмиране и настройка. Свързвайки например умни електромери към централната сградна мрежа, доставчиците на енергия биха могли да регистрират колебанията в консумацията на електричество, за да им отговарят своевременно. Една такава мрежова платформа прави възможно и реализирането на допълнителни функции като незабавна детекция на течове на газ например, както и изпращане на авариен сигнал към оператор, техническо лице или контролен център.

Друга полза от въвеждането на 5G комуникациите в интелигентните сгради е повишаването на функционалността и приложимостта на смарт устройства като звънци, камери и домофони. В допълнение, всеки елемент от сградната мрежа ще остава свързан, независимо колко човека използват интернет едновременно. По-високите скорости на трансфер на данни означават и че данните от умните устройства, например сензори за използване на водни ресурси, могат да бъдат незабавно обработени и да бъдат предприети необходимите мерки за коригиране на потребителското поведение, ако такива се налагат.

Още възможности

Сред останалите предимства на петото поколение клетъчни мрежи е възможността за консолидиране на множеството различни безжични стандарти. 5G комуникациите и особено сателитните сред тях осигуряват повсеместна високоскоростна свързаност на базата на единен безжичен протокол.

При 5G стандарта свързването в мрежа на повече устройства с ниска мощност, дори да са постоянно включени, няма да причинява висока латентност или забавяне на комуникацията, както е при високомощните елементи на локалните мрежи. Т. нар. LPWAN (low-power wide-area network) архитектури ще позволят голям брой сградни устройства да "прескачат" конвенционалните мрежи, които изискват настройка за влизане и да се свързват директно с 5G мрежата. В резултат ще се постигат по-малко натоварване на сградната комуникационна инфраструктура и по-кратки периоди на прекъсване на достъпността на IoT устройствата, които доскоро бяха зависими от непредсказуемия характер на връзката при Wi-Fi стандарта.

Сред ключовите съображения по отношение на 5G комуникациите в сградната автоматизация безспорно ще са тези, свързани с поверителността и сигурността не само на данните, но и на самите физически обекти. С по-широкото възприемане на стандарта ще стане възможно по-лесното и ефективно обезпечаване на сигурността дори на отдалечени обекти, тъй като високоскоростната комуникация ще позволява контролните екипи почти в реално време да бъдат уведомявани за потенциални рискове. Технологиите за сградно видеонаблюдение също ще могат да се възползват от допълнителна функционалност, тъй като 5G мрежите ще осигурят възможности за мрежова свързаност на много по-голям брой камери и други устройства с ниска мощност в сегмента.