2006年，LONWORKS被中國國家標準化管理委員會批準為我國國家標準化指導性技術文件，共四個部分，名為：
GB/Z 20177.1-2006 控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范第1部分：協(xié)議規(guī)范
GB/Z 20177.2-2006 控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范第2部分：電力線信道規(guī)范
GB/Z 20177.3-2006 控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范第3部分：自由拓撲雙絞線信道規(guī)范
GB/Z 20177.4-2006 控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范第4部分：基于隧道技術在IP信道上傳輸控制網(wǎng)絡協(xié)議的規(guī)范
90年代初期，美國埃施朗(Echelon)公司推出LON(Local Operating Network局部操作網(wǎng))技術，并確信它將成為控制網(wǎng)絡的通用標準。LON某些方面類似于微機局域網(wǎng)(LAN)。LAN是一種數(shù)據(jù)網(wǎng)，由計算機結(jié)合各種通信媒體通過路由器連接組成，它們使用公用協(xié)議相互通信?？刂凭W(wǎng)包含類似的部件，并根據(jù)控制的性能、系統(tǒng)規(guī)模、響應特征和成本的要求進行優(yōu)化。LON是實現(xiàn)理想的控制功能的專用網(wǎng)絡。LON的特征使網(wǎng)絡系統(tǒng)能擴展到數(shù)據(jù)組網(wǎng)技術無能為力的控制應用中。
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控制網(wǎng)絡讓各智能設備直接相互通信，不需要由專門的監(jiān)控設備輪詢轉(zhuǎn)發(fā)。這就意味著每個節(jié)點能根據(jù)自己的需要發(fā)布信息。為在網(wǎng)上長距離傳送信號，需要通過收發(fā)器對微處理器層的微弱開關信號進行調(diào)控。連接設備的信道，即傳輸媒體，具有各種物理特征。收發(fā)器則是一個電子模塊，在微處理器通信端口和物理媒體間提供物理接口。信道類型和收發(fā)器類型的選擇影響傳輸速度、距離和網(wǎng)絡拓撲。所有連接到某一特定信道的設備必須有同一速率運行的兼容收發(fā)器。收發(fā)器可用于各種媒體信道，包括雙絞線、電力線、無線、紅外、光纖和同軸電纜等。網(wǎng)絡設備間數(shù)據(jù)的傳輸要求編排一套規(guī)則和過程，這些規(guī)則和過程就稱為通信協(xié)議。協(xié)議規(guī)定設備間傳輸?shù)膱笪母袷胶鸵粋€設備向另一個設備發(fā)送報文時的行為。協(xié)議通常以嵌入軟件或固件代碼形式存在于每個網(wǎng)絡設備中。包含這個協(xié)議代碼和某種類型智能的設備稱為節(jié)點。
國際標準化組織(ISO)致力于通信標準化時制定了一個叫做開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)的參考模型，用于通用網(wǎng)絡協(xié)議堆棧。OSI模型幫助開發(fā)人員和用戶把協(xié)議分成若干標準特征功能層。這些功能層涵蓋從使用的配線類型到程序中的用戶界面的各個方面。一個真正全面和完整的協(xié)議應提供該模型中描述的所有服務。
