BACnet通讯协议(一)

BACnet协议(A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks)，是由美国采暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）制定的一个楼宇自动控制技术标准文件，BACnet协议最根本的目的是提供一种楼宇自动控制系统实现互操作的方法。

一、BACnet协议栈

BACnet协议是根据开放系统互联模型（OSI）（ISO7498）而提出的。开放系统互联模型采用分层结构，具有7层，解决了异构网络的互联通信。在楼宇自控领域，我们只需要一些特定的功能，因此BACnet协议具有四层结构。

BACnet协议具有四层结构，分别为：物理层，数据链路层，网络层，应用层。BACnet协议与标准OSI模型的各层对应关系如下：

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BACnet协议四层结构的每层功能如下：

BACnet物理层：物理层提供了连接设备和传输数据的比特流的方式。物理层对于通讯协议来说是必不可少的。它是上层所有数据封装后产生可传输信号的层。是信号具体的产生层。
BACnet数据链路层：负责将数据组织成帧（frame）或者分组(packet)，管理通信介质的访问、寻址，以及完成一些差错校正和流量控制的任务，这些都是BACnet所需要的，因此数据链路层是必不可少的。
**BACnet网络层：**在一个或多个网络中进行报文的路由、全局地址解析为局部地址、协调异构网络、流量控制、序列控制、差错控制以及信道复用。
**BACnet应用层：**应用层为应用程序提供API接口，也就是提供通信服务。BACnet应用层还包括了OSI模型里表示层、会话层和传输层中BACnet所需要的功能。BACnet协议只需要上面三层中的很少一部分功能，因此为了减少成本，将这些功能放在应用层。

二、BACnet网络示意图

在这里插入图片描述

其中可以看到一个BACnet网络的示意图，有一些基本的概念：

BACnet设备：任何可以使用BACnet协议进行通信的真实或者虚拟的设备叫BACnet设备。
物理网段：BACnet设备与物理介质相连，物理介质称为物理网段。
网段：一个或多个物理网段通过中继器在物理层相连，形成一个BACnet网段
中继器（Repeater）：工作在物理层，用于连接物理网段。因此中继器工作在物理层。
网桥（Bridge）：网桥用于连接两个局域网络，从而扩大局域网络的规模。由网桥连接起来的具有相同网络地址的网段集合称为网络。网桥是用于连接两个网络的，而现在普遍使用的交换机，是用于连接多个网络进行数据交换的，相当于一个扩展的网桥。网桥工作在数据链路层。
路由器(Router)：网桥连接起来相同地址的网段形成网络后，路由器负责将网络连接起来。路由器的特色是可以连接两个异构网络。例如有些路由器可以实现BACnet网络和TCP/IP网络的互联。路由器工作在网络层。
网关（Gateway）:用于连接BACnet网络与非BACnet网络，网关工作在传输层以上。

其中几个主要设备工作的层如下：
在这里插入图片描述

三、BACnet中的服务

有证实（confirmed）服务：用CONF_SERV标记，表示客户方通过具体的服务请求实例向服务器方请求服务，服务器方通过响应请求来为客户方提供服务。存在客户/服务器模型、区分“请求方BACnet用户”和“响应方BACnet用户”等。
无证实（unconfirmed）服务：用UNCONF_SERV标记，只有“发送方BACnet用户”和“接收方BACnet用户”的概念，不存在客户/服务器模型，只有发送方和接收方，而不是请求-响应对。
分段确认（segment acknowledge）服务：用SEGMENT_ACK标记，为了实现长报文（长度大于通信网络、收/发设备所支持的长度）的传输，BACnet采取了应用层报文分段的机制来对报文进行分段。在BACnet中只有有证实请求（Confirmed-Request）和复杂确认（Complex-ACK）报文可能需要分段，因此分段还是BACnet的一个可选特性。
差错（ERROR）服务，拒绝（REJECT）服务，中止（ABORT）服务。