Kun insinöörit arvioivat Teolliset IoT-viestintäratkaisut , kaksi protokollaperhettä hallitsee suppeaa listaa: LonWorks ja BACnet. Molemmat syntyivät rakennusautomaatiotarpeista, mutta edustavat kuitenkin olennaisesti erilaisia filosofioita laiteviestinnästä ja järjestelmäintegraatiosta. Tämä vertailu tarjoaa teknisen sovellustason analyysin, jotta voit tehdä tietoon perustuvan infrastruktuuripäätöksen.
Mikä LonWorks on ja miten se toimii?
LonWorks on vertaistuki-to-vertaistuki-verkkoalusta, joka kehitettiin alun perin 1990-luvun alussa käsittelemään hajautettua älykkyyttä ohjausjärjestelmissä. The LonWorks-protokolla mahdollistaa laitteiden kommunikoinnin suoraan ilman, että keskusohjainta tarvitsee välittää jokaista tapahtumaa.
Ydinarkkitehtuuri
LonWorks-verkkoarkkitehtuuri on rakennettu neuronisirukonseptin ympärille – jokainen laite sisältää sulautetun älykkään prosessointia, viestintää ja I/O-hallintaa varten. Vaikka keskusisäntäjärjestelmä epäonnistuu, kenttälaitteet jatkavat ohjelmoidun logiikan suorittamista ja kommunikoimista vertaisverkkoon. Protokollapino noudattaa ISO/OSI-seitsemän kerroksen mallia ja käyttää TP/FT-10:tä kierretyille pariasennuksille, ja se tukee voimalinjan kantoaaltoa, valokuitua, RF- ja IP-tunnelointia. Kierretyn parin tiedonsiirtonopeus on 78 kbps.
Verkkomuuttujat ja yhteentoimivuus
LonWorks-protokollan määrittävä piirre on sen käyttö verkkomuuttujat (NV) -- standardoidut tietorakenteet, jotka määrittelevät kuinka anturit, toimilaitteet ja ohjaimet vaihtavat tietoja. Kun lämpötila-anturi julkaisee lukemansa verkkomuuttujana, mikä tahansa yhteensopiva ohjain samalla kanavalla voi sitoutua kyseiseen muuttujaan ilman mukautettua ohjelmointia, mikä tekee useiden toimittajien yhteentoimivuudesta mahdollista laitetasolla.
BACnet: ASHRAE-standardi rakennusautomaatiolle
BACnet (Building Automation and Control Networks) julkaistiin ASHRAE-standardin 135 alla vuonna 1995 avoimena, konsensukseen perustuvana standardina, jota hallitsee standardointielin yhden toimittajan ekosysteemin sijaan.
Olio-tietomalli
BACnet strukturoi kaikki laitetiedot objekteiksi, joilla on määritellyt ominaisuudet. Analogisella tuloobjektilla on ominaisuuksia nykyarvolle, yksiköille ja tilalippuille. Mikä tahansa BACnet-yhteensopiva hallintajärjestelmä voi löytää ja lukea tietoja mistä tahansa yhteensopivasta laitteesta ilman aiempaa konfigurointia. Malli määrittelee yli 60 kohdetyyppiä, jotka kattavat fyysisen I/O:n, ajoituksen, trendin ja hälytyksen.
Fyysisen kerroksen asetukset
- BACnet/IP -- hallitseva moderni valinta, joka toimii tavallisen Ethernetin ja UDP/IP:n kautta
- BACnet MS/TP -- Master/slave token-passing RS-485-sarjaprotokolla kenttälaitteille
- BACnet/SC -- uusin lisäys WebSocket-pohjaisella viestinnällä TLS 1.3:n kautta
BACnet MS/TP vs LonWorks -keskustelu on olennaisin kenttäväylätasolla, jossa molemmat kilpailevat yksittäisiä vyöhykkeitä palvelevista antureista ja toimilaitteista.