LONWORKS控制網(wǎng)絡通信協(xié)議稱為LonTalk協(xié)議，分為七層，和OSI參考模型一致。每一層都是面向控制網(wǎng)絡的。LonTalk協(xié)議嵌入Neuron芯片內(nèi)部固件中的，它是使用LONWORKS技術組網(wǎng)的基礎。LonTalk通信協(xié)議是LONWORKS技術的核心。該協(xié)議提供一套通信服務，使設備中的應用程序能在網(wǎng)上對其他設備發(fā)送和接收報文而無需知道網(wǎng)絡拓撲、其他設備的名稱、地址和這些設備的功能。LonTalk協(xié)議能有選擇地提供端到端的報文確認、報文鑒別和優(yōu)先權(quán)發(fā)送，設定事務處理時間限制。對網(wǎng)絡管理服務的支持使遠程網(wǎng)絡管理工具能通過網(wǎng)絡和其他設備交互作用，包括網(wǎng)絡地址和參數(shù)的重新配置、下載應用程序、報告網(wǎng)絡問題，以及節(jié)點應用程序的啟動/終止/復位。
LonTalk協(xié)議是一個分層的基于數(shù)據(jù)包的對等的通信協(xié)議。像以太網(wǎng)和因特網(wǎng)協(xié)議一樣，它是一個公布的標準，并遵守國際標準化組織(ISO)的分層體系結(jié)構(gòu)要求。
LonTalk協(xié)議設計用于控制系統(tǒng)的特定要求。為了處理網(wǎng)絡上報文沖突，LonTalk使用類似以太網(wǎng)所用的“載波監(jiān)聽多路訪問”(CSMA)算法。LonTalk協(xié)議建立在CSMA基礎上，提供媒體訪問協(xié)議，可以根據(jù)預測網(wǎng)絡通信量發(fā)送優(yōu)先報文和動態(tài)調(diào)整時間段的數(shù)目，動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡帶寬，稱為預測性CSMA算法，使網(wǎng)絡能在通信量很大時繼續(xù)運行，而在信息量較小時不降低網(wǎng)絡速度。
為了簡化網(wǎng)絡配置和管理，可以給節(jié)點分配邏輯地址。邏輯地址把一個名字和物理設備或節(jié)點聯(lián)系起來。節(jié)點邏輯地址在網(wǎng)絡配置時定義。邏輯地址有二部分。第一部分是指定域的域ID。域是節(jié)點的集合，常常是整個系統(tǒng)。在一個域內(nèi)的節(jié)點可以直接通信。邏輯地址的第二部分以唯一的節(jié)點地址規(guī)定域中的一個節(jié)點，或者以唯一的組地址規(guī)定一個預先定義的節(jié)點組。每個在網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，包含發(fā)送節(jié)點(源)和接收節(jié)點(目的地)地址，它們可能是神經(jīng)元芯片的物理地址、節(jié)點邏輯地址、組地址或廣播地址。組是域中節(jié)點的集合，組與節(jié)點物理信道位置無關。
使用LonTalk協(xié)議的系統(tǒng)中，每個域最多可有32,385個節(jié)點。一個域可有255個組，每個組可包含任意數(shù)目的節(jié)點，但是在需要端到端的確認時，組被限制在63個節(jié)點。每個節(jié)點可從屬于15個以下的組。系統(tǒng)中節(jié)點的最大數(shù)目可達32Kx248個。每個域可有255個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)可有127個節(jié)點。
網(wǎng)絡變量(NV)是LonTalk協(xié)議的一個重大創(chuàng)新。網(wǎng)絡變量大大簡化了使多廠商產(chǎn)品可互操作的LONWORKS應用程序的設計工作，方便了以信息為基礎而不是以指令為基礎的控制系統(tǒng)的設計。所謂網(wǎng)絡變量是任何數(shù)據(jù)項(溫度、開關值、或執(zhí)行器設定位置)，它們是一個特定設備應用程序期望從網(wǎng)上其他設備得到的(輸入NV)或提供給網(wǎng)上其他設備的(輸出NV)數(shù)據(jù)的載體。設備中的應用程序根本不需要知道輸入NV來自何處或輸出NV去往何處。當應用程序的輸出NV的值變化時，它就把這個新值寫入一個特定的存儲單元。
