智能建筑中BACnet MSTP控制模块研究与实现 - 图文(5)

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 网络互连能力和性价比，使得BACnet应用空间更为广泛。

2.1.1 BACnet体系结构

BACnet是基于开放系统互连（OSI）参考模型的。BACnet网络层和对应的OSI层如图2-1所示。表示层、会话层和传输层的功能是集成到BACnet应用层。

BACnetBACnet应用层（APDU）BACnet网络层（NPDU）ISO 8802-2EthernetARCNETMS/TPEIA-485PTPEIA-232BLVCUDP/IPLonTalkOSI应用层网络层数据链路层物理层 图2-1 BACnet简化的体系结构

BACnet选择简化的四层体系结构是为了减少协议开销和用于数据传输的软件和硬件需要[45]。目的是为了确保内BACnet设备能够低成本开发和生产，BACnet设备可以使用廉价微控制器，与目前的计算机相比，需要更少的计算能力和存储空间。此外，BACnet设备没有硬件驱动器和通风设备，这就使得BACnet设备具有更长的使用寿命而且功耗小[46]。

楼宇自控网络主要是由外部（互联网）接口的局域网。而且楼宇自控设备都是静态的，总是执行相同的功能。

物理层提供了连接BAC设备和传送承载数据的电信号的方式。数据链路层把数据组织成帧或分组、寻址、管理通信介质的访问，以及完成流量控制和一些错误校验。这些都是BACnet系统所需要的功能。

在单个网络中，大多数网络层的功能是没必要的或与数据链路层功能重复。然而，对于有些BACnet系统，网络层是必须的。例如，当两个或更多使用不同数据链路层的子网络通过一个路由器连接时，有必要对本地和全局地址进行区分，把消息路由到合适的网络。BACnet设计为任何设备只能通过一条逻辑通道连接，这样简化了整个路由过程（相对于互联网）。互联网有更多带有不同通道的网络拓扑结构，与BACnet相比，互联网需要更复杂的路由算法来将报文通过不同的通道路由到世界各地的接收方。

传输层的大多数功能和数据链路层类似，如数据分段和流量控制，但范围不一样。数据链路层针对单个网络中两个设备之间点到点的连接，而传输层处理多个网络之间端到端的连接。传输层的功能由BACnet应用层提供。

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 BAC网络中大多数通信都非常简单，因此不需要中断或重启机制。此外，信息的格式不需要改变，数据也不需要压缩，这就意味着BAC网络不需要单独的会话层和表示层。

综上所述，由物理层、数据链路层、网络层和应用层组成的四层简化体系结构是为楼宇自动控制系统的最佳解决方法，可以使得BACnet的软、硬件装置实现简单、成本低廉。

在BACnet中，各层把数据封装起来以创建一个消息（数据帧），如图2-2所示。

AH: 应用层头部DH: 网络层头部DLH：数据链路层头部DLT：数据链路层尾部NH数据单元NPDU 网络层AH数据APDU 应用层DLH数据单元DLT数据链路层位序列物理层

图2-2 BACnet数据的封装

一个应用层头部添加到应用层数据（请求操作对象）中形成一个应用层协议数据单元（APDU）。然后，APDU送往网络层又依次地添加了一个包含全局网络地址的网络层头部。网络层协议数据单元（NPDU）继续送往数据链路层，添加一个包含本地网络地址的数据链路层头部（DLH）。最后，物理层通过传输介质发送数据。在接收方，封装过程相反。 2.1.1.1 应用层

应用层处理和控制、监视、请求和报警等有关的信息的传输。信息是以在应用层协议数据单元的数据部分编码的命定队列形式传输，如图2-3所示。

头部数据应用层协议数据单元（APDU）传输信息，如请求或确认BACnet命令，如操作或请求对象

图2-3 APDU数据编码

BACnet应用层还执行通常和OSI传输层相关的任务。APDU头部包含

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