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49 Intelligent Building & City Information 2007 2 No. 123 1 B A C n e t 标准简介 B A C n e t（A D a t a C o m m u n i c a t i o n P r o t o c o l f o r B u i l d - i n g A u t o m a t i o n a n d C o n t r o l N e t w o r k ） 是一种为楼宇 自动控制网络所制定的数据通信协议， 它由美国冷暖 空调工程师协会组织的标准项目委员会在1 9 9 5 年6 月正式制定，同年1 2 月正式成为美国国家标准，并 得到欧盟标准委员会的承认，成为欧盟标准草案 2 0 0 3 年1 月被I S O 总部宣布其为I S O 的正式标准， 它 是专用于楼宇自控领域的数据通信协议， 其目标是将 不同厂商、 不同功能的产品集成在一个系统中， 并实 现各厂商设备间的互操作 B A C n e t 是一种开放性协议， 采用O S I 模型的分层 体系结构的概念，根据楼宇自控网络结构比较固定、 报文信息短小以及满足系统开放性要求等特点，对 I S O 模型进行了精简， 使B A C n e t 标准的体系结构更加 紧凑、 高效， 它与I S O 的O S I 模型对应关系如表1 所示。

B A C n e t 高层定义了应用层和网络层，低层定义 了五种具体的物理层和相应的数据链路层， 以适应不 同性能／价格比的要求，但是一般来讲只要符合 B A C n e t 标准定义的物理层和数据链路层功能的网络 都可以作为B A C n e t 标准的物理局域网 2 B A C n e t 网络与 I n t e r n e t 互联 智能建筑的发展一直与 I n t e r n e t紧密相关， B A C n e t 网络目前已经得到广泛应用，为了更方便地 实现楼宇自动控制， B A C n e t 网络通过I n t e r n e t 互联成 为了一个必然趋势 目前主要存在着两种互联技术，一种是 B / I P P A D（B A C n e t / I n t e r n e t P r o t o c o l P a c k e t －A s s e m b l e r － D i s a s s e m b l e r ） ，被称作隧道技术，具体方法就是将 B A C n e t 协议包封装在I P 协议包中， 然后在I P 网络中 进行传输 当封装B A C n e t 协议包的I P 协议包到达目 的地址时，将 I P协议包进行拆装，分离出其中的 B A C n e t 协议包。

这种方法如同在I P 网络中开通一条 B A C n e t 协议包从网络的一端传输到另一端的隧道， BACnet/IP 通信协议解析 文 ■ 桂林电子科技大学计算机系 齐 涛 周 萍 表 1 B A C n e t 协议层与 O S I 对应关系 B A C n e t协议的层次 B A C n e t应用层 B A C n e t网络层 对应O S I的层次 应用层 网络层 数据链路层 物理层 I S O 8 8 0 2 - 2 （I E E E 8 0 2 . 2 ） 类型1 M S / T P （主/ 从令牌传递） E I A - 4 8 5 （R S 4 8 5 ） P T P （点到点协议） E I A - 2 3 2 （R S 2 3 2 ） I S O 8 8 0 2 - 3 （I E E E 8 0 2 . 3 ） A R C N E T L o n T a l k 【摘 要】B A C n e t 是开放的楼宇设备自 动控制网络数据通信协议 随着I n t e r n e t 在通信领域的发 展， 控制网络与I n t e r n e t 的互 联已是必然趋势。

本文介绍 了B A C n e t 的一种互联网扩展 协议B A C n e t / I P ， 提出一种网 关模型， 实现I n t e r n e t 上P A D 设 备与B A C n e t / I P 设备的互联 【关键词】B / I P P A D B A C n e t / I P I n t e r n e t 网关 50 智能建筑与城市信息 2 0 0 7 年 第2期 总第1 2 3 期 Building Automation 楼宇自动化 在隧道两端进行协议包封装和拆装的网络设备称为 P A D ，这种方式的缺点主要是缺少灵活性，网络配置 改变时， 所有P A D 的路由信息都必须修改， 而且增加 B A C n e t 设备时比较困难，此外，每个P A D 设备都要 创建和维护一个所有对等P A D 的信息表， 这在增减网 络时会带来很大的工作量 为了改进B / P P A D 的缺点，1 9 9 9 年1 月B A C n e t 标准委员会S S P C 1 3 5 中的I P 工作组制定了性能较好 的B A C n e t / I P 协议作为互联协议。

3 B A C n e t / I P 通信协议 B A C n e t / I P 将I P 网络作为一个 “局域网” 来使用， 直接支持基于I P 协议的B A C n e t 设备， 用I P 帧接收和发 送B A C n e t 报文， 可以在I P 网络上有效地进行B A C n e t 广 播， 并允许在网络的任意位置动态地增加和减少设备 B A C n e t / I P 协议的体系结构如表2 所示， I P 协议 之上使用U D P 协议， U D P 协议层的作用是将来自B V L L 层 （B A C n e t V i r t u a l L i n k L a y e r ， B A C n e t 虚拟链路层） 的数据封装成I P 数据包， 也将收到的I P 数据包拆开， 提取其中的相关数据给B V L L 层 在此处使用U D P 协议， 可以避免重新定义新类型 的I P 协议包， 又可以利用现有的I P 系统建立B A C n e t 网络 如果重新定义一个新类型I P 协议包， 则会因为 I P 路由器不能识别自定义的数据包将其简单丢弃， 而 加入传输层则可以利用端口机制进而扩展。

