Terepi buszok
Dr. Schuster György
OE-KVK-MAI
schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
2012. október 19.
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
1 / 43
M-busz
Alapok
Alapok
Történet
M-bus (Meter-bus.) kimondottan fogyasztásmérők kezelésére szolgáló
robosztus egyszerű busz,
kifejlesztője Dr. Horst Ziegler University of Paderborn és a Texas Instruments
Deutschland Gmbh.,
vezeték nélküli megvalósı́tás 2007 Rdiocrafts AS Norvégia.
Jellemzők
8 bites aszinkron félduplex átviteli protokoll,
300Bd. . . 9600 Bd sebesség,
maximális hossz 1000m, (9600Bd esetén max. hossz 350m),
a kábel maximáslis ellenállása 29Ω, maimális kapacitása 180nF,
vezetékes M-busz fizikai réteg leı́rása EN-13757-2,
adatkapcsolati réteg leı́rása IEC-870-5,
felhasználói réteg leı́rása EN-13757-3,
vezeték nélküli M-busz leı́rása EN-13757-4.
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
2 / 43
M-busz
Fizikai réteg
Fizikai réteg
Idődiagramm
Master ad
Slave hatása
U
36V
24V
'1'
'1'
'0'
Master ’1’ 36V, Master ’0’ 24V,
Slave ’1’ 1.5mA, Slave ’0’ 11. . . 20mA
t
a két vezeték felcserélhető
(megfordı́tható),
Slave ad
I
11-20mA
az összekötés két vezetéken történik,
a slave adásának hatására a vezeték
feszültsége nem eshet 12V alá.
'0'
'1'
1.5mA
t
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
3 / 43
M-busz
Adatkapcsolati réteg
Adatkapcsolati réteg 1
Átviteli jellemzők
az adatbájt formátuma megegyezik az
RS232C-nél látott formátummal
- 8 bites karakterformátum,
- páros paritásbit,
- 1 stop bit.
egy karakteres keret - az
adatvétel nyugtázására szolgál
Keretek szerkezete
Egy karakteres
keret
Rövid keret
Vezérlő keret
Hosszú keret
E5h
Start 10h
Start 68h
Start 68h
C mező
L mező=3
L mező
A mező
L mező=3
L mező
E összeg
Start 68h
Start 68h
Stop 16h
Keret tı́pusok
C mező
vezérlési keret,
hosszú keret.
C mező
A mező
A mező
CI mező
CI mező
E összeg
Felhasználói
adatok 0...252
Stop 16h
rövid keret,
E összeg
Stop 16h
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
4 / 43
M-busz
Adatkapcsolati réteg
Adatkapcsolati réteg 2
Mezők jelentése
Start
- rövid keret esetén 10h ,
- hosszú keret és vezérlési keret esetén 68h .
C mező felelős az adatátvitel irányára és más iformációk átviteléért,
A mező cı́mzés mező 1. . . 250 lehet a tartomány,
CI mező vezérlési információ mező - tulajdonképpeni információt tartalmazza
(ez a mező az alkalmazási réteghez tartozik),
L mező az átvitt információs bájtok számát adja meg +3,
ezért vezérlési keret esetén értéke 3,
Felh. adatok 0. . . 252 bájt hosszú lehet,
E. összeg ellenőrző összeg - a bájtok moduló 256 összege.
Stop 16h
Részletes leı́rás:
http://www.m-bus.com/files/
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
5 / 43
M-busz
Alkalmazási réteg
Alkalmazási réteg
Magyarázat
Az alkalmazási réteg működését a CI mező
”határozza meg”. A CI mező és egy kiegészı́tő
mező határozza meg, hogy pontosan milyen
részletes információ kerül küldésre.
Példa a CI mezőre
50h alkamazás reset,
51h adatküldés,
52h slave kiválasztása,
54h művelet szinkronizálása.
Részletes leı́rás:
Mind a CI kódokról, mind a kiegészı́tő információkról.
http://www.m-bus.com/mbusdoc/md6.php
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
6 / 43
M-busz
Wireless M-busz
Wireless M-busz
Jellemzők
kifejlesztője Radiocrafts AS Norvégia 2007 (EN 13757-4),
működési frekvencia 868 MHz,
átviteli sebesség 4kBd. . . 100kBd,
a master men kezdeményez semmilyen átvitelt, csak gyűjti az adatokat,
a slave egységek periódikusan küldik az információt előre megadott ismétlődési
frekvenciával,
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
7 / 43
LON busz
LON busz
Történet
1988 -ban három vállalat - a Motorola, az Apple és a 3COM - létrehozta az Echelon céget.
