エンジニアが評価するとき 産業用IoT通信ソリューション 、ロンワークス と BACnet という 2 つのプロトコル ファミリが候補リストを占めています。どちらもビルディングオートメーションのニーズから生まれましたが、デバイス通信とシステム統合に関して根本的に異なる哲学を表しています。この比較により、技術的なアプリケーション レベルの分析が提供されるため、情報に基づいてインフラストラクチャに関する決定を行うことができます。
LonWorks とは何ですか?またどのように機能しますか?
LonWorks は、制御システムの分散インテリジェンスに対処するために 1990 年代初頭に開発されたピアツーピア ネットワーキング プラットフォームです。の LonWorks プロトコル 中央コントローラーがすべてのトランザクションを仲介する必要がなく、デバイスが直接通信できるようになります。
コアアーキテクチャ
LonWorks ネットワーク アーキテクチャはニューロン チップの概念に基づいて構築されており、各デバイスには処理、通信、および I/O 管理のための組み込みインテリジェンスが含まれています。中央のホスト システムに障害が発生した場合でも、フィールド デバイスはプログラムされたロジックを実行し続け、ピアツーピア通信を行います。プロトコル スタックは ISO/OSI 7 層モデルに従い、ツイストペアの設置に TP/FT-10 を使用し、電力線搬送波、光ファイバー、RF、および IP トンネリングをサポートします。ツイストペアのデータ速度は 78 kbps に達します。
ネットワーク変数と相互運用性
LonWorks プロトコルの特徴は、 ネットワーク変数 (NV) -- センサー、アクチュエーター、コントローラーが情報を交換する方法を定義する標準化されたデータ構造。温度センサーがその読み取り値をネットワーク変数として公開すると、同じチャネル上の準拠コントローラーはカスタム プログラミングなしでその変数にバインドできるため、デバイス レベルでマルチベンダーの相互運用性が実現可能になります。
BACnet: ビルディング オートメーションに関する ASHRAE 標準
BACnet (Building Automation and Control Networks) は、単一ベンダーのエコシステムではなく標準化団体によって管理されるオープンなコンセンサス主導の標準として、1995 年に ASHRAE Standard 135 に基づいて発行されました。
オブジェクト指向データモデル
BACnet は、すべてのデバイス データを、定義されたプロパティを持つオブジェクトとして構造化します。アナログ入力オブジェクトには、現在値、単位、ステータス フラグのプロパティがあります。 BACnet 準拠の管理システムは、事前の設定を行わなくても、準拠したデバイスからデータを検出して読み取ることができます。このモデルは、物理 I/O、スケジューリング、トレンド、アラームをカバーする 60 を超えるオブジェクト タイプを定義します。
物理層のオプション
- BACnet/IP -- 標準のイーサネットと UDP/IP 上で動作する、現代の主流の選択肢
- BACnet MS/TP -- フィールドデバイス用のマスター/スレーブトークンパッシング RS-485 シリアルプロトコル
- BACnet/SC -- TLS 1.3 を介した WebSocket ベースの通信を使用した最新の追加機能
BACnet MS/TP 対 LonWorks の議論は、フィールド バス レベルで最も関連性があり、個々のゾーンにサービスを提供するセンサーとアクチュエータの配線をめぐって両者が競合します。
LonWorks と BACnet: 直接の技術比較
| 属性 | LonWorks | BACnet |
|---|---|---|
| 標準ボディ | ISO/IEC 14908 | アシュレー 135 / ISO 16484-5 |
| ネットワークトポロジー | ピアツーピアのフラット メッシュ | クライアント/サーバーおよびピアツーピア |
| フィールドバス速度 | 78kbps（TP/FT-10） | 9.6～115.2kbps（MS/TP） |
| バックボーンオプション | LonWorks over IP (トンネリング) | BACnet/IP (ネイティブ UDP/IP) |