选用U D P 而不是T C P 协议，主要因为T C P 协议不能实现“一对 多” 的广播， 而且B A C n e t 的应用层提供了可靠传输机 制并提供了报文分段功能，这些都同T C P 协议类似 如果在B A C n e t / I P 中使用T C P 协议， 就在同一体系结 构中同时存在两套互相独立的确认机制， 这还会使得 整个B A C n e t / I P 网络由于传输开销过大而效率降低 位于B A C n e t 网络层与I P 层之间的是一个新定义 的微协议层，该微协议层简称为B V L L ，其作用是提 供在B A C n e t 网络层与通信协议U D P 之间的接口机制， 在N P C I （网络层控制信息） 和B A C n e t / I P 报文 （I P 报 头＋U D P 报头）增加了B A C n e t 虚拟链接控制信息 B V L C I 报文， 进行B A C n e t 广播管理， 以及提供向其他 通信协议扩展的扩展机制 3 . 1 B A C n e t 虚拟链路层（B V L L ）协议 大多数I P 网络通常不支持或者禁止广播， 要通过 I P 网络来实现B A C n e t 的各种功能， 需要定义一个新的 协议层， B V L L 在B A C n e t 网络层与通信协议之间提供了 一个接口， 在I P 协议之上提供一个B A C n e t 网络层视图， 这包括B V L L 协议数据格式与协议规程两个内容。

协议 数据格式说明了B V L L 报文的基本组成和功能， 而后者 说明了协议功能操作的过程 B V L L 定义了1 2 种类型的 协议报文， 报文格式如图1 所示, 报文头部包含T y p e 、 F u n c t i o n 和L e n g t h 3 个域， 长度为4 个字节 T y p e（类型） 域说明低层通信协议以及其对应微 协议的类型 在B A C n e t / I P 体系结构中， 值为X‘8 1 ’ ， 表示低层通信协议为I P 协议 （I P v 4 ） ， 该域提供了— 种扩展低层通信协议的机制 F u n c t i o n（功能） 域表示该协议报文的协议功能 该域为1 个字节，定义了1 2 种协议功能，用于对信 息传输的管理 L e n g t h （长度） 表示协议报文的总长度， 其值为 报文头部（4 字节）和报文用户数据长度之和 B V L L 是—个非常简洁的微型协议层，作用非常 巨大，一是对B A C n e t 广播进行统一管理，二是提供 在I P 网络上动态增加或减少B A C n e t 设备的功能， 三 是提供B A C n e t 通信系统的扩展机制，允许向其他通 信协议扩展。

在B A C n e t / I P 网络中，B B M D 设备是实现B V L L 协 议的关键设备， B A C n e t / I P 网络的每个I P 子网只允许 有一个B B M D 设备， 用于注册外部B A C n e t 设备， 进行 B A C n e t 广播 任意外部设备如果要参与广播活动， 需 要向B A C n e t / I P 网络中的 B B M D 设备进行注册，在 B B M D 设备建立相应的F D T（F o r e i g n D e v i c e T a b l e ） 记 B V L L U D P I P 表2 B A C n e t / I P 协议的体系结构 B A C n e t应用层 B A C n e t网络层 I S O 8 8 0 2 - 2 （I E E E 8 0 2 . 2 ） 类型1 M S / T P （主/ 从令牌传递） E I A - 4 8 5 （R S 4 8 5 ） P T P （点到点协议） E I A - 2 3 2 （R S 2 3 2 ） I S O 8 8 0 2 - 3 （I E E E 8 0 2 . 3 ） A R C N E T L o n T a l k 图 1 B V L L 协议报文结构图格式 L L 图 1 字节1 字节2 字节可变字节 T y p e （类型）F u n c t i o n（功能） L e n g t h （总长度） U s e r D a t a（用户数据） B V L L报文头部 51 Intelligent Building & City Information 2007 2 No. 123 录项。

B B M D 通过外部设备表F D T 实现外部设备的广 播, 使用广播路由表B D T（B r o a d c a s t D i s t r i b u t i o n T a b l e ） 管理B A C n e t / I P 广播 3 . 2 B A C n e t / I P 协议报文格式 B A C n e t / I P 协议报文格式如表3 所示，M A C 地址 大小为6 字节， 由网络接口硬件决定， 它取决于网络 所使用的硬件 I P 域包括2 0 字节长度的标准I P 数据 报文的头部固定部分 U D P 域包括8 个字节长度的标准U D P 数据报文的 头部，包含有各2 字节长度的源和目的U D P 端口号， 在 B A C n e t / I P 中U D P 端口的缺省值是X ‘B A C 0 ’ ，用 户也可以对其进行重新定义。