在網(wǎng)絡設計和安裝期間進行網(wǎng)絡變量的“綁定”，通過這個過程配置LonTalk固件，以確定網(wǎng)上要求NV的設備組或其他設備的邏輯地址，匯集和發(fā)送適當?shù)臄?shù)據(jù)包到這些設備。類似地，當LonTalk固件收到它的應用程序所需的輸入NV的更新值時，就把它放在一個特定的存儲單元。應用程序知道在這個單元總是能找到最新數(shù)據(jù)。這樣，綁定過程就在一個設備中的輸出NV和另一設備或設備組的輸入NV之間建立了邏輯連接。連接可想象為“虛擬線路”。
LonTalk協(xié)議提供三種基本報文服務并且支持報文鑒別，最優(yōu)化的網(wǎng)絡通常會使用這些服務。第一類報文服務提供端到端的確認，稱為確認的報文發(fā)送。在使用確認報文發(fā)送時，發(fā)送者將一個報文發(fā)送給一個節(jié)點或節(jié)點組，并期望從每個接收者分別得到確認。假如未收到確認，發(fā)送者作超時和重試處理。超時和重試次數(shù)都是可選擇的。第二類報文是無確認的重復報文。使用這類報文可將一個報文重復多次發(fā)送到節(jié)點或節(jié)點組。這個業(yè)務通常在向一個大組廣播信息時使用，因為確認報文會造成所有接收節(jié)點同時試圖發(fā)回一個響應，造成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流的大量增加。第三類報文是無確認報文，只發(fā)送一次，并且不期望響應。報文鑒別服務使報文接收者能確定發(fā)送者是否有權(quán)發(fā)送這個報文，這樣就能防止對節(jié)點的未經(jīng)授權(quán)的訪問。
LonTalk協(xié)議在設計上是獨立于通信媒體的，這使LONWORKS系統(tǒng)可以在任何物理傳輸媒體上通信，使網(wǎng)絡設計者能充分利用提供給控制網(wǎng)絡的各種信道。
信道是特定的物理通信媒體（諸如雙絞線或電力線）。LONWORKS設備通過信道專用的收發(fā)器與其連接。每類信道可連接的節(jié)點數(shù)、通信速率和物理距離都不相同。特別重要的是自由拓撲雙絞線信道，它使設備可用雙絞線按任何配置連接，沒有對分支線長度、設備間距或支線數(shù)目的限制。
LonTalk協(xié)議可提供多種服務，提高了可靠性、安全性和網(wǎng)絡資源的優(yōu)化。這些服務的特征和優(yōu)點包括：支持多種通信媒體，包括雙絞線、電力線和無線等?？煽客ㄐ?，包括防范未經(jīng)授權(quán)使用系統(tǒng)。對不同規(guī)模的網(wǎng)絡，提供可預測的響應時間。支持由多種媒體和不同通信速率的信道混合構(gòu)成的網(wǎng)絡。提供對節(jié)點透明的接口。允許節(jié)點間的任意連接。實現(xiàn)對等層點到點通信，這樣就使它可用于分布式控制系統(tǒng)中。為產(chǎn)品的可互操作提供有效機制，使多個制造商的產(chǎn)品能方便組成系統(tǒng)。
1999年10月，美國國家標準學會ANSI將LonTalk協(xié)議采納為EIA/CEA709.1控制網(wǎng)絡的一個公開標準。EIA/CEA標準允許在其它選定的微處理器中執(zhí)行其協(xié)議。
Echelon公司從1988年開始LONWORKS技術平臺的開發(fā)。LONWORKS技術的目標是方便經(jīng)濟地建立開放控制系統(tǒng)。有三個基本問題必須解決。首先，必須開發(fā)一個協(xié)議，它針對控制網(wǎng)絡優(yōu)化，同時具有一定程度的通用性能來和各種類型的控制設備一起工作。其次，把協(xié)議結(jié)合在設備中的成本必須有競爭力。第三，協(xié)議的實施應不會因制造商而異，否則可互操作性會受到破壞。
為了有效解決所有這些問題，Echelon公司開始建立一個完整的平臺來設計、建造和安裝智能控制設備。第一步通過建立LonTalk協(xié)議而完成。第二步，Echelon設計了神經(jīng)元芯片。
神經(jīng)元芯片之優(yōu)越在于它的完整性。內(nèi)裝協(xié)議和處理器免除了在這些方面的任何開發(fā)和編程。對照ISO/OSI模型7層通信協(xié)議，神經(jīng)元芯片提供了下面的6層。開發(fā)者只需要提供應用層編程和配置。這就使協(xié)議的實施標準化，并使開發(fā)和配置較為容易。
