一种新颖且独立于传输介质的控制联网技术最近浮出水面,其终级目标是低成本无线传感器网络市场,这有可能对基于IEEE 802.15.4无线电的开放无线标准ZigBee构成挑战。
LonWorks控制联网平台的始创者Echelon公司发布了一个名为Pyxos的平台。 “Pyxos网络的目标是被集成进传感器或执行器内,”该公司市场副总裁Michael Tennefoss表示。
Echelon预见Pyxos的最终使命是用于构建泛在的传感器网络。“当今许多传感器被集成在设备内,然而测得的数据通常驻留在这些机器内部。我们的工作是将信息带出这些设备之外,在本地进行处理,并将其发送到某处,从而让人们可以就此采取行动。”Tennefoss说。
该公司的LonWorks技术能在电力线、双绞线和同轴电缆上工作。Pyxos平台最初将只在双绞线上实现,但Echelon证实该公司正在研究使Pyxos可以以无线方式工作。“Pyxos网络是独立于传输介质的,”Tennefoss说,“而Zigbee只支持RF。”
但由于Echelon尚未公布Pyxos的RF实现方案的时间表或技术细节,因此难以评估它对ZigBee或其它嵌入式控制网络方案将构成多大威胁。
市场分析公司Harbor Research估计2005年在工业、建筑和电力供应市场上将有三千万个设备实现连接,其中约15%,即450万台设备,将采用无线连接。
Echelon花费了12到18个月评估嵌入控制市场的现有无线方案,并最终确认:不管是ZigBee还是Z-Wave均无法提供可靠的无线电。Tennefoss认为ZigBee的问题是,它不适用在金属设备或者类似工厂厂房的环境,那里有大量的金属设备和建筑材料。
制造和供应链咨询公司ARC Advisory Group的高级分析师Harry Forbes同意这一点。“我们发现把ZigBee 1.0应用到工厂环境时会出现一些问题,”Forbes说。他最近完成了一份关于ZigBee的报告。
Forbes在他的报告中写道:“ZigBee最显著的缺点是要为每个ZigBee网络选择单个RF通道,而且限制ZigBee协调器才有通道选择权。工业无线应用倾向于采用这样的无线电技术:即在极其嘈杂且充满变化的多径干扰模式的RF环境中,也能继续工作。出于这个原因,大部分工业无线应用采用跳频扩谱无线电技术。Forbes相信ZigBee联盟将做出某些改变以提高这项性能,但目前它仍是一个大问题。
图1:在一个有线Pyxos网络中,Pilot负责协调所有Pyxos Point和活动。
不过,一些业内人士对Echelon公司借助Pyxos介入无线应用的计划表示了怀疑。
ZigBee联盟尤其提防再出现另一种用于嵌入式控制的专有技术。“ZigBee不同于以前创建的任何控制和传感技术。此前,没有一家开放标准机构(如IEEE)创制出一种简单、极其鲁棒同时又非常低成本的无线数据协议,”飞思卡尔半导体公司的无线技术和战略总监Jon Adams说。飞思卡尔是ZigBee联盟的成员,该联盟开发了利用此无线协议的开放性技术规范。
Jennic是一家基于IEEE 802.15.4标准的无线微控制器的供应商,其首席执行官Jim Lindop持类似的看法。他表示Pyxos的专有形态以及Echelon公司缺乏开发无线协议的经验会带来一些问题。Lindop特意强调Jennic公司的技术不涉及较高层协议,既不会同Echelon也不会同ZigBee协议栈有直接的竞争。他敦促Echelon以一种类似ZigBee的方式在802.15.4标准的上层建立其Pyxos协议。
可靠性问题
值得怀疑的是Echelon能否很快接受这个建议。一个基于IEEE 802.15.4无线电的解决方案不可能达到Echelon客户所要求的99.7%的可靠性,Tennefoss说。
但是,“尽管有可能建立一个具有NASA太空网络可靠级的无线通信系统,”飞思卡尔公司的Adams辩驳说,“这样做是不切实际的,而且对99.999%的应用来说是成本所不许可的。”
“虽然Zigbee开发商和网络部署与以太网TCP/IP相比在数量上是微不足道的,但芯片、协议栈和相关产品的供应商却有很多,”Harbor Research公司的总监Mark Knebusch说,“如果存在可靠性问题,那么这是开发商和用户群解决它的一个良机。”