| データモデル | ネットワーク変数 (SNVT) | オブジェクト/プロパティモデル |
| デバイスの検出 | ネットワーク管理ツールが必要です | Who-Is / I-Am ブロードキャスト |
| セキュリティ | ネットワーク分離に依存する | TLS 1.3 を使用した BACnet/SC |
| 最大ノード数/チャネル | 128(TP/FT-10) | 127 マスター (MS/TP) |
| 配線トポロジー | 無料（バス、スター、ループ、混合） | デイジーチェーンが必要 (MS/TP) |
| 典型的な使用例 | 交通機関、街路照明、公共料金メーター | HVAC、エネルギー管理、CAFM |
物理層と配線: 現場での考慮事項
どちらのプロトコルもフィールド バス レベルでツイストペア配線を使用しますが、内部ではアーキテクチャの違いが現れます。
- フリートポロジー配線 (バス、スター、ループ)
- チャネルごとの合計ワイヤ最大 500 m
- チャネルあたり 128 ノード
- 78 kbps、極性独立
- 予測的 p-persistent CSMA アクセス
- デイジーチェーン/バストポロジーが必要
- 76.8kbpsで最大1,200m
- 127 マスター スレーブ ノード
- 9.6～115.2kbps選択可能
- トークンパッシングアクセス、極性依存
LonWorks TP/FT-10 は、自由なトポロジ配線をサポートしており、電線管ルートがデイジーチェーンをサポートできない改造プロジェクトに役立ちます。 BACnet MS/TP には、適切な終端を備えた真のデイジーチェーンが必要であり、自家配線がより自然な建物では労力が増加します。
サイバーセキュリティ: 成長する差別化要因
運用テクノロジーが IT インフラストラクチャと融合するにつれて、サイバーセキュリティは脚注から主要な選択基準に移行しました。この次元における lon と bacnet の対比は重要です。
LonWorks セキュリティ
従来の LonWorks 導入は、ネットワーク レベルの分離と外部 IP セキュリティ メカニズム (VPN、TLS トンネル) に依存しています。コアの LonWorks プロトコルには、メッセージ レベルの暗号化や暗号化デバイス認証がネイティブに含まれていません。
BACnet セキュア コネクト (BACnet/SC)
ASHRAE の BACnet/SC 補遺は、ブロードキャスト ベースの BACnet/IP を、TLS 1.3 を使用したハブアンドスポーク WebSocket アーキテクチャに置き換えます。次のものが含まれます。
- 相互証明書ベースのデバイス認証
- 転送中の暗号化データ (TLS 1.3)
- ファイアウォールに優しい WebSocket 接続 (受信 UDP ブロードキャストなし)
- プライマリハブとフェイルオーバーハブの冗長性
ネットワーク分離と外部 IP セキュリティ インフラストラクチャに依存します。ネイティブのメッセージレベルの暗号化はありません。
ネイティブプロトコルのセキュリティレベルTLS 1.3 トランスポート、相互証明書認証、ファイアウォール対応、ハブ冗長性。
ネイティブプロトコルのセキュリティレベル各プロトコルが最高のパフォーマンスを発揮する場所
どちらのプロトコルも普遍的に優れているわけではありません。アプリケーションのコンテキスト、レガシー インフラストラクチャ、チームの専門知識、プロジェクトの規模はすべて、どの選択がより良い長期的価値をもたらすかに影響します。
- 交通機関と線路脇の制御 -- ピアツーピアの復元力により、中央管理が不可能な場合でもシステムの稼働を維持します
- 街路照明ネットワーク -- トポロジの自由な配線とノードあたりのコストが低いため、LonWorks は屋外設置に最適な選択肢となっています。
- 改修プロジェクト -- フリー トポロジーにより、ケーブルの再配線が不要になり、すっきりとしたデイジーチェーン レイアウトが実現します。
- マルチベンダーのキャンパス統合 -- ネットワーク変数バインディングにより、カスタム プログラミングなしで直接データ共有が可能
- 新しい商業施設の建設 -- BACnet/IP は IT 用にすでに設置されているイーサネット上で動作するため、別途フィールド バスのコストが不要になります
- 施設管理 -- 自己記述型オブジェクト モデルと BTL 認証により CAFM 統合が簡素化されます。