大部分LONWORKS設備利用神經(jīng)元芯片的功能，并將其用作控制處理器。神經(jīng)元基本上是一個“芯片上的系統(tǒng)”，由多個微處理器、讀寫存儲器和只讀存儲器（RAM和ROM）、通信和I/O接口組成。只讀存儲器包含操作系統(tǒng)、LonTalk通信協(xié)議和I/O驅(qū)動。芯片有用于設備數(shù)據(jù)和應用程序的非易失性RAM，兩者都可通過網(wǎng)絡下載。
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一個全面實現(xiàn)LonTalk協(xié)議的固件程序包含在每個神經(jīng)元芯片的ROM中。這使得神經(jīng)元能保證在每個設備中公用協(xié)議以完全相同的方式實施。神經(jīng)元芯片實際上是結(jié)合成一體的3個8位的微處理器。其中2個執(zhí)行協(xié)議，第3個供節(jié)點應用。所以，芯片既是網(wǎng)絡通信處理器又是應用處理器。這保證了無論控制設備/網(wǎng)絡來自哪個制造商，使這些設備能相互通信的內(nèi)在協(xié)議是相同的。
每個神經(jīng)元芯片，或任何其他實現(xiàn)已公布的LonTalk協(xié)議的處理器都有唯一的48位的ID。這樣，每個LONWORKS設備就有唯一的可由LonTalk協(xié)議使用的物理地址。但是，ID通常只用于初始安裝和診斷。為了簡化正常網(wǎng)絡運行，使用邏輯尋址方法。
LONWORKS網(wǎng)絡的應用程序以“Neuron C語言”代碼編寫。編譯后存入到芯片內(nèi)存儲器，或外接存儲器中。
Neuron C語言使用以事件為基礎的編程模式。即應用程序通常由發(fā)生在網(wǎng)上其他地方或某個節(jié)點上的事件觸發(fā)。所以網(wǎng)絡本身是事件驅(qū)動的，一個設備不必等待輪詢即可報告狀態(tài)信息。因此LONWORKS網(wǎng)絡的通信量遠低于其他網(wǎng)絡類型。
在某些復雜的應用中，神經(jīng)元處理器速度和存儲器容量不足以完成LONWORKS節(jié)點的要求功能。為了適應這些應用，某些種類的神經(jīng)元芯片具有高速并行接口，使任何微處理器都能使用神經(jīng)元芯片，并以一個專用接口應用微處理器（稱為MIP應用）作為它的網(wǎng)絡通信微處理器來執(zhí)行應用程序。為方便現(xiàn)有微處理器設備采用LonTalk協(xié)議聯(lián)網(wǎng)，Echelon推出了ShortStack開發(fā)工具，可以從網(wǎng)上免費下載。
收發(fā)器在神經(jīng)元芯片和LONWORKS網(wǎng)絡之間提供物理通信接口，簡化了LONWORKS節(jié)點的開發(fā)。LONWORKS支持各種通信媒體和拓撲結(jié)構(gòu)。收發(fā)器類型不同的產(chǎn)品仍然能互操作，但要通過路由器。Echelon提供多種雙絞線和電力線收發(fā)器。新一代智能收發(fā)器將神經(jīng)元芯片核心與收發(fā)器集成在一個微處理器芯片中，大大提高了可靠性和抗干擾性，方便應用開發(fā)，降低成本。
網(wǎng)絡上的每個LONWORKS設備或節(jié)點通常含有神經(jīng)元芯片和收發(fā)器。隨設備的功能而異，可以是嵌入神經(jīng)元芯片和收發(fā)器的智能傳感器和執(zhí)行器、與傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器輸入輸出接口的智能控制器、與PC主處理器接口，或與其他神經(jīng)元設備或路由器接口的設備。
對多種媒體的透明支持是LONWORKS技術的獨特能力，它使開發(fā)者能選擇最適合他們需要的通信媒體和通信方法。對多種媒體的支持必須通過路由器。路由器也能用于控制網(wǎng)絡通信量，將網(wǎng)絡分段，隔離從其他部分來的信息流，從而增加了網(wǎng)絡總通信量和吞吐量。網(wǎng)絡工具以網(wǎng)絡拓撲為基礎自動配置路由器，使安裝者便于安裝并對節(jié)點透明。
