BACnet 互联网是由两个或者多个BACnet 网络所组成的网络。BACnet 标准最初只是作为一个楼宇范围的自动控制网络通信协议而制定的标准。随着信息社会的发展,已经有越来越多的要求需要将BACnet 系统跨越园区、城市、地区、国家和洲而连接起来。最合适的实现方法就是使用现有的IP 协议和广域网将BACnet 系统连接。但是,BACnet 设备和IP 设备使用的是不同的协议、不同的语言,不能将这些设备简单地放置于一个网络中就能使它们在一起工作。
为了使网络中的设备能够通信,网络设备必须使用共同的语言,称之为协议。对于BACnet 设备,协议就是BACnet 协议。对于IP 网络设备,协议就是TCP/IP 互联网协议。协议定义了设备之间交换的报文分组的格式、传输帧的格式,以及包含有目标地址和协议类型的封装格式。将多个网络连接起来就组成互联网(Internetwork),连接互联网中的网络的设备称为路由器,路由器要与两个以上的网络连接。路由器在接收到一个报文时,需要确定是否要将这个报文转发到另一个网络中,因此它必须能够理解帧的协议。
BACnet 路由器必须理解BACnet 帧,IP 路由器必须理解IP 帧。仅仅由只能够理解BACnet 帧的路由器连接的BACnet 互联网称之为直接连接的互联网,由IP 路由器将多个直接连接的互联网互联,组成“超级”互联网。
要将BACnet 网络通过IP 广域网互联起来,首先遇到的问题是IP 路由器不能识别BACnet 帧。解决这个问题的方法是使用一个也能够理解IP 协议的特别BACnet 设备,这个设备能够将BACnet 报文封装到一个IP 帧中,从而使得IP路由器能够识别该帧,并且通过IP 互联网进行转发。在目标节点,有另一个这样的设备用来从IP 帧中拆装出BACnet 报文,并且进行处理。
BACnet 标准目前使用两种技术来实现IP 互联BACnet 网络。第一种技术称之为“隧道”技术,其设备称之为BACnet/IP 分组封装拆装设备,简称PAD,其作用像一个路由器,将BACnet 报文通过IP 互联网传送。第二种技术称之为BACnet/IP 网络技术,设备称之为BACnet/IP 设备,其作用就是直接将BACnet报文封装进IP 帧中进行传输。
1. MS/TP 网络
图4-28 所示为典型的单网段MS/TP 网络架构,BACnet MS/TP 协议是一个对等、多主数据总线协议,通过在设备(Master)间传递令牌,共享数据带宽,持有令牌的设备被授权在据总线上发起通信。BACnet MS/TP 是所有BACnet 实现中比较便宜的方式。它使用EIA 485 作为物理网络,波特率范围限于9.6K~76.8 Kb/s。
图4-28 单网段BACnet MS/TP 网络架构
2. BACnet/Ethernet
Ethernet 是全球知名的协议(IEEE 802.3),也是当今IP 网络的先驱。它作为技术遗产,仍然很容易实现,且过去几年,其成本已经下降很多;BACnet over Ethernet 同样采用BACnet/IP 所用的以太网络,不同之处在于Ethernet 使用MAC 地址作为网络地址(而BACnet/IP 使用IP 地址作为网络地址),它可在10 Mb/s,100 Mb/s 或1 Gb/s 速度下运行。最大的缺点是不能通过IP 路由器在不同的子网间通信,因为通常IP 路由器使用的不是MAC 地址,而是IP 地址。当设备不具备IP 能力的时候,使用BACnet Ethernet,如今这种情况已经非常罕见。
3. BACnet/IP(www.xing528.com)
不同于BACnet 以太网设备,BACnet/IP 设备知道如何使用IP 地址。一个BACnet/IP 设备知道如何在IP 网络上发送信息给另一个BACnet/IP 设备。设备到设备的信息,例如,ReadProperty 称作“单播”消息,像Who-Is 这样的服务,要发送给网上所有的设备,则是“广播”消息。如图4-29 所示,该网络采用了BACnet/IP 设备、BBMD(BACnet 广播管理设备)和Router 路由器设备将多网段MS/TP 网路互联。
图4-29 多网段MS/TP 网络架构
当使用IP 路由器的时候,广播消息(用于BACnet 确认服务)通常不能由标准的IP 路由器播送;这时就需要隧道路由器;BBMDs(BACnet 广播管理设备)就是基于这个目的开发的;它使用一个BDT(广播分配表)来识别对等的BBMDs,并由特定的BVLL(BACnet 虚拟链接层)消息来指示,将封装的消息广播给远程IP 子网上所有的BACnet 设备。
在图4-30 中,设备5 想要发现BACnet 网络,并发出一个Who-Is 请求(细实线箭头)。这个请求被广播在子网2 上,但它会被路由器阻止,不会在子网2上传播。子网1 上的BBMD 发送一个单播消息给BDT 列表中的其他BBMD(虚线箭头);子网2 上的BBMD 接收到消息在子网2 上转发广播(点画线箭头)。
图4-30 多网段MS/TP 网络广播转发示意图
在图4-31 中,使用类似于BBMDs 和BDT 的概念,BACnet 外部设备可注册在FDT(外部设备列表)中;当一个广播消息发送到IP 子网1,且子网3 上没有BBMDs,控制器就将此消息作为单播,转发给FDT 中所有的设备。
图4-31 外部设备接收多网段MS/TP 网络广播示意图
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