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BACnet协议的体系结构.doc

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BACnet 协议的体系结构国际标准化组织在制定计算机网络通讯协议标准时定义了一个模型,称为开放系统互联参考模型(OSI) (ISO 7498) 。模型的目的是解决计算机与计算机之间普遍的通信问题。在这个模型中,将计算机通信这样一个复杂的问题分解成 7 个小的、容易解决的子问题,每个子问题只与某些通信功能相关,并且把这些子问题称为协议体系结构的一层,整个模型是一个七层的体系结构。在图 4-1 中给出这七层的体系结构图。对于某个层次来说,它使用下面各层所提供的服务,同时也向它上面的各层提供服务。每一层可以想像成一个黑盒,黑盒的上面和下面都具有经过认真定义的接口。一个应用程序通过与 OSI 应用层的相连,实现与另一个远程应用程序的通信。对于这种发生在两个应用程序之间的通信,看起来两个程序似乎是通过各自的应用层接口直接相连。各层之间仅仅需要了解其他层的很少的情况。通过类似的方式,协议的每一层利用下面各层的服务来提供通信服务,与另一个系统的同等层建立起一个虚的对等层通信。而真正的通信只发生在物理层。OSI 模型以高度概括的观点来分析计算机与计算机的通信,用来解决在全世界范围内的、巨大而复杂的计算机网络的通信问题。在这种情况下,互相通信的单个计算机之间可能相距很远,因此报文要通过一系列中间点才能到达。而这些中间点相应地可能需要实现路由选择功能、某种解析功能,以及复杂的同步和差错恢复功能。实现 OSI 模型协议所需的费用较高,在绝大部分楼宇自动控制系统中,并不需要实现OSI 模型的所有内容。不过只从 OSI 的功能性方面来考虑,经过简化,OSI 模型仍然是楼宇自动控制协议的一个很好的参考。如果只选择 OSI 模型中需要的层次,形成一个简化的模型,作为楼宇自动控制系统的协议体系结构,就可以减少报文的长度,降低通信处理的开销,并且也满足楼宇自动控制系统的需要。这个简化的体系结构降低了楼宇自动控制工应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层用户 1应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层用户 2管理与用户应用程序的实际接口编码、加/解密、信息转换会话管理、传输同步可靠的端到端报文传输、报文分段建立点到点通路、路由选择数据分组、通信介质访问的管理在物理介质上传输比特流两个节点间的物理介质图 4-1 开放系统互联基本参考模型业的生产成本,同时处理器的大批量生产、局域网技术的发展,也为过程控制和办公自动化工业的发展起到了推动作用。另一方面,可以充分利用现有的、易用的、应用广泛的局域网技术,如以太网、ARCNET 和 LonTalk。这样不但可以降低成本,而且也有利于提高性能,为系统集成开辟新的途径。4.1 BACnet 简化的体系结构BACnet 建立在包含四个层次的简化分层体系结构上,这四层相当于 OSI 模型中的物理层、数据链路层、网络层和应用层,如图 4-2 所示。BACnet 标准定义了自己的应用层和简单的网络层,对于其数据链路层和物理层,提供了以下五种选择方案。第一种选择是 ISO 8802-2 类型 1 定义的逻辑链路控制(LLC)协议,加上 ISO 8802-3介质访问控制(MAC)协议和物理层协议。ISO 8802-2 类型 1 提供了无连接(Connectionless)不确认(Unacknowledged)的服务,ISO 8802-3 则是著名的以太网协议的国际标准。第二种选择是 ISO 8802-2 类型 1 定义的逻辑链路控制协议,加上ARCNET(ATA/ANSI 878.1) 。第三种选择是主从/令牌传递( MS/TP)协议加上 EIA-485 协议。MS/TP 协议是专门针对楼宇自动控制设备设计的,同 ISO 8802-2 类型 1 一样,它通过控制 EIA-485 的物理层,向网络层提供接口。第四种选择是点对点(PTP)协议加上 EIA-232 协议,为拨号串行异步通信提供了通信机制。第五种选择是 LonTalk 协议。这些选择都支持主/从 MAC、确定性令牌传递 MAC、高速争用 MAC 以及拨号访问。拓扑结构上,支持星型和总线型拓扑。物理介质上,支持双绞线、同轴电缆、光缆。这五种选项将在 7 节到 11 节中深入论述。简化的四层 BACnet 体系结构,是在仔细考虑了 BACnet 网络的独特特征和要求,以及尽可能少的协议开销原则后得出的。在下面的分析里,将讨论 BACnet 体系结构只包括BACnet 网络层ISO 8802-3(IEEE 802.3)ARCNETMS/TP(主从 /令牌传递)PTP(点到点协议)EIA-485 (RS485)EIA-232(RS232)ISO 8802-2(IEEE 802.2)类型 1LonTalkBACnet 应用层BACnet 的协议层次应用层网络层数据链路层物理
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