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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体系结构只包括物理层、数据链路层、网络层和应用层的原因。 BACnet完成其固有的操作到底需要哪些层次呢？仔细分析BACnet网络的特征后，可以得到以下两点： 首先，BACnet是一种局域网。即使在某些应用中，楼宇里设备间的远距离通信必不可少时，BACnet仍然是一种局域网。因为这种远距离的通信功能，由电信网来实现。通信中要完成的路由、中继、可靠的传输等问题都由电信网来处理，电信网可看成是BACnet外部的部分。 其次，BACnet设备是静态的（static），即在空间上，它们不会经常被移来移去。在要完成的功能上，从某种意义上说也是不变的，即不会今天生产的设备的功能是这样，明天就完全不同了。 在充分了解BACnet网络的特征后，就可讨论OSI模型的各层在BACnet网络中的适用性了。 物理层提供了连接设备和传输数据载波信号的方式，显然在BACnet协议中，物理层是必不可少的