Введение

Стандарт в области автоматизации зданий

KNX — это открытый стандарт (см. EN 50090, ISO/IEC 14543) для автоматизации коммерческих и жилых зданий. KNX-устройства могут управлять освещением, жалюзи и рольставнями, системами отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК), системами безопасности, управлением энергопотреблением, аудио- и видеооборудованием, бытовой техникой, дисплеями, системами дистанционного управления и т. д. KNX берет свое начало из трех более ранних стандартов: Европейского протокола домашних систем (EHS), BatiBUS и Европейской монтажной шины (EIB или Instabus). Он может использовать витую пару (в топологиях «дерево», «шина» или «звезда»), сети по электропроводке, радиочастотную связь (RF) или IP-соединения. В этой сети устройства формируют распределенные приложения, обеспечивая тесное взаимодействие. Это достигается за счет моделей взаимодействия со стандартизированными типами точек данных и объектов, моделирующих логические каналы устройств.

Устройства

Установка KNX всегда состоит из набора устройств, подключенных к шине или сети. Модели устройств различаются в зависимости от ролей узлов, возможностей, функций управления и режимов конфигурации, и все они определены в профилях. Существуют также модели устройств общего назначения, такие как блоки сцепления шины (BCU) или модули интерфейса шины (BIM). Устройства могут быть идентифицированы и впоследствии доступны по всей сети либо по их индивидуальному адресу, либо по их уникальному серийному номеру, в зависимости от режима конфигурации. (Уникальные серийные номера присваиваются отделом сертификации Ассоциации KNX.) Устройства также могут предоставлять как специфическую для производителя информацию, так и функциональную (независимую от производителя) информацию по запросу.

Топология и адресация

Кабельная сеть KNX может быть сформирована с использованием топологий дерева, линии и звезды, которые могут комбинироваться по мере необходимости; кольцевая топология не поддерживается. Для больших установок рекомендуется топология в виде дерева. KNX позволяет подключить до 57 375 устройств, используя 16-битные адреса. Младшие восемь битов обеспечивают до 256 адресов в пределах одной линии, которая может состоять из четырех сегментов, каждый из которых может содержать максимум 64 (TP1 64) устройства или до 256 (TP1 256) устройств. Для каждого сегмента требуется локальный источник питания, а максимальная длина сегмента составляет 1000 м. (Фактическое количество поддерживаемых устройств зависит от источника питания и энергопотребления отдельных устройств). Сегменты, соединенные линейными повторителями, могут быть протяженностью до 4000 м и поддерживать до 256 устройств. Линии могут быть сгруппированы в область, в которой до 15 линий могут быть подключены к магистральной линии через линейные соединители. Следующие четыре бита адреса используются для идентификации отдельных линий. Вся область может быть сформирована из 15 под-областей, соединенных магистральной линией с использованием магистральных соединителей, при этом старшие четыре бита адресного пространства идентифицируют под-область. (Линейные повторители не могут использоваться на магистральной или основной линии). Соединительные устройства обеспечивают фильтрацию адресов, что помогает повысить производительность при ограниченной скорости передачи данных по шине. Установка на базе KNXnet/IP позволяет интегрировать подсети KNX через IP, поскольку структура адресов KNX аналогична IP-адресам.

ТП 1

Автобус с витой парой TP1 (унаследованный от EIB) обеспечивает асинхронную, символьно-ориентированную передачу данных и полудуплексную двунаправленную дифференциальную сигнализацию со скоростью передачи 9600 бит/с. Управление доступом к среде передачи осуществляется по протоколу CSMA/CA. Все пользователи автобуса имеют равные права на передачу данных, а обмен данными происходит напрямую (peer to peer) между пользователями. Питание SELV для устройств с низким энергопотреблением распределяется по той же паре проводов. Устаревшая спецификация TP0, работающая на более низкой скорости передачи сигналов – 4800 бит/с – была сохранена от стандарта BatiBUS, однако продукты KNX не могут обмениваться информацией с устройствами BatiBUS.

ПЛ 110

ПЛ 110 передача данных по линиям электропередач осуществляется с использованием частотно-ключевой модуляции с разнесением частот (FSK) с асинхронной передачей пакетов данных и полудуплексной двунаправленной связью. Используется центральная частота 110 кГц (диапазон CENELEC B) и скорость передачи данных 1200 бит/с. Также используется протокол CSMA. KNX Powerline предназначен для применения в умной бытовой технике, однако его распространение было незначительным. Альтернативный вариант, PL 132, имеет несущую частоту, центрированную на 132,5 кГц (диапазон CENELEC C).

РФ

RF обеспечивает связь в диапазоне 868,3 МГц с использованием частотной манипуляции с кодированием данных методом Манчестера.

ИП

KNXnet/IP-порт 3671 обеспечивает интеграцию с IP-совместимыми медиа, такими как Ethernet (IEEE 802.2), Bluetooth, WiFi/Wireless LAN (IEEE 802.11), FireWire (IEEE 1394) и другие.

Безопасность

Телеграммы KNX могут быть подписаны или зашифрованы благодаря расширению протокола, разработанному начиная с 2013 года: KNX Data Secure для защиты телеграмм в традиционных средах KNX TP и RF, и KNX IP Secure для защиты телеграмм KNX, передаваемых по IP. KNX Data Secure получил статус стандарта EN (EN 50090-3-4) в 2018 году, а KNX IP Secure – стандарта ISO (ISO 22510) в 2019 году.

Соответствие

Любой продукт, имеющий маркировку KNX, должен быть сертифицирован на соответствие стандартам (и, следовательно, обеспечивать взаимодействие с другими устройствами) аккредитованными независимыми испытательными лабораториями. Все продукты с логотипом KNX программируются через единый интерфейс с помощью программного обеспечения ETS, не зависящего от производителя.