Por el Dr. Thomas Weinzierl, Weinzierl Engineering GmbH. Mientras que KNX se ha convertido en el estándar más importante de automatización de edificios, Ethernet ha evolucionado hasta convertirse en una solución de comunicaciones universal que también puede emplearse en sistemas de automatización. Debido a sus diferentes características de sistema, KNX y Ethernet se complementan muy bien. La ventaja del bus KNX es que está optimizado para los requisitos específicos del control de edificios. Utiliza un único cable de par trenzado (TP) para conectar en red todos los dispositivos que se van a controlar, además de suministrarles alimentación eléctrica. Su ancho de banda relativamente bajo, de 9600 b/s, es suficiente para la comunicación dentro de una línea de bus y presenta la ventaja de permitir grandes longitudes de cable y una topología libre. Además, reduce el consumo energético de los dispositivos, ya que el consumo de energía de un microcontrolador depende en gran medida de la frecuencia de reloj. 
Cable KNX TP. La instalación de KNX TP es sencilla y económica, ya que el bus puede conectarse en bucle de un dispositivo a otro sin necesidad de un concentrador ni un conmutador. Sobre todo, los dispositivos KNX están diseñados, tanto funcional como mecánicamente, específicamente para instalaciones en edificios. Ethernet, por su parte, permite una comunicación de gran ancho de banda entre componentes relativamente económicos. Su uso está muy extendido, no solo para conectar ordenadores en red en oficinas, sino también para aplicaciones multimedia en el hogar y para la automatización industrial. Aunque las redes LAN admiten las altas velocidades de transmisión que requieren ciertas aplicaciones, no pueden sustituir al bus KNX debido a su naturaleza de bajo ancho de banda, por lo que la combinación de KNX TP y LAN sería una solución óptima para la futura automatización de edificios. KNX TP es adecuado principalmente para el control local, mientras que la LAN se utiliza para la comunicación entre sistemas. La transmisión de comandos de control puede tener lugar en una red LAN junto con el uso de Internet, la conexión en red de ordenadores y el contenido multimedia. En conjunto, esto da lugar a una arquitectura jerárquica para la conexión en red de edificios. 
El Weinzierl KNX LineMaster combina las funciones esenciales de una línea de bus KNX: fuente de alimentación KNX con bobina de choque, enrutador IP KNX e interfaz IP KNX. Túnel: acceso desde un PC a través de una conexión LAN Una aplicación importante del protocolo IP dentro del sistema KNX es la funcionalidad de una interfaz con el bus. El túnel KNXnet/IP describe el acceso, por ejemplo, desde un PC a una red KNX durante la configuración y la puesta en marcha. El objetivo principal es siempre la conexión de un cliente (PC) con una línea de bus. El protocolo de túnel utiliza únicamente UDP, pero incluye una capa orientada a la conexión, de modo que los telegramas se repiten en caso de error. 
La interfaz KNX IP 730 de Weinzierl (izquierda) y cómo se puede utilizar para el túnel KNXnet/IP (derecha). El protocolo de túnel se puede seleccionar en el Gestor de conexiones del programa ETS y también es adecuado para el acceso remoto a través de Internet. Asimismo, se puede utilizar para conectar un dispositivo de visualización a una línea de bus. El protocolo de túnel es compatible con la función de monitor de bus. Enrutamiento en arquitecturas jerárquicas Una de las principales razones para ampliar el sistema KNX mediante Ethernet/IP fue aumentar la capacidad de transmisión del sistema en su conjunto. Si bien la velocidad de transmisión de KNX TP es perfectamente adecuada para construir una línea de bus con hasta 256 participantes, puede ser necesario un ancho de banda mucho mayor en la red troncal. Esto ocurre especialmente cuando se conectan dispositivos centrales, como herramientas de visualización, a los que deben transferirse todos los telegramas. En este caso, no es posible un enrutamiento selectivo. 
