Умный дом вместе с торговыми автоматами

В этой рубрике:

-Технологии и стандарты связи

-Технология LonWorks

-Технологии передачи данных по линиям электропитания

А где же здесь нанотехнологии в торговых автоматах? - Читайте дальше, они есть...

     Технологии и стандарты связи

 LON - это локальная операционная сеть. Для реализации сетей умного дома используются появившиеся в 1998 году сетевые технологии, такие как LonWorks, HomeRF и Bluetooth.
   Домашняя радиосеть HomeRF выполнена на базе открытого промышленного протокола коллективного беспроводного доступа (Shared Wireless Acess Protocol – SWAP), разработанного рабочей группой фирм-производителей домашних ВЧ-систем (Home Radio Frequency Working Group – HomeRF). Группа, образованная в марте 1998 года, объединила более 90 производителей (в том числе и Intel). Используется полоса частот 2,4 ГГц с возможностью перескока частоты. Сеть работает с шумоподобным сигналом (ШПС) и поддерживает скорость передачи данных 2 Мбит/с на расстояние до 50 м. На рынке представлены такие изделия, как сетевые средства серии AnyPoint фирмы Intel и HomeLINE компании Farallon. В AnyPoint входят адаптер для подключения нескольких ПК через USB-порт к ближайшей телефонной розетке.
Популярная платформа Bluetooth рассчитана на полосу 2,45 ГГц. Она предусматривает применение трансивера с перескоком частоты (1600 перескоков/с) и работу в режиме временного уплотнения. В диапазоне от 10 см до 10 м скорость передачи данных составляет 1 Мбит/с. Дальность действия невелика, но может быть увеличена до 100 м за счет наращивания мощности передаваемого сигнала

.Технология LonWorks

Технология LonWorks (Local Operation NetWorks) разработана американской корпорацией Echelon с целью создания распределенных систем (сетей) управления промышленного и бытового назначения. Основа технологии - протокол LonTalk - семиуровневый коммуникационный протокол, позволяющий осуществлять надежную передачу данных через различные физические среды: витую пару, радиоканал, инфракрасный канал, линии электропитания (с том числе 220 в), коаксиальный или оптический кабель.
Набор LonWorks предоставляет средства и конструктивные блоки, необходимые для проектирования, монтажа и обслуживания интеллектуальных взаимодействующих узлов и подсистем, включающих различные типы датчиков, устройств управления, индикации и т.д.
LonWorks использует протокол LonTalk и микропроцессор Neuron Chip (3 х 8 бит ЦП, 10 Кбайт ОЗУ, 10 Кбайт ПЗУ), а также специализированные модули:  трансиверы для различных сред передачи, управляющие модули, сетевые адаптеры и маршрутизаторы. Программные шлюзы: Ethernet, Т1, Х.25, Bitbus, Profibus, CAN, Modnet, SINEC, Grayhill, Opto22 (цифровой), OptoMux, Modbus, ISAbus, STD32 bus, PC/104, VMEbus и EXMbus.
Протокол LonTalk является открытым и может быть «встроен» в любой подходящий микропроцессор. Примером такого встраивания является микропроцессор Neuron Chip, который разработан по технологии LonWorks и производится компаниями Motorola и Toshiba. Этот микропроцессор обеспечивает эталонную реализацию LonTalk и допускает использование как в задачах управления обменом данных, так и для тестирования других реализаций указанного протокола.
По мнению многих  системных интеграторов одним из достоинств оборудования Echelon перед другими конкурирующими компаниями является наличие широкого спектра сетевых адаптеров, основу которых составляют адептеры к персональному компьютеру, такие как:
адаптеры Ethernet;
адаптеры PCI (PCLTA-21);
адаптеры USB (U10, U20 ).
Благодаря простоте установки и работы, а также небольшой стоимости особой популярностью пользуются USB-адаптеры.
Компании-разработчики и производители приборов и инженерных систем для зданий образовали LonMark - международную ассоциацию интеграторов и производителей LonWorks оборудования   Ассоциация насчитывает более 200 членов.
Компонентами системы LON являются регуляторы, сенсоры, активаторы и системные устройства, которые соединяются друг с другом при помощи сети и осуществляют обмен сообщениями.
LonWorks — сетевая платформа для достижения производительности, гибкости, соответствия инсталляционным и эксплуатационным потребностям в задачах активного мониторинга и управления.
В 1999 коммуникационный протокол  LonTalk был представлен на рассмотрение в ANSI (American National Standards Institute) и принят как стандарт для сетей управления (ANSI/EIA709.1-B). Созданные фирмой Echelon технологии передачи сигналов по витой паре и линиям электропитания были также представлены в ANSI для стандартизации и утверждения.
В США изделия LonWorks для домашних сетей управления освещением и отоплением продает фирма Leviton. В Европе поставщиков изделий LonWorks больше. В мае 1994 года 36 компаниями была создана Ассоциация по обеспечению взаимодействия LonMark. Сегодня в нее входят 230 фирм. Основная задача Ассоциации – облегчить интеграцию систем многих поставщиков на базе сетей LonWorks.
Встроенный в платформу LonWorks Интернет-протокол позволяет объединять сеть управления функциями дома с Интернетом. Благодаря этому удастся значительно снизить затраты на реализацию домашней мультимедиа сети.
Основное преимущество технологии LonWorks заключается в том, что это открытая система. Любой производитель, системный интегратор или конечный пользователь может получить к ней авторизованный доступ. Любое LonWorks-устройство обменивается информацией с другими устройствами сети через коммуникационную среду. Такими устройствами могут быть контроллеры, IP-серверы, маршрутизаторы, адаптеры (LON, Ethernet и PCI) и различные датчики. Каждое Lon Works-устройство обязательно имеет интеллектуальный Neuron Chip– специальную микросхему, поддерживающую протокол LonTalk и содержащую в памяти программу управления устройством.
Маршрутизатор – это базовый компонент сетей передачи данных, которые передают данные через него на другой канал. Маршрутизатор работает также в качестве фильтра, предотвращающего нежелательную передачу данных в сети. Маршрутизаторы используются:
- для объединения двух различных сред, например, кабеля «витая пара» и шины питания
- для объединения двух кабелей с различной скоростью
- когда количество узлов выше, чем емкость одного сегмента
- когда эффективность сети увеличивается после помещения узлов, которые часто связываются с другими узлами по отдельному каналу. Это снижает трафик канала.