- 高度なセキュリティ環境 -- BACnet/SC は医療、政府、データセンターのサイバーセキュリティ要件を満たします
- マルチシステム統合 -- リッチ オブジェクト モデルは、HVAC、アクセス制御、火災、エネルギー全体にわたってエレガントに拡張可能
相互運用性の標準と認証
産業用通信プロトコルでは、認証プログラムはマーケティング上の主張ではなく、技術的な証拠です。どちらのプロトコルにも、マルチベンダーの互換性を検証するための正式なプロセスがあります。
- BACnetインターナショナルが運営
- BACnet/IP、MS/TP、BACnet/SCをカバー
- 3,000以上の製品モデルを掲載
- プロファイルベース: B-AAC、B-SA、B-BC など。
- ほとんどの政府仕様書で必須
- ロンマーク・インターナショナルが管理
- TP/FT-10、PL-20、IPチャネルをカバー
- 機能プロファイルベースの認証
- SNVT および SCPT への準拠が必要
- 交通市場と公共事業市場に強い
さまざまなメーカーの LonMark 認定センサーとコントローラーは、カスタム プログラミングなしで互換性のある SNVT 経由でデータを共有します。これは、BACnet の自己記述型オブジェクト モデルとフィールド レベルで同等です。
プロトコル選択フレームワーク
| 決定基準 | 次の場合は LonWorks を選択してください... | BACnet を選択する場合... |
|---|---|---|
| ネットワークトポロジー | 自由な配線ルーティングが必要。スター/ループのレイアウトは避けられません | イーサネット インフラストラクチャはすでに存在します |
| 監視制御 | デバイスはサーバーが利用できなくても自律的に動作する必要があります | 一元管理とトレンド分析が主な要件です |
| サイバーセキュリティ | ネットワークの分離は許容されます。柔軟なITポリシー | 証明書認証と暗号化されたトランスポートが必要です |
| 設置ベース | 既存の LonWorks キャンパスまたは交通機関の設置を拡張する | グリーンフィールドまたは老朽化した監視レイヤーの代替 |
| 統合範囲 | フィールドレベルのピアの相互運用性が主なニーズです | マルチシステム HVAC アクセスの火災エネルギー統合が必要 |
| 市場の軌跡 | 交通機関、公共事業、屋外市場に強い | 成長中。商業ビルや新築で優勢 |
将来の軌跡: プロトコルの進化と産業用 IoT
どちらのプロトコルも最新のプロトコルに適応しています 産業用IoT通信ソリューション 要件は異なりますが、そのパスは大きく異なります。
IT コンバージェンスを目指す BACnet
BACnet/SC は、BACnet の方向性を示す最も明確なシグナルです。ブロードキャスト UDP を認証済み WebSocket 接続に置き換えることにより、このプロトコルは企業 IT ネットワークの第一級市民となり、VPN 回避策なしでファイアウォールを通過し、クラウド プラットフォームと統合します。 ASHRAE は、エッジ分析と REST API 統合のための拡張機能の開発を続けています。 BACnet 上のセマンティック モデリング レイヤーとしての Project Haystack と Brick Schema の出現により、AI 主導の分析と建物の自動最適化が可能になります。
IP時代のLonWorks
LonWorks は、ISO/IEC 14908-4 標準を通じて LonWorks over IP に適合し、LonWorks チャネルが IP バックボーン インフラストラクチャを共有できるようにしています。 LonWorks は、交通機関、街路照明、公共料金メーターなどの従来の拠点において、ピアツーピアの復元力が不可欠な新しい設備を引き続き導入しています。 LonWorks がフィールド デバイス層として機能し、BACnet/IP が監視層として機能するハイブリッド アーキテクチャは、大規模なキャンパスでは一般的です。プロトコル ゲートウェイは、LonWorks ネットワーク変数と BACnet オブジェクトの間で変換を行い、既存の LonWorks インフラストラクチャへの資本投資を維持します。
よくある質問
Q1: LonWorks とは何ですか?また、本質的に BACnet との違いは何ですか?