路由器設備使單一的對等網(wǎng)絡能跨接多種傳輸媒體，支持成千上萬的設備。路由器對網(wǎng)絡的邏輯操作是完全透明的，但是它們并不一定傳輸所有的包。智能路由器根據(jù)系統(tǒng)配置，將沒有遠地地址的包限制在本地處理。LONWORKS系統(tǒng)能透過IP路由器，跨接到微機局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和因特網(wǎng)上。
開發(fā)工具包括節(jié)點開發(fā)和調(diào)試應用程序的環(huán)境(如NodeBuilder)，安裝和配置這些節(jié)點的網(wǎng)絡管理工具（如LonMaker），和檢測網(wǎng)絡通信量以保證合適的網(wǎng)絡容量以及診斷錯誤的協(xié)議分析器（如LonScanner）。
網(wǎng)絡接口具有對外部主機如PC或便攜式維護工具的物理接口。設備應用程序提供通信協(xié)議和API（應用編程接口），使基于主機的程序能訪問LONWORKS網(wǎng)絡。
網(wǎng)關設備使傳統(tǒng)控制系統(tǒng)能連接到LONWORKS網(wǎng)絡。網(wǎng)關具有適合外接系統(tǒng)設備或通信總線的物理接口，及對外接系統(tǒng)的專用通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。在某些情況下，網(wǎng)關能把專用的以指令為基礎的外系統(tǒng)報文轉(zhuǎn)換成以信息為基礎的LONWORKS網(wǎng)絡使用的網(wǎng)絡變量數(shù)據(jù)。
LONWORKS網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（LNS）提供支持監(jiān)測、控制、安裝和配置的一套公共的全網(wǎng)范圍的服務，提供在LONWORKS網(wǎng)絡上支持可互操作應用的標準平臺。LNS允許多個應用和用戶同時管理網(wǎng)絡。LNS是客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)，是新一代的可互操作的LONWORKS網(wǎng)絡工具的基礎。
LNS是一個為控制網(wǎng)服務提供標準平臺的軟件。它強大的客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)，為LONWORKS控制網(wǎng)的用戶設備或使用TCP/IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶PC提供控制數(shù)據(jù)的服務。LNS的插件標準讓傳感器、執(zhí)行器和設備的制造商通過產(chǎn)品的軟件模塊提供更多的功能。網(wǎng)絡集成者不必在現(xiàn)場為每個項目開發(fā)定制程序，而是使用插件程序模塊。
LONWORKS的遠程網(wǎng)絡接口使遠程設備監(jiān)控變得非常方便。LONWORKS網(wǎng)絡通過隧道協(xié)議在網(wǎng)絡層實現(xiàn)與IP網(wǎng)絡的無縫連接，將IP信道擴展為LONWORKS信道，使原來的局部控制網(wǎng)絡擴展為廣域控制網(wǎng)。LONWORKS應用服務平臺支持C/S（客戶/服務器）結(jié)構(gòu)、B/S（瀏覽器/服務器）結(jié)構(gòu)，大大擴展了LONWORKS的應用領域。由于LONWORKS的這些獨特優(yōu)點，使得LONWORKS在建筑及居住區(qū)智能化、工業(yè)自動化、電力和公用事業(yè)、交通、家庭智能化等領域得到廣泛應用，成為國際上多個行業(yè)、多個國家的標準。例如：
●GB/Z 20177.1/2/3/4-2006 中國國家標準 （控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范）