LonWorks vs BACnet: Head-to-Head tekninen vertailu
| Attribuutti | LonWorks | BACnet |
|---|---|---|
| Vakiorunko | ISO/IEC 14908 | ASHRAE 135 / ISO 16484-5 |
| Verkkotopologia | Peer-to-peer litteä verkko | Asiakas/palvelin ja peer-to-peer |
| Kenttäbussin nopeus | 78 kbps (TP/FT-10) | 9,6 - 115,2 kbps (MS/TP) |
| Selkäranka vaihtoehto | LonWorks over IP (tunnelointi) | BACnet/IP (natiivi UDP/IP) |
| Tietomalli | Verkkomuuttujat (SNVT) | Objekti/kiinteistömalli |
| Laitteen löytäminen | Verkonhallintatyökalu tarvitaan | Kuka-On / Minä-lähetys |
| Turvallisuus | Luottaa verkon eristykseen | BACnet/SC ja TLS 1.3 |
| Max solmut/kanava | 128 (TP/FT-10) | 127 masteria (MS/TP) |
| Johdotustopologia | Ilmainen (bussi, tähti, silmukka, sekoitettu) | Daisy-ketju vaaditaan (MS/TP) |
| Tyypillinen käyttötapaus | Liikenne, katuvalaistus, sähkömittaus | LVI, energianhallinta, CAFM |
Fyysinen kerros ja johdotus: kenttänäkökohdat
Molemmat protokollat käyttävät kierrettyä parijohdotusta kenttäväylätasolla, mutta arkkitehtoniset erot ilmenevät konepellin alla.
- Vapaa topologiajohdotus (väylä, tähti, silmukka)
- Jopa 500 m johdon kokonaispituus kanavaa kohti
- 128 solmua per kanava
- 78 kbps, napaisuudesta riippumaton
- Ennustava p-pysyvä CSMA-käyttö
- Daisy-chain / väylätopologia vaaditaan
- Jopa 1200 m nopeudella 76,8 kbps
- 127 master-orjasolmua
- 9,6 - 115,2 kbps valittavissa
- Token-passing access, napaisuusherkkä
LonWorks TP/FT-10 tukee ilmaista topologiajohdotusta, mikä on arvokasta jälkiasennusprojekteissa, joissa putkireitit eivät voi tukea ketjutettua ketjua. BACnet MS/TP vaatii todellisen ketjun oikealla päätteellä, mikä lisää työvoimaa rakennuksissa, joissa kotikäyttöinen johdotus on luonnollisempaa.
Kyberturvallisuus: kasvava erotekijä
Operatiivisen teknologian lähentyessä IT-infrastruktuurin kanssa kyberturvallisuus on siirtynyt alaviitteestä ensisijaiseksi valintakriteeriksi. Kontrasti lon vs bacnet välillä tässä ulottuvuudessa on merkittävä.
LonWorks Security
Perinteiset LonWorks-asennukset perustuvat verkkotason eristykseen ja ulkoisiin IP-suojausmekanismeihin (VPN:t, TLS-tunnelit). LonWorks-ydinprotokolla ei sisällä natiivisti viestitason salausta tai salauslaitteiden todennusta.
BACnet Secure Connect (BACnet/SC)
ASHRAE:n BACnet/SC-lisäys korvaa lähetyspohjaisen BACnet/IP:n keskittimellä ja puolilla toimivalla WebSocket-arkkitehtuurilla TLS 1.3:n avulla, mukaan lukien:
- Keskinäinen varmenteeseen perustuva laitteen todennus
- Salattu data siirrettynä (TLS 1.3)
- Palomuuriystävälliset WebSocket-yhteydet (ei saapuvia UDP-lähetyksiä)
- Ensisijainen ja vikasietokeskittimen redundanssi
Luottaa verkon eristämiseen ja ulkoiseen IP-suojausinfrastruktuuriin. Ei alkuperäistä viestitason salausta.
