一种基于EIA / RS-485和IEEE 802.15.4标准的通信总线

李倩 发表于 2018-05-09 14:07:53 收藏 已收藏
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一种基于EIA / RS-485和IEEE 802.15.4标准的通信总线

李倩 发表于 2018-05-09 14:07:53

Fraunhofer集成电路研究所正研发具有IPv6支持和集成安全概念的物联网总线。它是一种基于EIA / RS-485和IEEE 802.15.4标准的通信总线,可实现测量值和控制命令的安全可靠的数据传输以及与物联网的连接。物联网总线形成跨媒体通信协议,将WPAN和现场总线这两个世界联合起来,无需复杂的协议转换。新技术IoT-Bus是SEEDs项目的一部分。

尽管Fraunhofer IIS IoT总线并非专门用于照明控制,但它为控制LED灯具提供了巨大的机会:桥接距离可达500 m,最高可达1 MBit / s

物联网上的IP通信

在工业4.0,能源管理和设施管理领域日益交叉和数字化的背景下,终端节点内的IP能力变得越来越重要。物联网(IoT)对数据速率,范围,可靠性,成本,灵活性,互操作性以及某些情况下的数据安全性有特殊要求。协议和跨不同域的无缝数据流的一致性对于实现物联网至关重要。互联网连接以数据处理和网络攻击的方式存在安全风险。

能源互联网上的数据操纵安全通信

在能源管理领域,通过分散发电,简单,安全和可靠的当地资源,生产者和消费者之间的互联变得越来越必要。特别是在基于云的应用程序中,需要安全的基于IP的通信。它允许通过具有IP功能的控制设备(如智能手机,平板电脑或PC)进行访问,以实现可视化或控制目的。弗劳恩霍夫IIS正在开发一种通信总线,除了本地通信之外,它还允许在互联网上直接连接系统组件。可提供更高数据速率和更长距离的IoT-Bus可靠传输,因为这提供了传统现场总线和无线解决方案。通过自动地址分配和安装过程的分配变得容易。

功能

物联网总线是一款具有IPv6支持和集成安全概念的现场总线。它将原生互联网协议支持的优势与现场总线的优点相结合,具有范围广,可靠性强,鲁棒性强和低延迟等特点。

该技术基于对通信标准IEEE 802.15.4的修改,该标准是无线个人区域网络(WPAN)和传感器网络的实际标准,因此允许使用这些有线日志。这个概念设想在2线或4线线路上进行通信。4线解决方案还可以通过总线为通信节点的通信提供电源。

IEEE标准的使用和改编 802.15.4 IoT总线允许一个中等边界的通信信道。对于802.15.4节点而言,无需破坏协议即可实现有线物联网总线和无线IEEE标准的综合通信网络。使用特殊的访问方法可以使IoT-总线实时通信。串行接口使用标准EIA-485(RS-485),但也可以适用于其他接口。

该系统最多由三条不同的物理通信路径组成,基于IEEE Std 802.15.4的实际IoT总线(1)可以扩展IEEE 802.15.4无线节点(2)定义的总线访问方法,并且可以扩展连接在物联网总线路由器上的互联网(3)。

标准协议的简单和灵活的集成

IoT总线使用6LoWPAN,从而实现终端节点的IPv6能力。这允许基于TCP / IP的所有协议都可以在概念上使用。除此之外,终端节点可以是传感器,执行器或在上下文中的物联网“物联网”。他们可以简单地与互联网沟通或连接到云。

此外,物联网总线通过其数据容器概念提供了所谓的消息和协议隧道化的可能性,例如CAN消息。该功能可用于有限本身现场总线的范围扩展。CAN消息的隧道正在SEEDs项目中进行。

与无线传感器网络和WPAN解决方案相反,IoT总线得分具有更高的可靠性,鲁棒性和更大的点对点连接范围。与普通的楼宇自动化通信技术相比,它还为物联网总线提供实时通信以及IP功能和IT安全性。

通信总线的独特特性: 

•通过

跨媒体通信连接有线和无线世界基于IPv6的现场总线

•物联网应用的数据速率和范围的理想组合

数据速率高达1 Mbit / s,范围可达500米

•实时功能

通过确定性总线访问方法

•端节点的IPv6功能

支持Internet标准(6LoWPAN,UDP,IPv6等)的IoT功能

•协议的一致性

与基于IEEE 802.15.4的无线电直接兼容

•启用标准化应用协议

MQTT,MQTT-S,OPC-UA,CoAP 

•集成安全概念的传输

使用标准化的加密方法(TLS,D-TLS)

•无需额外的网关

无需协议转换的快速数据包路由

应用:

•本地资源,生产者,消费者之间甚至长距离通信

•优化能源流和能源管理

•智能楼宇自动化

•内部电网控制(直流和交流)通信

•系统组件直接连接到能源互联网

•集成智能电表(用于本地通信)

•连接物联网系统组件

可能的应用领域

凭借其IP能力和实时能力,物联网总线适用于工业4.0,楼宇自动化和能源管理等领域的广泛应用。

•CAN范围扩展器

使用其数据容器概念,可以传输各种协议。这使得IoT-总线可以用作范围扩展器。该功能已经可用于CAN协议。数据包过滤器可用于选择将哪些消息从一个CAN域传输到另一个CAN域

•工业4.0 

的IoT总线IoT-总线允许相互依存的生产设施交换信息。现有的系统可以改装成IP,可用于工业应用

•楼宇自动化

楼宇自动化系统中的设备,例如百叶窗,散热器,空调和照明设备可以很容易地与大型综合体中的物联网总线进行长距离连接。因此可以实现自动化和手动控制的通信

•安全照明控制

IoT总线适用于现代建筑中的单独照明控制 - 例如“Light As A Service”和“Human Cenctric Lighting”

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