lanworks協(xié)議

1、Lon Works?協(xié)議LonLon Works?Works?協(xié)議在 OSIOSI 七層參考模型的每一層提供服務(wù)。該協(xié)議可供任何人實施，因此，可從CEACEA 獲取 C C 編程語言中的參考實施。自發(fā)明以來，該協(xié)議就成為ANSIANSI 標準、IECIEC 標準、中國國家標準，最近又獲得 ISOISO 標準化認證。第一層：物理層在第 一層，多種物理連接可支持如 RS-485 收發(fā)器、我們的自由拓撲（FT）和電力線（PLC） 收發(fā)器以及第三方有線、無線和光纖收發(fā)器等。第2層：鏈路層-MAC算法在鏈路層，即 OSI 模型的第二層，Lon Works 協(xié)議根據(jù)以太網(wǎng)標準化后對載波偵聽多路 訪問協(xié)議家

2、族所做的改進，提供創(chuàng)新型獨立介質(zhì)訪問控制（MAC）層。MAC 層結(jié)合運用了兩個概念：p-保持 CSMA 和非保持 CSMA。P-保持 CSMA。在 P-保持 CSMA 中，鏈路訪問是帶時間槽的，傳輸設(shè)備使用P 概率訪問鏈路，舉例，在 0.1 保持 CSMA 鏈路中，會有 10 個時間槽，對鏈路的訪問是隨機的，因 此，通過任一時間槽進行傳輸?shù)母怕适?0%。因此，P 值越小，傳輸設(shè)備可隨機訪問的時間槽越多。時間槽數(shù)量越多，沖突的可能性越小，這是因為任何兩個傳輸設(shè)備選取同一時間槽進行傳輸?shù)臋C率降低了。擁有多個時間槽的缺點是，在閑置網(wǎng)絡(luò)中， 發(fā)送消息的平均延時是時間槽數(shù)量除以二。理想狀態(tài)下，如果只有幾

3、個傳輸設(shè)備等待發(fā)送， 隨機訪問鏈路只需要通過少量的時間槽；當有較多的傳輸設(shè)備都有消息要發(fā)送時，隨機訪問鏈路需要通過大量的時間槽。P-保持 CSMA 本身并不能解決延時問題。非保持 CSMA。利用非保持 CSMA，只要有一個傳輸設(shè)備要發(fā)送消息，就會隨機訪問， 而不是立即傳輸。這一技術(shù)可防止多個傳輸設(shè)備對單一事件做出響應(yīng)，從而避免引起數(shù)據(jù)包沖突。非保持 CSMA 對于數(shù)據(jù)包流量大的網(wǎng)絡(luò)十分有用，許多控制網(wǎng)絡(luò)也擁有這一特性。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的其他特征為，通常情況下，當某個站點發(fā)送消息時，該站點必須收到響應(yīng)或確認， 而這種信息多播技術(shù)非常常用。例如，帶有溫度讀取功能的節(jié)點可能需要同時與多個節(jié)點分 享所讀

4、取的溫度值。多播是做到這一點的最有效方式。如果多播需要響應(yīng)或尚未確認，則鏈路上超過半數(shù)的數(shù)據(jù)包可進行預(yù)測，因為每個數(shù)據(jù)包至少能產(chǎn)生一次響應(yīng)，有時甚至可產(chǎn)生多次響應(yīng)?？深A(yù)測 p-保持 CSMA 算法。為了在網(wǎng)絡(luò)擁堵時為鏈路的優(yōu)先訪問提供支持，可能需要為 每個獨立站點分配一些供其單獨使用的隨機時間槽。通過這種方式，具有MAC 優(yōu)先級的站點可使用專用時間槽并有效避免所有鏈路訪問之間的競爭。圖1 為帶時間槽的訪問協(xié)議。圖 2 為專用優(yōu)先時間槽在每個數(shù)據(jù)包之后的使用，以確保關(guān)鍵站點可在避免數(shù)據(jù)包競爭的Busy Channel Packet CycEeuiimiiHimipt* Non-priority*

5、S!ots口咖1to tilt Ikflk utint Pretlfclive P-perstsient CAMA.通過 可預(yù)測 CSMA 算法，當某個站點發(fā)送消息時，消息將會產(chǎn)生的響應(yīng)數(shù)據(jù)包的數(shù)量會 在數(shù)據(jù)包的 2層報頭中進行編碼。這被稱為鏈路未完成任務(wù)的增量。發(fā)送者可得知為響應(yīng)初始消息而將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量，因為其必須跟蹤這些響應(yīng)以便了解何時停止轉(zhuǎn)發(fā)。鏈路上的所有節(jié)點將收到所有數(shù)據(jù)包并檢查2 層報頭以了解鏈路未完成任務(wù)的增量情況。它們會利用這個工作中的未完成任務(wù)調(diào)整為自己的鏈路訪問所需隨機分配的時間槽數(shù)量。因此， 未完成任務(wù)會在流量增多時動態(tài)增加，并在流量減少時隨時間相應(yīng)減少。Busy C