Natiiviprotokollan suojaustasoTLS 1.3 -kuljetus, keskinäinen varmennetodennus, palomuuriystävällinen, keskittimen redundanssi.
Natiiviprotokollan suojaustasoMissä kukin protokolla toimii parhaiten
Kumpikaan protokolla ei ole yleisesti parempi. Sovelluskonteksti, vanha infrastruktuuri, tiimin asiantuntemus ja projektin laajuus vaikuttavat siihen, mikä valinta tuottaa parempaa pitkäaikaista arvoa.
- Liikenne- ja radanvarsiohjaus -- Vertaiskestävyys pitää järjestelmät käynnissä, kun keskushallinta ei ole tavoitettavissa
- Katuvalaistusverkot -- Vapaa topologia johdotus ja alhaiset solmukohtaiset kustannukset tekivät LonWorksistä parhaan vaihtoehdon ulkoasennuksiin
- Jälkiasennusprojektit - Vapaa topologia eliminoi kaapeleiden uudelleenreitittämisen puhtaan ketjun asettelun saavuttamiseksi
- Usean toimittajan kampuksen integrointi -- Verkkomuuttujien sidonta mahdollistaa suoran tietojen jakamisen ilman mukautettua ohjelmointia
- Uusi liikerakennus -- BACnet/IP toimii Ethernetin kautta, joka on jo asennettu IT:lle, mikä eliminoi erilliset kenttäväyläkustannukset
- Tilojen hallinta -- Itsekuvaava objektimalli ja BTL-sertifiointi yksinkertaistavat CAFM-integraatiota
- Korkean turvallisuuden ympäristöt -- BACnet/SC täyttää terveydenhuollon, hallinnon ja datakeskusten kyberturvallisuusvaatimukset
- Usean järjestelmän integrointi - rikas esinemalli skaalautuu tyylikkäästi LVI-, kulunvalvonta-, tulipalo- ja energiantarpeisiin
Yhteentoimivuusstandardit ja sertifiointi
Teollisissa viestintäprotokollissa sertifiointiohjelmat ovat teknisiä todisteita, eivät markkinointivaatimuksia. Molemmissa protokollissa on muodolliset prosessit usean toimittajan yhteensopivuuden tarkistamiseksi.
- Hallinnoi BACnet International
- Kattaa BACnet/IP, MS/TP, BACnet/SC
- Yli 3000 listattua tuotemallia
- Profiilipohjainen: B-AAC, B-SA, B-BC jne.
- Vaaditaan useimmissa valtion määritelmissä
- Hallinnoi LonMark International
- Kattaa TP/FT-10, PL-20, IP-kanavat
- Toimiva profiilipohjainen sertifiointi
- SNVT- ja SCPT-yhteensopivuus vaaditaan
- Vahva liikenne- ja sähkömarkkinoilla
LonMark-sertifioitu anturi ja ohjain eri valmistajilta jakavat tietoja yhteensopivien SNVT:iden kautta ilman mukautettua ohjelmointia – kenttätason vastine BACnetin itsekuvaavalle objektimallille.
Protokollan valintakehys
| Päätöskriteeri | Valitse LonWorks, jos... | Valitse BACnet, jos... |
|---|---|---|
| Verkkotopologia | Tarvitaan ilmainen johdotus; tähti-/silmukkaasettelut väistämättömiä | Ethernet-infrastruktuuri on jo olemassa |
| Valvontavalvonta | Laitteiden on toimittava itsenäisesti ilman palvelinta | Keskitetty hallinta ja trendit ovat ensisijaisia vaatimuksia |
| Kyberturvallisuus | Verkon eristäminen on hyväksyttävää; joustava IT-politiikka | Varmenteen todennus ja salattu kuljetus vaaditaan |
| Asennettu pohja | Olemassa olevan LonWorks-kampuksen tai kauttakulkulaitoksen laajentaminen | Greenfield tai ikääntyvän valvontakerroksen korvaaminen |
| Integroinnin laajuus | Kenttätason vertaisyhteentoimivuus on ensisijainen tarve | Vaaditaan usean järjestelmän LVI-pääsyn paloenergian integrointi |
| Markkinoiden kehityskulku | Vahva kuljetus-, palvelu- ja ulkoilumarkkinoilla | Kasvava; hallitseva liikerakennuksissa ja uudisrakentamisessa |
Tulevaisuuden kehityskulku: Protocol Evolution ja teollinen IoT
Molemmat protokollat mukautuvat moderniin Teolliset IoT-viestintäratkaisut vaatimuksia, mutta niiden polut vaihtelevat huomattavasti.
