CEBus应用层定义网络设备通信

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：CEBus在应用层定义了一种“公共应用语言”来实现网络设备的通信。CAL是CEBus专为设备之间相互通信而设计的面向对象的CAL，一个设备就是一个对象。使用电力线做CEBus网络的传输介质时，要考虑以上诸种干扰对网络数据流的干扰和影响。

1.CEBus对应的标准

CEBus（消费电子总线），标准是美国电子工业协会（EIA）的开放标准（EIA-600）。CEBus描述了家庭电子产品之间的通信方法，通过CEBus可实现家庭网络的组网，该标准采用了简化的OSI参考模型：分为物理层、数据链路层、网络层和应用层。

CEBus的物理层使用了5种不同的传输介质：电力线、双绞线、同轴电缆、射频广播和红外线。CEBus网络是一个完全面向报文分组的对等网络，使用载波侦听多路访问／冲突检测（CS-MA／CDCR）。CEBus的数据传输速率为10kbit／s，一个CEBus信息由报头和数据包组成，报头是CSMA／CDCR协议的一部分，发送方用侦听传输介质中是否有其他发送方占用信道，以获取对传输通道的控制权。

人们知道，低压电力线是家庭中分布广泛的有线物理线缆，几乎所有家用电子设备都挂在220V的电力线上，如果用低压电力线来实现家庭网络中许多设备的控制，不需要重新布线就可以实现。CEBus在应用层定义了一种“公共应用语言”来实现网络设备的通信。

2.CEBus协议模型

CEBus是参考了ISO的OSI七层参考模型设计的，采用了其中的四层级结构，如图1-23所示。

（1）物理层

物理层又分为SE子层和MDP子层。SE子层的作用是在发送和接收的过程中进行编码和解码，MDP子层作为与物理介质的硬件接口，完成数据信息的发送和接收。

CEBus是一个开放系统，它的物理层定义了在几乎所有传输介质中信号的传输标准（如电力线、双绞线、同轴电缆线、光纤、红外线和无线电等），并要求控制信号在所有的介质中都要以相同的传输速度（10kbit／s）传送。

图1-23 CEBus协议模型

（2）数据链路层

数据链路层可以分为逻辑链路控制（LLC）和媒体访问控制（MAC）子层。在发送数据时，MAC子层将来自LLC子层的链路层协议数据单元（LPDU）包打成MAC层协议数据单元（MP-DU）包，再发送给物理层的SE子层，MPDU包就是CEBus网络传输的数据帧结构。在接收数据时，MAC子层将来自SE子层的MPDU包进行解包，得到LPDU包，发送给LLC子层。LLC子层是个空壳，只转发命令，不承担其他工作。数据链路层保证正确收发数据帧，发送的数据帧分为响应和无响应带地址和不带地址广播和非广播的。此外，数据帧有高、正常、低3个优先级，可以满足不同种类数据传输对实时性的要求。

（3）网络层

网络层的主要功能是为了连接不同的物理媒体，例如连接在双绞线和电力线上的设备之间要传递信息，就必须通过网络层来转发。网络层负责路由、确定网络、流量控制等。

（4）应用层

应用层包括了3个子层：消息传递子层（Message Transfer Layer），可传递四种类型的消息；CAL（Common Application Language，公共应用语言）子层，解释执行CAL；用户子层，根据CAL执行的结果来控制设备的运行。应用层通过CAL和应用程序连接。CAL是CEBus专为设备之间相互通信而设计的面向对象的CAL，一个设备就是一个对象。网络资源的分配和控制也通过CAL来完成。

3.低压电力线信道状况

由于220V的电力线广泛存在于家庭和楼宇中，使用这种低压电力线作为一种总线网络实现对许多对象的监控是很便利的。但由于电力线与双绞线等专用网络介质不同，用电力线实现数据通信必须考虑其特殊性，表现为干扰的复杂性、信道的时变性。

电力线受到的干扰有人为干扰和非人为干扰，如雷电干扰将导致电力线数据通信的瞬间失序和错乱，但可以通过数据自动重发机制和纠错机制来进行数据流纠错；连接在电力线上的用电设备在工作中也会对正在传输数据的电力线构成更为频繁的严重干扰。

一般情况下，家用电子设备中含有开关元件对交流电波形进行斩波的电子线路，家庭中的空调器、电风扇等设备的运行会产生大量的谐波，这些谐波的频谱覆盖的频段宽，可能部分覆盖信号频谱，造成信噪比的降低，导致误码率的增加。

使用电力线做CEBus网络的传输介质时，要考虑以上诸种干扰对网络数据流的干扰和影响。

CEBus应用层定义网络设备通信

相关推荐