1989 -ben a Toshiba csatlakozott ehhez a konzorciumhoz.
1992 -ben megjelenik az első LON termék.
Alapfogalmak
LON (Local Operating Network) egy decentralizált, intelligens hálózat, amelyben az
egyes elemek ”tetszőleges” feladatot láthatnak el. Nagyon felxibilis és könnyen
bővı́thető.
Neuron-Chip a Motorola és a Toshiba gyártmánya. Három különböző processzorból áll:
MAC CPU, Network CPU és alkamazási CPU.
LONTalk a Neuron-Chipben implementált oprációs rendszer és kommunikációs protokoll.
LONBuilder integrált fejlesztőrendszer és diagnosztikai eszköz a LON komponensekhez.
LONMark LON védjegy.
LONWorks a LON technológiák összefoglaló ”neve”.
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
8 / 43
LON busz
Neuron chip
Neuron chip
Felépı́tés
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
9 / 43
LON busz
Neuron chip
Neuron chip
Felépı́tés
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
9 / 43
Rövidı́tések
Rövidı́tések
A továbbiakban használt rövidı́tések
PDA Protocol Data Unit
MPDU MAC Protocol Data Unit, vagy keret
LPDU Link Protocol Data Unit, vagy keret,
NPDU Network Protocol Data Unit, vagy csomag,
TPDU Transport Protocol Data Unit, üzenet, vagy nyugta,
SPDU Session Protocol Data Unit, kérés, vagy válasz,
NMPDU Network Management Protocol Data Unit,
DPDU Diagnostic Protocol Data Unit,
APDU Application Protocol Data Unit
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
10 / 43
Rövidı́tések
LON rétegei
LON rétegei
OSI megfeletetés
6.-7. megjelenı́tési és alkalmazási réteg
felhasználás specifikus és diagnosztika
5. viszony réteg
kérés válasz szolgáltatás
4. szállı́tási réteg
nyugtázás, vagy elutásı́tás
szerver autentikáció
tranzakciók figyelése
3. hálózati réteg
kapcsolat nélküli tartomány broadcast
szegmentálás nélkül
hurkok kiküszöbölése
tanuló routerek
2. adatkapcsolati réteg
keretek összeállı́tása CRC generálása és ellenőrzése
1. fizikai réteg
átviteli közeg specifikus
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
11 / 43
Rövidı́tések
Fizikai réteg
Fizikai réteg
Jellemzők
fizikai átviteli közeg csavart érpár,
bitkódolás legtöbb esetben differenciális Manchester,
Bit
0
0
1
1
0
1
0
1
Vonal
átviteli jellemzők:
TP/XT-78
TP/XT-1250
TP/RS485
TP/XT-10
78 kHz, 2000m, 64 node, busz topológia,
1.25 MHz, 300-400m, 64 node, busz topológia,
lásd RS485,
78kHz, 500m, 64 node, szabad topológia.
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
12 / 43
Rövidı́tések
Fizikai réteg
Csatorna hozzáférés
p-perzisztens CSMA:
1. a node, amennyiben adásra kész figyeli a csatornát,
2. ha a csatorna szabad a node p valószı́nűséggel adni kezd - illetve q = 1 − p
valószı́nűséggel nem kezd adni,
p = 1/16
... ha akkor a csatorna még mindig szabad, akkor újra p valószı́nűséggel adni kezd
- illetve q = 1 − p valószı́nűséggel nem kezd adni,
... ha a csatorna foglalt az egész elölről kezdődik,
4. ez addig ismétlődik, amı́g a csomag elküldésre nem kerül.
Ezt mind időszeletekkel és véletlenszám generálással oldja meg.
Példa: Ha p = 1/16, akkor hat időszeletet használ és a generált véletlenszám:
r = 1 . . . 16.
Prioritás:
Járulékos időszeletekkel oldható meg, minél magasabb a prioritás, annál kevesebb
járulékos időszeletet ad az előzőekben kiszámolt kézsleltetéshez.
Az alap prioritá:0 . . . 127
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
13 / 43
Rövidı́tések
Fizikai réteg
Csatorna hozzáférés
Csatorna
vizsgálat
szelete
”Idődiagramm”
Prioritás
késleltetése
Előző csomag
1
2
n=1/p db
időszelet
k
1
2
1
n
T
Prioritás=2
Szabad
Előző csomag
Véletlen szám=3
Példa:
Saját csomag
1
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2
3
2012. október 19.