BACnet Kohti IT-konvergenssia
BACnet/SC on selkein signaali BACnetin suunnasta. Korvaamalla yleislähetyksen UDP:n todennetuilla WebSocket-yhteyksillä protokollasta tulee ensiluokkainen kansalainen yritysten IT-verkoissa, se kulkee palomuurien läpi ja integroituu pilvialustojen kanssa ilman VPN-kiertotapoja. ASHRAE jatkaa laajennusten kehittämistä reuna-analytiikkaa ja REST API -integraatiota varten. Project Haystackin ja Brick Scheman ilmaantuminen semanttisiksi mallinnuskerroksiksi BACnetin yläpuolelle mahdollistaa tekoälypohjaisen analytiikan ja automatisoidun rakennusoptimoinnin.
LonWorks IP-aikakaudella
LonWorks on mukautunut ISO/IEC 14908-4 -standardin kautta LonWorks over IP -käyttöjärjestelmään, mikä mahdollistaa LonWorks-kanavien jakaa IP-runkoinfrastruktuurin. Perinteisissä linnoituksissaan - kulkuliikenteessä, katuvalaistuksessa ja sähkönmittauksissa - LonWorks näkee jatkuvasti uusia asennuksia, joissa vertaisverkkojen kestävyys on välttämätöntä. Hybridiarkkitehtuurit, joissa LonWorks palvelee kenttälaitekerrosta ja BACnet/IP valvontakerrosta, ovat yleisiä suurilla kampuksilla. Protokollayhdyskäytävät muuntavat LonWorks-verkkomuuttujien ja BACnet-objektien välillä, mikä säästää pääomasijoituksia olemassa olevaan LonWorks-infrastruktuuriin.
Usein kysytyt kysymykset
Kysymys 1: Mikä LonWorks on ja miten se eroaa BACnetistä ytimellään?
LonWorks on peer-to-peer hajautettu ohjausverkkoalusta, joka on standardoitu ISO/IEC 14908:lla. Älykkyys on hajautettu kaikille solmuille neuronisirujen avulla, jolloin laitteet voivat kommunikoida ilman keskusohjainta. BACnet on standardoitu ASHRAE 135 -standardin mukaisesti käyttäen objekti/ominaisuustietomallia, joka tukee sekä MS/TP- että BACnet/IP-fyysisiä kerroksia. LonWorks korostaa hajautettua kenttätason autonomiaa; BACnet korostaa standardoitua tiedonvaihtoa vahvalla valvontaintegraatiolla.
Q2: Onko LonWorks edelleen merkityksellinen uusissa teollisissa IoT-projekteissa nykyään?
Kyllä, tietyillä sovellusalueilla. LonWorks on edelleen johtava protokolla rautatie- ja julkisen liikenteen radanvarsijärjestelmissä, katuvalaistusverkoissa ja sähkönmittaussovelluksissa, joissa vertaiskestävyydellä ja vapaatopologialla johdotuksilla on eniten merkitystä. Liikerakennusautomaatiossa uudet asennukset ovat suurelta osin siirtyneet BACnetiin, mutta LonWorksillä on edelleen merkittävä globaali asennuskanta, jota ylläpidetään, laajennetaan ja integroidaan edelleen yhdyskäytävän kautta.