"Умный дом вместе с торговыми автоматами" - на основе линий электропитания торговых автоматов можно объединять их в сеть.

Технологии передачи данных по линиям электропитания - PLC (Power Line Communications),  BPL (broadband power line)
Сложность организации связи по линиям электропитания заключается в том, что существующие электросети изначально не предназначались для передачи данных. Они характеризуются высоким уровнем шумов и быстрым затуханием высокочастотного сигнала, а также тем, что коммуникационные параметры линии, постоянные для традиционных физических сред, существенно меняются во времени в зависимости от текущей нагрузки. Специфической особенностью линий электропитания является весьма разветвленная древовидная топология. Кроме того, при организации связи должны быть обеспечены электромагнитная совместимость и экранирование процессов передачи данных от электропотребления.
Вот отрицательный опыт их использования: город Манассас в США, который еще несколько лет назад приводился как пример успешного развития сетей доступа по технологии BPL (broadband power line), принял решение закрыть проект, который приносил по $100 тыс. убытков в месяц.
Реализация систем передачи данных по электрическим линиям в России связана с дополнительными трудностями, заключающимися в том, что технические характеристики отечественных электрических сетей отличаются от характеристик западных. У нас отсутствуют стандарты, определяющие параметры систем передачи данных по линиям электропитания.
Но мы сохраняем оптимизм, так как использование линий электропитания существенно упрощает монтаж и эксплуатацию сетей умного дома.
Наиболее распространенными технологиями передачи данных по электрическим сетям 120/220/380 являются:
-X-10 одноименной фирмы (http://www.x10.com);
-CEBus компании Intellon (http://www.intellon.com);
-LonWorks корпорации Echelon (http://www.echelon.com);
-Adaptive Networks, предложенная фирмой с таким же названием (http://www.adaptivenetworks.com);
-DPL 1000 производства NOR.WEB (http://www.nor.webdpl.com).
Технология X-10 разработана в 1978 г. корпорацией Х-10 для дистанционного управления светильниками и простейшими бытовыми приборами. Для передачи двоичной информации используется генерация коротких радиоимпульсов частотой 120 кГц в момент перехода переменного напряжения через ноль. Выбор такой схемы кодирования обусловлен тем, что нулевое значение напряжения характеризуется меньшими уровнями шумов и влияния других устройств, подключенных к сети.
Прикладному сетевому уровню соответствует язык управления простейшими устройствами. Контроллеры и адаптеры Х-10 выпускаются многими фирмами США. В ряде стран Европы доступны продукты Х-10, адаптированные к европейским электросетям. Стоимость модулей Х-10 колеблется от 8 долл. за пассивный приемник до 50—100 долл. за многофункциональное активное устройство. Основными недостатками системы на базе Х-10 являются низкая скорость передачи и функциональная ограниченность.
Технология Intellon CEBus (Intellon SSC) создавалась компанией Intellon для передачи данных по линиям электропитания (120 В, 60 Гц) в соответствии со стандартом домашней сети CEBus с использованием  языка приложений CAL
В составе LonWorks для линий электропитания 24/120/220/380/480 В переменного (50/60/400 Гц) и постоянного тока разработано несколько трансиверов (PLT), выполненных в виде микросхем и микросборок.
Корпорация Adaptive Networks (ANI) выпускает ряд продуктов, поддерживающих высоконадежную передачу данных по любым видам электропроводки, в том числе соответствующим европейскому стандарту CENELEC. Технология, запатентованная ANI, обеспечивает эффективную скорость передачи до 115 кбит/с (физическая скорость 268 кбит/c) и надежность, сопоставимую с таковой для специальной выделенной кабельной инфраструктуры.