El router KNX IP 750 de Weinzierl (izquierda) y cómo se puede utilizar para el enrutamiento KNXnet/IP. En este caso, el elevado ancho de banda de una red LAN ofrece una solución óptima. Mientras que con KNX TP solo se pueden transmitir un máximo de 50 telegramas por segundo, la transmisión a través de LAN supera los 10 000 telegramas a 10 Mb/s. Para procesar este tráfico sin pérdidas, se requiere una elevada potencia de cálculo, además de un búfer de telegramas adecuado de IP a KNX TP. Dado que Ethernet constituye la columna vertebral del sistema, se ha normalizado un protocolo correspondiente en KNX. El subtema de enrutamiento de la especificación KNXnet/IP describe cómo los enrutadores KNX/IP reenvían los telegramas a través de IP. Para el reenvío a través de Ethernet, los telegramas KNX se empaquetan individualmente en telegramas UDP/IP y se envían como telegramas de multidifusión. Todos los enrutadores KNX/IP de la red reciben estos telegramas simultáneamente y utilizan sus tablas de enrutamiento para determinar si deben reenviar el telegrama a la línea KNX conectada. El protocolo de enrutamiento puede utilizarse para conectar un número ilimitado de dispositivos de visualización a una instalación KNX con una red troncal IP, pero no admite la función de monitor de bus. Servidor de objetos: del telegrama al punto de datos Para un número cada vez mayor de dispositivos, como los del ámbito de la tecnología multimedia y de seguridad, es importante poder intercambiar información de control con el sistema de automatización de edificios. Sin embargo, en el caso de determinados dispositivos, sería preferible acceder al bus de forma indirecta, estableciendo una conexión con el sistema KNX a través de Ethernet. La comunicación a través de Ethernet resulta especialmente interesante para los dispositivos que ya están equipados con un puerto de red. Si la pila de protocolos para TCP/UDP/IP ya existe en el sistema operativo, las aplicaciones pueden comunicarse con otros dispositivos a través de Ethernet con poco esfuerzo adicional y, por lo tanto, también con KNX. Esto se aplica a muchos dispositivos basados en Linux o Windows CE. Si se utilizara el túnel o el enrutamiento como solución, los dispositivos podrían acceder a la red KNX, pero aún así tendrían que generar e interpretar telegramas KNX. Es mucho más sencillo que la interfaz KNX/IP se encargue de esta tarea. Además de la funcionalidad estándar de la interfaz, que permite el acceso al bus KNX a nivel de telegramas, el KNX IP BAOS (Bus Access and Object Server) proporciona acceso directo a los puntos de datos (objetos de comunicación) del edificio. En otras palabras, la pila KNX del dispositivo asigna los paquetes de datos recibidos a sus objetos de comunicación asociados y almacena sus valores en memoria. Los clientes registrados son informados automáticamente de cualquier cambio en los puntos de datos. 
Aplicación típica del KNX IP BAOS (servidor de acceso al bus y de objetos). Los valores de los objetos de comunicación se actualizan automáticamente al recibirlos, incluso cuando los clientes no están conectados. Esto permite, por ejemplo, que un smartphone acceda al instante al estado del bus KNX desde el dispositivo BAOS, sin sobrecargar la red con una avalancha de solicitudes de lectura. Para enviar datos al bus, un cliente dispone de acceso de escritura a los objetos de comunicación. El dispositivo puede generar y enviar mensajes de grupo de forma independiente. La configuración de los puntos de datos dentro del dispositivo BAOS se realiza con el ETS, en el que el dispositivo aparece como un participante convencional del bus. En el cuadro de diálogo de parámetros, se pueden establecer los tipos de datos de los objetos de comunicación y se asignan las direcciones de grupo como de costumbre. 
