LonWorks
LonWorks是一個由埃施朗公司所開發的網路控制平台,使用的通訊協定是埃施朗公司開發的LonTalk,傳輸媒介可以是雙絞線、電力線、光纖及无线电。LonWorks可用在智能建筑中的許多自動化機能,例如暖通空調(HVAC)及照明控制。在2010年時已有9千萬個設備使用LonWorks網路技術。LonWorks網路技術目前由LonMark协会(LonMark International)維護。
起源及標準化
LonWorks系統的許多技術都是源自埃施朗公司,包括晶片設計、雙絞線及電力線的通訊、LonTalk通訊協定、路由器、網路管理軟體等。在1999年其通訊協定LonTalk提交給ANSI認可,成為控制網路的標準ANSI/CEA-709.1-B。其雙絞線及電力線的通訊也成為ANSI的標準。
此後,ANSI/CEA-709.1成為許多標準的基礎,例如用在火車控制的IEEE 1473-L、美國鐵路協會(AAR)針對貨運列車的電動氣動剎車系統、歐洲的加油站控制協會IFSF(IFSF)、國際半導體和材料(SEMI)等。在2005年時LonWorks系統成為歐洲智能建筑標準EN 14908。LonTalk協定也是美國冷凍空調協會(ASHRAE)定義的智能建築通訊協定BACnet中,六種資料連結層及物理層中的一種。
中國將LonWorks技術成為國家標準GB/Z 20177.1-2006及智能建築標準GB/T 20299.4-2006。2008年時國際標準化組織(ISO)及国际电工委员会(IEC)將其通訊協定、雙絞線信號技術、電力線信號技術及乙太網路協定(IP)標準化,編號為ISO/IEC14908-1,-2,-3及-4。
簡介
處理器
埃施朗公司為LonTalk通訊協定設計了神經元芯片(Neuron chip),早期這是唯一可以支援LonTalk通訊協定的IC,神經芯片中包括有三個8位元的CPU,分別處理媒體存取、網路通訊及其他應用機能,使用的語言是由ANSI C為基準修改的Neuron C。每一個芯片上都有一個48位元的識別碼(Neuron ID),因此在網路上可以識別每一個設備。在1999年後,使用泛用的處理器也可以支援LonTalk通訊協定[1]。
物理層
LonWorks網路使用二種不同的物理層通訊技術,分別是名為「free topology」的雙絞線通訊技術,以及電力線通信。
其雙絞線通訊使用差動式曼徹斯特編碼(differential Manchester encoding),可以使用RS-485收發器及變壓器耦合收發器,RS-485收發器建議的通訊速率為39 kbit/s。LonWorks支援的變壓器耦合收發器分為二種,只支援總線型網路拓撲的收發器,其通訊速率可以到1.25Mbit/s,另一種收發器允許總線型、環型及星型網路拓撲,其通訊速率為78Kbit/s[2]。電力線通信的通訊速度可以是5.4 kbit/s或3.6 kbit/s。[3]
媒體存取控制
LonWorks的媒體存取控制層使用一種改良型的载波侦听多路访问(CSMA)協議,稱為可預測P-持續CSMA,每個節點在網路空閒時需等待一段隨機的時間,這段時間內網路仍沒有資料,才允許傳送資料。隨機時間的範圍由節點佔計的網路負載決定,網路負載越重,隨機時間的範圍就越長[2]。
網路變數及顯式報文
LonWorks採用物件導向的設計方法[2],其數據資料稱為網路變數(NV),包括其數據及單位。每一個設備都會定義輸入及輸出的網路變數,利用網路管理軟體可以將相同單位的輸入及輸出网络变量绑定(binding)在一起,建立二個网络变量的邏輯連接,之後當一設備的輸出网络变量變更時,設備會自動傳送包括網路變數資料的隱式報文,網路上被绑定的輸入网络变量就可以得到更新的資料[4]。
LonWorks的通訊除了網路變數外,也可以使用顯式報文。顯式報文依其服務方式,可分為確認方式、非確認重覆方式、非確認方式及請求/應答方式。LonWorks網路變數的長度不能超過31個位元組,而顯式報文的長度最大可到228位元組,方便傳送較長的訊息。另外要使用網路變數需要利用LonBuilder仿真器或LonMaker軟體進行網路變數綁定,增加開發及應用的成本,使用顯式報文就沒有上述問題,不過其缺點是通訊內容多半需要自行定義,而LonWorks網路系統也就成為封閉式的系統。
參照
其他同樣廣為使用的智能建筑通訊協定[6]:
參考文獻
- http://global.ihs.com/doc_detail.cfm?document_name=CEA-709.1 (页面存档备份,存于) Protocol Standard (USA)
- 李正軍. . 機械工業出版社. 2005: p205–300. ISBN 7-111-15510-6.
- http://www.echelon.com/support/documentation/manuals/transceivers/005-0154-01D.pdf (页面存档备份,存于) PL3120/3150 transceiver data book, p5
- http://www.stitcs.com/CN/lonworks/Introduction_of_LonWorks_Platform.pdf,LonWorks技術介紹%5B%5D
- 秦兆海,周鑫华. . 清华大学出版社. 2003: p15. ISBN 7810821865.
- . Autooo.Net. 2008-01-17 [2011-01-18]. (原始内容存档于2014-08-17) (中文(中国大陆)).