6、riannel Packet Cyc le- - k-Prionty Slois Non-priority STotsFigure 2rlorily 5kts uuithp-perl-slent UMA就是通過這種方式來動態(tài)調(diào)整基于已知未來的隨機時間槽數(shù)量。根據(jù)經(jīng)驗，協(xié)議面向?qū)Φ染W(wǎng) 絡(luò)的 MAC算法已用到占據(jù)理論最大值高達 80%的鏈路帶寬，而碰撞率卻低于 4%。這 種協(xié)議不僅具備超高效率，而且只需極小化狀態(tài)，無需了解連接上的站點數(shù)量， 也無需準備 碰撞檢測硬件。流量對延遲的圖示說明了可預(yù)測P-保持 CSMA 算法在避免碰撞（甚至在網(wǎng)絡(luò)超負荷期間）方面的出色能力。第 2 2 層：鏈路層-位編碼

7、除 MAC 算法以外，2 層還可提供位編碼以及16 位的循環(huán)冗余校驗（CRC）。CRC 采用CCITT CRC-16 標準。位編碼屬于雙相間隔編碼。這是差分曼徹斯特編碼的一種變體，可 在通過雙絞情況下訪問鏈路。Packet1 2 3；. nPacketLonWorks協(xié)議C線進行通信時不受極性影響。安裝人員無需顧慮使用雙終端的兩根通信線具體連接方式。第 3 3 層：網(wǎng)絡(luò)層3 層是網(wǎng)絡(luò)層，提供尋址功能。在 Lo nWorks 協(xié)議中，尋址需按等級進行，先從節(jié)點的域 開始，隨后是其子網(wǎng)和標識號，均以八位數(shù)字表示?；蛘撸粋€節(jié)點可屬于多個多播組，每 個組地址作為單個字節(jié)進行編碼。一個域可包括多達25

8、6 個多播組和 255 個子網(wǎng)，每個可包含最多 127 個節(jié)點。為節(jié)省帶寬，一個域的地址可編碼為長度為零的一個字節(jié)、三個 字節(jié)或六個字節(jié)（確保唯一性）。這種簡單的尋址設(shè)計可使跨多個鏈路的數(shù)據(jù)包路由變得非 常簡單。路由表非常小，例如，只帶有一個256 位的隊列，可確定消息是否應(yīng)通過路由器傳送至特定子網(wǎng)，或是特定組的成員是否在路由器的另一端。第4層：傳輸層4 層是傳輸產(chǎn)品協(xié)議層，負責處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和重復(fù)檢測。當站點發(fā)送數(shù)據(jù)包時，會具體 指定使用不可靠服務(wù)還是可靠服務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)包。不可靠服務(wù)包括未確認服務(wù)以及未確認但已重發(fā)的服務(wù)。可靠服務(wù)則包括確認或響應(yīng)加以確認的服務(wù)。協(xié)議可支持可靠單播及多播，使應(yīng)用

9、程序清楚了解其信息正在發(fā)送給一個還是多個站點。對每個數(shù)據(jù)包而言，重試的次數(shù)、 重試時間間隔以及接收者一端的總事務(wù)時間均可配置。這可使事務(wù)在限定時間內(nèi)給出失敗或成功結(jié)果，從而滿足應(yīng)用程序響應(yīng)時間要求。第 5 5 層：會話層5 層是會話層，負責處理要求響應(yīng)服務(wù)。除發(fā)送響應(yīng)以外，協(xié)議還會保存響應(yīng)，以便在需 要重試時快速重新發(fā)送響應(yīng)，而無需應(yīng)用程序進行重新計算和轉(zhuǎn)發(fā)。第 6 6 層：表示層6 層是表示層，用于處理埃施朗的 發(fā)布”訂閱”數(shù)據(jù)模型。表示層報頭將對傳入應(yīng)用層的數(shù) 據(jù)語義進行編碼，并負責傳輸數(shù)據(jù)項的標識符。第 7 7 層：應(yīng)用層7 層是應(yīng)用層，可提供稱作網(wǎng)絡(luò)變量的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)變量是一種根據(jù)具體應(yīng)用程序而有所區(qū)別的數(shù)據(jù)類型，包括除浮點數(shù)、整數(shù)和布爾數(shù)以外的語義。例如，定義具有高溫和低溫限制的攝氏度溫度，以及定義為有效或無效的值。一個節(jié)點上的輸出網(wǎng)絡(luò)變量可以綁定到其他節(jié) 點上的輸入網(wǎng)絡(luò)變量，前提是輸出和輸入網(wǎng)絡(luò)變量的數(shù)據(jù)類型相一致。當控制計劃修改其中一個輸出網(wǎng)絡(luò)變量時，Lon Works 協(xié)議會捕獲這一改動并向任何擁有該值的訂閱者”發(fā)送新值。 訂閱者”將在發(fā)送者的輸出網(wǎng)絡(luò)變量擁有新值時看到自己的輸入網(wǎng) 絡(luò)變量中與之類型相同的變量。這種利用復(fù)雜數(shù)據(jù)并具有豐富語義的數(shù)據(jù)驅(qū)動控制模型可為 不取決于命令類型和命令語法一致性的復(fù)雜控制場景提供支持。協(xié)議還可在 7