BACnet网络讲义(DOC)(2)

协议中，通过定义了一个包含必要的寻径和控制信息的网络层头部，来完成这种简化了的网络层功能。

传输层主要是负责提供可靠的端到端的报文传输、报文分段、序列控制、流量控制，以及差错校正。传输层的许多功能与数据链路层相似，只是在作用范围上有所不同。传输层提供的是端到端的服务，而数据链路层则提供的是单一网络上点到点的服务。由于BACnet支持多种网络的配置，因此协议必须提供传输层端到端的服务。在BACnet网络中要提供三个方面的传输层的功能，第一是可靠的端到端传输和差错校正功能，第二是报文分段和端到端的流量控制，第三是实现报文的正确重组，序列控制。由于BACnet是建立在无连接的通信模型基础上的，因此所需的服务大大减少，并且可以被高层来实现，所以，传输层的这些功能可以通过BACnet应用层来实现，这样，在BACnet协议体系中不单独设置传输层，相应的功能放在应用层中完成，从而节省了通信开销。

会话层的功能是在通信双方之间建立和管理长时间对话。包括建立同步标志点，用来在出错时回复到前一个标志点，以避免对话重新开始。但在一个BACnet网络中，绝大部分的通信都是很简短的，比如读写一个或一些值，通知某个设备某个警报或事件，或者更改某个设定值。当然长时间的信息交换偶然也会发生的，比如上载或下载某个设备。由于绝大部分事务处理都是简短的，会话层的服务极少用到，再考虑到带来的开销，因此BACnet标准中不包括这层。

表示层为通信双方提供了屏蔽下层传送语法的服务。这种传送语法是用来将应用层中抽象的用户数据表示，变成适合下层传输的字节序列。但当只存在一种传送语法时，表示层的功能便减少到对应用程序的数据进行编码。由于在BACnet在应用层中定义了一个固定的编码方案，因此一个独立的表示层也变得不再需要。

协议的应用层为应用程序提供了完成各自功能所需的通信服务。在此基础上，应用程序可以监控HVAC&R和其它楼宇自控系统。显然应用层是本协议所必需的。 从以上讨论中，可以得到以下几点：

1． 实现一个完全的OSI七层体系结构需要大量的资源和开销，因此它对于目前的楼宇自控系统是不适用的。

2． 根据OSI模型，采用现有的计算机网络技术将会带来以下好处：节约成本，便于与其它计算机网络系统集成。

3． 根据楼宇自控系统的环境及要求，可以通过去除OSI某些层的功能来简化OSI模型。

4． 由物理层、数据链路层、网络层和应用层组成的一个简化体系结构，是当今楼宇自控系统的最佳解决方案。

§1.3 BAC网络的拓扑结构

为了应用的灵活性，BACnet并没有严格规定网络的拓扑结构。BACnet设备可以通过专线或拨号异步串行线，与四种局域网之一进行物理相连。而这些网络可以通过BACnet路由器或一对半路由器进一步互联。

在BACnet网络中，定义了如下这样一些拓扑结构：

1. 物理网段（Physical Segment）：直接连接一些BACnet设备的一段物理介质。 2. 网段（Segment）：多个物理网段通过?中继器?在物理层连接，所形成的网络段。 3. 网络(Network)：多个BACnet网段通过?网桥?互连而成，每个BACnet网络都形成一个单一的MAC地址域。这些在物理层和数据链路层上连接各个网段的设备，可以利用MAC地址实现报文的过滤。

4. 网际网（Internetwork）：将使用不同LAN技术的多个网络，用BACnet?路由器?互联起来，便形成了一个BACnet?网际网?。在一个BACnet网际网中，任意两个节点之间恰好存在着一条报文通路。这些概念如图1-3所示。

§1.4 BACnet的协议栈和数据流

在BACnet中，两个对等应用进程间的信息交换，依然按照OSI技术报告中关于ISO的服务惯例（ISO TR 8509），被表示成抽象的服务原语的交换。BACnet定义了四种服务原语：请求、指示、响应和证实原语，用来传递某些特定的服务参数。而包含这些原语的信息，又是由BACnet标准中定义的各种协议数据单元（PDU：Protocol Data Unit）来传递的。 当应用程序需要同远地的应用进程通讯时，它通过调用API访问本地的BACnet用户单元（应用层中为用户应用程序提供服务的访问点）。API的某些参数，如接收服务请求的设备的标志号（或地址）、协议控制信息等，将直接下传到网络层或数据链路层。而其余参数将组成一个应用层服务原语，通过BACnet的用户单元传到BACnet的应用服务单元（应用层中利用下层服务完成应用层服务的部分）。 从概念上来讲，由应用层服务原语产生的应用层协议数据单元（APDU），构成了网络层服务原语的数据部分，并通过网络层服务访问点下传到网络层。同样，这个请求将进一步下传到本地设备协议栈的以下各层。整个过程如图1-4所示（见下

一页）。 于是，报文就这样被传送到远地的设备，并在远地设备协议栈中逐级上传，最后指示原语看起来似乎是直接从远地的BACnet应用服务单元上传到远地的BACnet用户单元。任何从远地设备发回的响应，也是以该方式回传给请求设备的。

BACnet协议采用的分层思想，来源与一个简单的科学原理——分层原理（Layering Principle）。即?在目标计算机上的第N层软件必须恰好接收由在发送计算机上的第N层软件所发送的数据?。换句话说，在数据发送前，协议进行的任何转换在接收时必须被完全地逆转换。如果在发送计算机上的一个特定层将一个头部放入帧中，在接收计算机的相应层必须除去该头部。分层思想简化了协议的设计和测试，避免了一层协议软件引入其它层可见的改变。这样，每一层的发送和接收软件可独立于其它层进行设计、实现、测试。

第2章 BACnet应用层规范

本章介绍BACnet的应用层规范的原理和运行机制，概要介绍BACnet应用层的模型、主要的服务原语以及应用层报文的结构，并讨论BACnet各种报文的传输过程以及与报文传输相关的其它问题。

§2.1 BACnet协议的应用层规范

BACnet网络的应用层协议要解决三个问题，向应用程序提供通信服务的规范，与下层协议进行信息交换的规范，和与对等的远程应用层实体交互的规范。首先对一些相关的概念进行说明。

应用进程是指，为了实现某个特定的应用（例如，节点设备向一个远端的温度传感器设备请求当前温度值）所需要的进行信息处理的一组方法。一般来说，这是一组计算机软件。

应用进程分为两部分，一部分专门进行信息处理，不涉及通信功能，这部分称为应用程序。另一部分处理BACnet通信事务，称为应用实体。应用程序与应用实体之间通过应用编程接口(API)进行交互。BACnet应用层协议只对应用实体进行规范，不涉及应用程序和应用编程接口。但在具体实现过程中，应用编程接口一定是某个函数、过程或子程序的调用。

图2-1示出了这些概念，图中阴影部分是应用进程位于BACnet应用层中的部分。