El Weinzierl KNX IP BAOS 771 (izquierda) y cómo se puede utilizar con el protocolo BAOS (derecha). Mediante el protocolo BAOS, un cliente puede acceder y controlar puntos de datos de otros participantes en el bus sin necesidad de conocer la codificación de los telegramas KNX. El cliente se dirige a los puntos de datos utilizando el mismo número que tienen en el ETS. Si se modifican las direcciones de grupo en la red KNX, la interfaz se puede actualizar automáticamente mediante una descarga desde el ETS, y la aplicación cliente puede permanecer sin cambios. El Weinzierl KNX IP BAOS 771/772, por ejemplo, ofrece dos protocolos de acceso de cliente independientes: • Protocolo binario El dispositivo es compatible con una extensión del protocolo binario KNX BAOS que implementa el BAOS 770 (versión de protocolo 1). El dispositivo KNX IP BAOS 771/772 implementa la versión de protocolo 2.0, una versión mejorada. Está disponible a través de TCP/IP y UDP/IP. El protocolo binario resulta especialmente adecuado para dispositivos que admiten lenguajes de programación tradicionales como C, C++ o C# y sockets IP. • Servicios web El protocolo binario KNX BAOS suele impedir el desarrollo de aplicaciones cliente que se ejecuten en un navegador web. Por este motivo, ahora es posible acceder al servidor de objetos a través de los nuevos servicios web KNX BAOS, basados en HTTP y en la notación de objetos JavaScript (JSON). Esto significa que ahora es posible integrar el KNX IP BAOS 771/772 directamente en sus propias aplicaciones web. Los servicios web ofrecen el mismo conjunto de funciones que el protocolo binario KNX BAOS, aunque utilizan una sintaxis basada en texto, más familiar, que se envía a través de HTTP (puerto 80). Los servicios web no implementan una interfaz gráfica. Esto debe realizarse por separado, normalmente en HTML y JavaScript, y puede almacenarse, por ejemplo, en la memoria del cliente, o integrarse directamente en una aplicación independiente utilizando WebKit. Aplicación de ejemplo para los servicios web del KNX IP BAOS 772 (gadget KNX BAOS) El gadget KNX BAOS de Weinzierl es una minivisualización para el escritorio de Windows que se comunica con el BUS a través del KNX IP BAOS 772. El ordenador de sobremesa o portátil se conecta a la interfaz BAOS a través de la red o de una red WLAN y recibe toda la información necesaria a través de los servicios web. 
El dispositivo Weinzierl KNX BAOS (izquierda) y cómo funciona en principio (derecha). La alimentación a través de Ethernet (PoE) sustituye a la tensión auxiliar Los dispositivos KNX IP no pueden obtener toda la energía que necesitan únicamente del bus KNX. Por lo tanto, deben alimentarse mediante una fuente de alimentación independiente o a través del cable Ethernet utilizando PoE (Power over Ethernet), lo que simplifica el cableado dentro del cuadro eléctrico. Obviamente, para el PoE se requiere un conmutador de red que admita esta función. 
Ejemplo de un conmutador PoE (fuente: Netgear). WLAN: la alternativa inalámbrica Con la introducción de KNXnet/IP, tanto el ETS como otros programas de software adquieren la posibilidad de conectarse al bus a través de IP. Una ventaja esencial del protocolo de Internet es su independencia del medio de transmisión. Además del cable de red, también es posible utilizar una WLAN (red de área local inalámbrica) basada en la transmisión inalámbrica. 
La interfaz Weinzierl KNX IP 740 inalámbrica (izquierda) y su aplicación práctica (derecha). Casi todos los portátiles nuevos ya llevan integrado un adaptador WLAN, por lo que, junto con una interfaz IP inalámbrica como la interfaz KNX IP 740 inalámbrica de Weinzierl, un instalador puede moverse por el edificio con total libertad. Conclusión Tanto para aplicaciones multimedia en el hogar como para la automatización industrial, resulta conveniente aprovechar las capacidades de gran ancho de banda de una LAN o WLAN basada en Ethernet para la comunicación entre sistemas, combinadas con las ventajas de control local que ofrece KNX TP. Tanto si necesitas túneles KNXnet/IP, enrutamiento, servicios web del servidor de objetos BAOS IP, conexiones por cable o inalámbricas y PoE, existe una amplia gama de dispositivos KNX IP disponibles para ayudarte en diferentes aplicaciones. El Dr. Thomas Weinzierl es el director general de Weinzierl Engineering GmbH. Weinzierl Engineering se centra en la automatización de edificios basada en estándares abiertos. Durante más de doce años, Weinzierl ha desarrollado y producido tecnología de sistemas innovadora para KNX, incluyendo pilas de protocolos, módulos, software y dispositivos de sistema. www.weinzierl.de