LonWorks は、ISO/IEC 14908 として標準化されたピアツーピア分散制御ネットワーク プラットフォームです。インテリジェンスはニューロン チップを使用してすべてのノードに分散され、デバイスが中央コントローラーなしで通信できるようになります。 BACnet は、MS/TP と BACnet/IP の両方の物理層をサポートするオブジェクト/プロパティ データ モデルを使用して、ASHRAE 135 に基づいて標準化されています。 LonWorks は、フィールドレベルの分散型自律性を重視しています。 BACnet は、強力な監視統合による標準化されたデータ交換を重視しています。
Q2: LonWorks は現在でも新しい産業用 IoT プロジェクトに関連していますか?
はい、特定のアプリケーション ドメインで可能です。 LonWorks は、ピアツーピアの復元力と自由なトポロジー配線が最も重要となる鉄道および交通機関の線路脇システム、街路照明ネットワーク、公共料金計量アプリケーションにおいて依然として主要なプロトコルです。商業用ビルディングオートメーションでは、新規設置の大部分が BACnet に移行していますが、LonWorks は重要な世界的な設置ベースを維持しており、ゲートウェイを介して維持、拡張、統合され続けています。
Q3: フィールド バス レベルでの BACnet MS/TP と LonWorks の実際的な違いは何ですか?
どちらもツイストペア配線で動作しますが、BACnet MS/TP はトークン パッシング アクセスを備えた RS-485 を使用しており、厳密なデイジーチェーン トポロジと極性が正しい配線が必要です。 LonWorks TP/FT-10 は予測 CSMA アクセスを使用し、バス、スター、ループ セグメントの任意の組み合わせでフリー トポロジ配線をサポートします。 BACnet MS/TP はより長いケーブル配線 (最大 1,200 m) をサポートしますが、LonWorks TP/FT-10 はチャネルあたり 500 m に制限されています。トレードオフは、ケーブル長と配線の柔軟性です。
Q4: LonWorks と BACnet は同じ建物またはキャンパス内で共存できますか?
はい、これは一般的な導入パターンです。プロトコル ゲートウェイは、LonWorks ネットワーク変数と BACnet オブジェクトの間を変換し、既存の LonWorks フィールド デバイスを BACnet 監視システムに統合できるようにします。大規模なキャンパスでは、LonWorks がフィールド デバイス層として機能する一方で、BACnet/IP が監視およびエンタープライズ統合層として機能し、最新の施設管理プラットフォームを有効にしながら、既存の LonWorks インフラストラクチャへの資本投資を維持できます。
Q5: サイバーセキュリティは 2 つのプロトコル間でどのように比較されますか?
BACnet には、TLS 1.3 トランスポート暗号化と証明書ベースの相互認証を提供する BACnet/SC による明らかな利点があります。従来の LonWorks にはネイティブのメッセージ レベルのセキュリティが含まれておらず、ネットワーク分離と外部 IP セキュリティ メカニズムに依存しています。ヘルスケア、政府、金融部門の施設など、正式なサイバーセキュリティ要件を持つプロジェクトの場合、追加のセキュリティ インフラストラクチャを必要としない BACnet/SC がより強力な選択肢となります。
Q6: LonWorks の標準ネットワーク変数タイプ (SNVT) とは何ですか?
SNVT (標準ネットワーク変数タイプ) は、LonWorks 通信で使用するために LonMark International によって定義された事前定義されたデータ構造形式です。各 SNVT は、測定またはコマンドのデータ形式、スケーリング、単位 (たとえば、摂氏での温度やルクスでの照度など) を指定します。互換性のある SNVT を使用するデバイスを結合して、カスタム プログラミングを行わずにデータを交換できるため、フィールド レベルでのマルチベンダーの相互運用性が可能になります。
Q7: 新しいデバイスにとって、より強力なエコシステムを持つプロトコルはどれですか?
BACnet は現在、特に HVAC コントローラー、ルーム オートメーション、エネルギー メーターなど、新しいデバイスの導入に向けて、より広範かつ積極的に成長しているエコシステムを備えています。 BTL データベースには 3,000 を超える製品がリストされており、事実上すべての主要なビル管理ソフトウェア プラットフォームにネイティブの BACnet/IP 接続が含まれています。 LonWorks は交通機関および公益事業アプリケーションにおいて強力なエコシステムを持っていますが、商業ビル カテゴリでの新しいデバイスの導入は BACnet に比べて鈍化しています。