Echelon发起Pyxos的目标是为了能够比LonWorks更有效地满足嵌入式控制网络市场的需要。LonWorks是1980年代末期推出的,其中所用的NeuronChip太贵太大了,以致于无法适应嵌入式控制中微小的传感器和执行器。LonWorks构建用于把日用设备互连并连到互联网上,而Pyxos的设计目的是要更深地嵌入这些设备本身,Echelon说。
Echelon公司表示,Pyxos平台的一大优势是它是一种自组织的嵌入式控制网络,其中设备自动将自己配置进相应的功能网。例如,当一个白家电制造商需要交换不同的线束以便连接不同型号的传感器和执行器时,这个特性变得尤其有用。
Tennefoss承诺,Pyxos平台将维持与LonWorks平台100%的兼容。通过Pyxos收集的数据可以被集成到大得多的LonWorks控制网络中,甚至可以通过互联网连接到外部世界。诸如Echelon的 100互联网服务器等基础设施产品可以通过Web服务程序把LonWorks自动网络连接到任何带XML功能的应用。它使得这些应用可以驱动智能建筑的行为,并使得该网络上任何LonWorks设备能够接受基于互联网的命令和控制。对LonWorks的扩展也许是Pyxos的一种优势,但某些人士质疑Echelon公司在LonWorks平台方面的成功程度。
Echelon公司声称全球市场上安装了5000万台 LonWorks设备。从安装的数量讲,Echelon最大的客户是一家意大利的电力公司,该公司在其读表设备中采用了LonWorks技术,并计划在2005年底用集成LonWorks的设备替换2700万台仪表,Echelon透露说。
质疑的声音
当问及Pyxos和LonWorks之间的协同时,Harbor Research公司的Knebusch举出了几个没有得到回答的关键问题。“首先,有多少现有的LonWorks用户需要Pyxos？”他说,“其次,这些工具的‘透明性’怎么样？那些已经熟悉LonWorks的用户容易学会和应用Pyxos工具吗？如果Pyxos太难掌握的话,那么现有的LonWorks用户也许会寻求其它替代技术。”
的确,其他一些业内分析师认为Echelon公司在某些潜在的市场上并不强大。“例如,在制造应用方面,它不容易与其它设备网络(如DeviceNet、Profibus DP和Interbus)竞争,”ARC Advisory集团的Forbes说,“这些其它网络也许没有LonWorks具备的全部高级功能,如自配置特性,但由于有其它优点,它们更适合于工厂应用。”
“LonWorks的芯片成本曾经相当高,因为那时还没有大量采用它们的商业市场,”Harbor Research公司的Knebusch说,“起初,非常昂贵的LonWorks开发工具和协议栈也是问题。”
Echelon公司Tennefoss回应说,Pyxos芯片成本的目标是同ZigBee芯片的一样低。然而,该公司尚未公布准确的价格或产品技术指标。
Echelon公司表示,第一款Pyxos芯片将把DSP和网络管理逻辑、媒体存取控制寻址、IO处理、功率管理和一个串行外设接口(SPI)集成在一个5 X 5mm的封装之中。
Pyxos平台将由Pyxos Point和Pyxos Pilot组成。Tennefoss解释说,一个Pyxos Point可以象一个连接到数字输入输出的Pyxos IC那样简单,当然它也可以包括一个Pyxos IC和一个低成本微控制器,用于处理更复杂的数字或模拟输入输出。
Pyxos Pilot负责协调所有Pyxos Points的活动。它的SPI链接使得一个宿主处理器、可编程逻辑控制器、数据采集盘或LonWorks网络能够访问Pyxos Point传感器和执行器信息。
有线Pyxos网络可以把能量和数据传送给执行器。Pyxos的设计目的是提供高速和确定的操作,Tennefoss说,Pyxos的第一种双绞线实现将提供25毫秒的响应时间。
作者:吉田顺子
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