Kysymys 3: Mikä on käytännön ero BACnet MS/TP:n ja LonWorksin välillä kenttäväylätasolla?
Molemmat toimivat kierretyllä parijohdolla, mutta BACnet MS/TP käyttää RS-485:tä token-pass-pääsyllä, joka edellyttää tiukkaa ketjutopologiaa ja napaisuuden oikeaa johdotusta. LonWorks TP/FT-10 käyttää ennakoivaa CSMA-käyttöä ja tukee vapaan topologian johdotusta missä tahansa väylä-, tähti- ja silmukkasegmenttien yhdistelmässä. BACnet MS/TP tukee pidempiä kaapeleita (jopa 1 200 m), kun taas LonWorks TP/FT-10 on rajoitettu 500 metriin kanavaa kohti. Kompromissi on kaapelin kulkupituus vs. johdotuksen joustavuus.
Q4: Voivatko LonWorks ja BACnet olla rinnakkain samassa rakennuksessa tai kampuksella?
Kyllä, ja tämä on yleinen käyttöönottomalli. Protokollayhdyskäytävät kääntävät LonWorks-verkkomuuttujien ja BACnet-objektien välillä, jolloin olemassa olevat LonWorks-kenttälaitteet voivat integroitua BACnet-valvontajärjestelmiin. Suurilla kampuksilla LonWorks voi palvella kenttälaitekerrosta, kun taas BACnet/IP tarjoaa valvonta- ja yritysintegraatiokerroksen säilyttäen pääomasijoituksen olemassa olevaan LonWorks-infrastruktuuriin ja mahdollistaen samalla nykyaikaiset kiinteistönhallintaympäristöt.
Q5: Miten kyberturvallisuus eroaa näiden kahden protokollan välillä?
BACnetillä on selvä etu BACnet/SC:n kautta, joka tarjoaa TLS 1.3 -kuljetuksen salauksen ja molemminpuolisen varmenteeseen perustuvan todennuksen. Perinteinen LonWorks ei sisällä alkuperäistä viestitason suojausta, ja se perustuu verkon eristämiseen ja ulkoisiin IP-suojausmekanismeihin. Projekteissa, joissa on muodollisia kyberturvallisuusvaatimuksia – terveydenhuolto, hallitus tai rahoitusalan laitokset – BACnet/SC on vahvempi valinta ilman lisäturvainfrastruktuuria.
Q6: Mitä ovat vakioverkkomuuttujatyypit (SNVT) LonWorksissa?
SNVT:t (Standard Network Variable Types) ovat LonMark Internationalin määrittämiä ennalta määritettyjä tietorakennemuotoja käytettäväksi LonWorks-viestinnässä. Jokainen SNVT määrittää mittauksen tai komennon datamuodon, skaalan ja yksiköt – esimerkiksi lämpötilan Celsius-asteina tai valaistuksen luxeina. Yhteensopivia SNVT:itä käyttävät laitteet voidaan sitoa yhteen tietojen vaihtamiseksi ilman mukautettua ohjelmointia, mikä mahdollistaa usean toimittajan yhteentoimivuuden kenttätasolla.
Q7: Millä protokollalla on vahvempi ekosysteemi uusille laitteille?
BACnetillä on tällä hetkellä laajempi ja aktiivisemmin kasvava ekosysteemi uusien laitteiden käyttöönotolle, erityisesti LVI-säätimissä, huoneautomaatiossa ja energianmittauksessa. BTL-tietokanta sisältää yli 3 000 tuotetta, ja käytännössä kaikki tärkeimmät kiinteistönhallintaohjelmistoalustat sisältävät alkuperäisen BACnet/IP-yhteyden. LonWorksillä on vahva ekosysteemi liikenne- ja apuohjelmissa, mutta uusien laitteiden markkinoilletulo liikerakennusten luokkiin on hidastunut BACnetiin verrattuna.
