Mönckebergstraße, detta anche “Mö”, è la principale via commerciale del centro storico di Amburgo, situata tra la stazione ferroviaria principale ed il municipio. È lunga 800 metri e ben nota anche oltre la città anseatica. Mönckebergstrasse fu inaugurata il 26 ottobre 1909, dopo che il Senato sotto Johann Georg Mönckeberg, che diede il nome alla strada, aveva deciso alla fine del XIX secolo di demolire il quartiere di Gängeviertel e di riprogettare generosamente la zona. Oggi, la via dello shopping brilla nottetempo di una nuova luce, fornita da 54 lampade smart di design dell’azienda italiana iGuzzini.
Per realizzare un sistema illuminotecnico completamente automatizzato, le lampade dovevano essere collegate tra loro ed al controllore centrale, una sfida significativa, come si è scoperto durante l’attuazione del progetto. Infatti, dato che le lampade esistenti dovevano essere inizialmente solo sostituite, non è stato possibile posare linee di comunicazione verso di esse. Falliti i primi tentativi con PowerLine, ovvero la soluzione di trasmissione di dati Ethernet attraverso la linea elettrica, il responsabile del progetto Bid, la società Otto Wulff Bid Gesellschaft, ha affidato la realizzazione del progetto all’azienda informatica Computer Mack. Dopo lunghi test, l’amministratore delegato Michael Mack ed il suo team hanno optato per una soluzione di comunicazione wireless basata su rete mesh Wlan di Phoenix Contact.
Comunicazione con il controllore centrale tramite Modbus Tcp
Come già accennato, l’impianto di illuminazione consiste in 54 sistemi a palo intelligenti, che sostituiscono i semplici lampioni precedentemente installati lungo la via dello shopping. Le lampade alte nove metri sono state finanziate dal Business improvement district Mönckebergstraße, un’associazione di proprietari fondiari. Oltre alla consueta illuminazione stradale, che continua ad essere gestita dalla città, il Bid può ora illuminare la via commerciale con scenari luminosi personalizzati. I Led regolabili possono essere utilizzati per illuminare le singole facciate degli edifici o le vie pedonali con luci colorate in tutte le nuance cromatiche possibili. A questo scopo sono installati in ciascuno dei sistemi a palo dodici elementi di illuminazione Led controllabili separatamente. Inoltre, ogni secondo sistema a palo dispone di tre interfacce aggiuntive per l’alimentazione ed il controllo dell’illuminazione decorativa, che viene utilizzata, ad esempio, a Natale.
Gli elementi di illuminazione sono controllati tramite il protocollo Dali da un Plc situato nel lampione. Il protocollo Modbus Tcp è utilizzato per la comunicazione tra i singoli pali ed il controllore centrale alloggiato in una scatola di distribuzione stradale. Il controllore centrale, gestibile da remoto via internet, serve per monitorare l’illuminazione stradale.
Impossibilità di posare cavi
Poiché il progetto di illuminazione di Mönckebergstraße riguardava l’aggiornamento di un’installazione esistente, nel cui contesto i vecchi lampioni dovevano essere sostituiti con nuovi sistemi intelligenti a palo, non erano disponibili né linee di comunicazione né condotti vuoti. L’amministrazione cittadina aveva escluso sin dall’inizio la posa di cavi sotto il manto stradale o sotto i marciapiedi. L’azienda informatica ha quindi affrontato la sfida di implementare la trasmissione dei dati ai sistemi a palo. Inizialmente, Michael Mack ed il suo team hanno seguito l’approccio già menzionato di scambiare i dati Ethernet per mezzo di TCP/IP Powerline attraverso i cavi di energia esistenti, modulando i dati sulla rete energetica esistente. Questo concetto è stato rapidamente scartato perché nella pratica si è scoperto che sia l’affidabilità della comunicazione sia la velocità di trasmissione realizzabile erano decisamente troppo basse.