●ANSI/EIA 709.1/2/3 控制網(wǎng)絡協(xié)議標準、電力線信道標準、自由拓撲雙絞線信道標準
●ANSI/CEA/EIA-852 LON/IP 基于隧道技術在IP信道上傳輸控制網(wǎng)絡協(xié)議
●CEN EN14908 歐洲建筑控制標準
●IEEE 1473L (列車網(wǎng)絡通信協(xié)議)
●IFSF (國際加油站論壇標準）
●SEMI E54.6 （國際半導體設備與材料組織標準）
●AAR（美國鐵路協(xié)會標準）
●美國軍隊開放系統(tǒng)規(guī)范13801 和 15951
特別是在建筑及居住區(qū)控制網(wǎng)絡系統(tǒng)中，LONWORKS成為公認的標準。
在建筑及居住區(qū)控制網(wǎng)絡系統(tǒng)中采用LONWORKS技術有下列優(yōu)勢:
（1）使控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單、布線容易、更改方便，并可靈活選擇雙絞線、電力線或其它通信媒體，在建筑及居住區(qū)智能化的許多場合應用場合可以避免重新布線。
（2）容易實現(xiàn)從建筑及居住區(qū)管理中心對各子系統(tǒng)設備、設施運行狀態(tài)進行監(jiān)控，使各子系統(tǒng)之間按要求實現(xiàn)聯(lián)動和信息共享。
（3）使建筑及居住區(qū)智能化系統(tǒng)能構(gòu)建在通過微機局域或互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)上，實現(xiàn)控制網(wǎng)和信息網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)和信息共享。
（4）可通過因特網(wǎng)實現(xiàn)遠程管理和監(jiān)控，有助于全局的集中管理，包括系統(tǒng)和設備的遠程監(jiān)控和遠程診斷。
（5）LONWORKS的開放性和互操作性保證了系統(tǒng)的標準化、可持續(xù)發(fā)展和建設，以保證投資者的長期利益。
（6）LONWORKS功能強大的網(wǎng)絡管理服務體系，使網(wǎng)絡配置、管理、監(jiān)控、維護非常方便，適用于各種不同類型的應用，和不同規(guī)模的控制網(wǎng)絡。
圖6是智能建筑中采用LONWORKS網(wǎng)絡架構(gòu)和多個子系統(tǒng)集成的例子。
針對居住區(qū)的應用，在LONWORKS架構(gòu)的基礎上，ECHELON公司推出了嵌入式控制網(wǎng)絡Pyxos 平臺，將LONWORKS網(wǎng)絡延伸到簡單的傳感器或設備。Pyxos內(nèi)置通信協(xié)議，具有高速確定性。Pyxos是一個主從結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡，一個Pyxos網(wǎng)絡中最多支持32個從設備，以時分多址（TDMA）方式尋址，網(wǎng)絡傳輸速率為312.5kbps，響應時間小于等于 25ms。Pyxos繼承了LONWORKS的優(yōu)點，既包含了通信協(xié)議又嵌入了網(wǎng)絡收發(fā)器，用戶只需開發(fā)應用。收發(fā)器是無極性自由拓撲，并支持鏈路電源（即一對雙絞線既作為網(wǎng)絡信道，又用于節(jié)點供電電源線）。Pyxos芯片可直接連接簡單的數(shù)字I/O，無需任何微處理器，也可通過SPI連接其他主處理器實現(xiàn)復雜的I/O應用，具有很高的性價比。
Pyxos的這些優(yōu)點，使它非常適合居住區(qū)和家庭內(nèi)部的控制應用。圖7是基于LONWORKS和Pyxos網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的家庭智能化配置。其中，門磁、消防探頭、燃氣探頭、移動探頭、電子門鎖、燃氣閥門、加熱閥門等簡單I/O設備控制采用Pyxos。既保持LONWORKS網(wǎng)絡架構(gòu)，又大大提高了整個系統(tǒng)的性價比。