Стоимость компонентов и инструментальных средств достаточно высока.
Технология DPL 1000, позволяющая передавать данные по электросетям со скоростью до 1 Мбит/с, разработана английской компанией NOR.WEB (совместное предприятие Nortel Networks и United Utilities).
DPL 1000 можно по праву считать революционным шагом в развитии средств передачи данных по линиям электропитания, поскольку она открывает возможность практически всеобщего прямого доступа в Internet
В локальные сети на основе DPL 1000 входят следующие аппаратные компоненты:
-центральная станция, которая обеспечивает подключение локальной сети к магистральным каналам связи и сетевое администрирование;
-базовая станция, размещаемая на трансформаторной подстанции и реализующая подключение информационной локальной сети к низковольтным силовым линиям питания;
-присоединительное устройство, которое устанавливается на входе силового кабеля в дом (рядом с электросчетчиком) и обеспечивает стыковку с внутренней информационной сетью;
-коммуникационный модуль, подключаемый к компьютеру, на котором устанавливается –
-коммуникационное ПО.
Компания Intelogis (http://www.intelogis.com), выделившаяся в свое время из Novell, предлагает технологию Plug-In, лишенную основных недостатков конкурирующих разработок для домашних компьютерных сетей (высокая стоимость, низкая пропускная способность, ограниченные функциональные возможности). Технология реализована в серии продуктов PassPort, использующих существующую сеть переменного тока (120 В, 60 Гц) в качестве среды передачи.
Минимальный комплект PassPort стоимостью 230 долл. включает в себя два адаптера для персональных компьютеров и один для принтера. Он обеспечивает совместное использование файлов и запуск сетевых компьютерных игр, участниками которых могут стать соседи по дому.
Архитектура Intelogis Plug-In реализует протоколы первого, второго, третьего, четвертого и седьмого уровней эталонной модели OSI. В основе протокола прикладного уровня лежит язык приложений CAL стандарта CEBus, упоминавшийся выше в связи с разработками компании Intellon.
Израильская фирма ITRAN Сommunications (http://www.itrancomm.com) разработала и запатентовала технологию дифференциальной кодовой манипуляции (DCSK), позволяющую создавать дешевые сетевые компоненты с исключительно высокими техническими характеристиками. Детали DCSKне известны; сообщается лишь, что в ее основе лежат независимые от физической среды передачи методы адаптивной SS-модуляции в полосе частот 4—20 MГц с турбо-компенсацией и сжатием кода.
Аппаратные компоненты (трансиверы), созданные на основе DCSK, обеспечивают значительно более высокие скорость передачи, помехоустойчивость и защиту информации, чем существующие CEBus-трансиверы, при заметно меньшей стоимости устройств.

 Кроме того:

Philips Semiconductors
SGS Thomson
Domosys

И еще стандарт IFSF (International Forecourt Standards Forum) - применяется для АЗС, имеет платный доступ к протоколу, к документации и утилитам, цена вопроса 2500 английских фунтов. Вызывает недоумение необходимость использования этого стандарта для соединения между собой компьютеров АЗС (офис - платежный терминал), так как компьютерные сети отработаны для любых расстояний, нагрузочной способности, и обеспечивают значительно более высокие скорости, чем LonWorks etc.

По всем вопросам просьба обращаться по телефону +7(4912) 98-43-79 или e-mail: info@kbinfo.ru