14 / 43
Rövidı́tések
Csomag tı́pusok
Csomag tı́pusok
Megjegyzés
A protokoll alsó rétegeit a Neuron chip elintézi, ı́gy a felhasználónak ezzel nem kell
foglakoznia.
Az átvitel
Az átvitel csomagokban történik, a csomagok 4 félék lehetnek:
- nem nyugtázott csomag. A vevőtől nem vár nyugtázást.
- nyugtázott. A vevő nyugtázza a csomag vételét. Ha ez nem történik meg, vagy
negatı́v, akkor a csomagot az adó újraküldheti (az újraküldések száma szabadon
meghatározható).
- nem nyugtázott / ismételt,
- kérés, válasz. Mint a nyugtázott, de nem csak nyugta, hanem adatközlés is
történik.
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
15 / 43
Rövidı́tések
Csomag felépı́tése
Csomag felépı́tése
Általánosan
Cı́m tı́pusok:
0-6 bájt
tartomány
cím
Magyarázat
- tartomány,
alhálózat, node,
- tartomány,
alhálózat, neuron
chip ID.,
1-228 bájt
adat
16 bit
CRC
>2 bit '1'
szinkron
3-9 bájt
>7 '1'
csomópont
2
cím
kontroll
bájt
Adat fejléc
'0'
5.csatorna
Router
Router
3.csatorna
4.csatorna
Router
1.csatorna
- tartomány, csoport,
tag.
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
Csoport
2.csatorna
Bridge
2012. október 19.
16 / 43
Rövidı́tések
Csomag felépı́tése
Csomag felépı́tése
A csomag és a cı́mzési módok
NPDU
1 bit
1 bit
1 bit
6 bit
Bit
szink.
Bájt
szink.
Prioritás
Altern.
útv.
Delta_BL
2 bit
2 bit
2 bit
2 bit
Verzió
PDU
formátum
Cím
formátum
Hossz
8 bit
7 bit
8 bit
Cím
típus:0
Forrás
alháló
'1'
Forrás
node
Cél
alháló
Cím
típus:1
Forrás
alháló
'1'
Forrás
node
Cél
csoport
Cím
típus:2a
Forrás
alháló
'1'
Forrás
node
Cél
alháló
Cím
típus:2b
Forrás
alháló
'0'
Forrás
node
Cél
alháló
Cím
típus:3
Forrás
alháló
'1'
Forrás
node
Cél
alháló
16
bit
NPDU
CRC
0,8,24,48
bit
Cím
Tartomány
Csatolt
PDU
7 bit
'1'
Cél
node
'1'
Cél
node
8 bit
8 bit
Csoport
Csoport
tag
Cím formátumok
PPDU
11....
48 bit
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
Neuron azonosító
2012. október 19.
17 / 43
Rövidı́tések
Csomag felépı́tése
Csomag felépı́tése
A csatolt PDU
TPDU
1
3
4
Autentikáció
Típus
Átviteli
szám
ACKD
APDU
8
REMINDER
SPDU
1
3
4
Autentikáció
Típus
Átviteli
szám
AuthPDU
Formátum
Típus
Átviteli
szám
REM/MSG
Hossz
M_lista
REQUEST
APDU
CHALLENGE
REPLY
APDU
0...n
Cél és
típus
Adat
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
RESPONSE
M_lista
8
0,8,16
Hossz
M_lista
64
8
Random
bájtok
Csoport
Kripto.
bájtok
APDU
24,32,40,
48,56,64
Hossz
64
8
NULL
mező
0,8,16
REM/MSG
4
ACK
M_lista
8
REMINDER
2
APDU
Hossz
8
2
UnACKD_RPT
24,32,40,
48,56,64
8
APDU
APDU
Csak a csoport
mező látható
Csoport
2012. október 19.
18 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dokumentáció
URL
Német:
http://www.edvtrader.de/Unternehmen/
Elektro/Gebaudesystemtechnik/LON/lon-Bus/lon-bus.htm
Angol:
Introduction_LON.pdf (google)
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
19 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
20 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
21 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
22 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
23 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
24 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
25 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
26 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
27 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
28 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
29 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
30 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
31 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
32 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
33 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
34 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
35 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
36 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
37 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
38 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
39 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
40 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
41 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
42 / 43
Rövidı́tések
Dokumentáció
Dr. Schuster György (OE-KVK-MAI schuster.gyorgy@kvk.uni-obuda.hu
Terepi buszok )
2012. október 19.
43 / 43