La soluzione alternativa consisteva nell’uso di una tecnologia radio. In questo contesto, i collaboratori di Mack, insieme ad Elektro Schiebold. Kg, responsabile dei lavori elettronici, hanno testato in modo esaustivo vari processi per verificarne l’idoneità e l’affidabilità. Infine, gli esperti di illuminazione hanno optato a favore dell’approccio mesh Wlan di Phoenix Contact basato sui moduli della gamma prodotti WLAN 2100. La soluzione scelta, tra l’altro l’unica ad essere stata esaminata, soddisfa i criteri funzionali e le elevate esigenze di affidabilità della trasmissione dei dati.
A prova di errore grazie al routing mesh
Oltre all’usuale access point e client mode, l’access point Wlan industriale della serie Wlan 2100 include anche la modalità operativa mesh. Una rete mesh Wlan è una rete ad hoc autonoma ed auto-organizzata. A differenza delle reti Wlan standard, non necessità di alcuna infrastruttura centrale, come ad esempio gli access point Wlan. La rete mesh Wlan comprende solo nodi mesh Wlam equivalenti (nodi mesh) che stabiliscono automaticamente una connessione (ad hoc) con tutti gli altri nodi mesh della stessa rete, purché si trovino all’interno della loro portata radio. Un nodo mesh può quindi essere collegato contemporaneamente a numerosi dispositivi mesh. Poiché questi dispositivi mesh hanno a loro volta ulteriori connessioni con altri nodi mesh, si crea automaticamente una rete mesh attraverso la quale i partecipanti mesh possono comunicare tra loro.
Se i dispositivi mesh non possono essere raggiunti direttamente, la connessione avviene tramite altri nodi mesh attraverso il routing (hop). Questo si traduce in una ridondanza di percorso che garantisce, in caso di fallimento di un nodo mesh, che i dati vengono semplicemente instradati a destinazione attraverso un percorso alternativo, aumentando con ciò l’affidabilità. Come in una rete Wlan standard, la sicurezza Wpa-2 con crittografia Aes protegge la trasmissione dei dati da manipolazioni ed intercettazioni. Attraverso la porta Ethernet locale dei nodi mesh Wlan 2100 si possono integrare nella rete mesh Wlan sia singoli dispositivi Ethernet sia reti Ethernet locali. Dal punto di vista dell’applicazione o dei dispositivi finali, l’intera rete mesh funziona logicamente come uno switch distribuito. Il traffico di rete viene incapsulato nella rete mesh ed inviato a destinazione.
Gli alberi non sono ostacoli
Nell’area superiore di ciascuno dei pali eretti lungo Mönckebergstraße, Michael Mack e i suoi colleghi hanno installato un nodo mesh WLAN 2100. Il Plc per il controllo delle lampade è quindi collegato alla connessione Ethernet del nodo mesh. Tramite un nodo mesh installato in una scatola di distribuzione stradale, la rete mesh e quindi i sistemi a palo sono infine collegati al controllore centrale. La distanza tra due lampade montate su entrambi i lati della strada è di circa 30 metri. Tuttavia, i lati della strada sono piantumati e ciò può compromettere la portata radio. Uno dei vantaggi della rete mesh si evidenzia proprio qui, perché la rete mesh si organizza da sola, è in grado di adattare dinamicamente le proprie connessioni alle condizioni locali. Quindi, se una connessione fallisce per mancanza di visibilità diretta o se la qualità del segnale si deteriora, viene selezionato automaticamente un altro percorso di rete.
Ottimizzazione del firmware
Il progetto della Mönckebergstraße di Amburgo è la più grande rete implementata finora con la soluzione Wlan mesh di Phoenix Contact. Durante la sua realizzazione, sono emerse diverse sfide specifiche del progetto, risolte con successo grazie all’eccellente cooperazione tra Computer Mack, Elektro Schiebold GmbH & Co. KG e la stessa Phoenix Contact. Oltre all’esperienza acquisita, gli specialisti delle radiocomunicazioni hanno potuto ottimizzare ulteriormente il firmware mesh WLAN per tali applicazioni. Giusto in tempo per le giornate più buie, l’illuminazione intelligente di Mönckebergstraße ha già conquistato i visitatori della via dello shopping grazie alle suggestive atmosfere luminose, e non solo durante il periodo natalizio.
