3.3 BACnet网络中的一些基本组件

3.3.1 BACnet网络中的物理网段、网段和网桥

在解释BACnet网络中的物理网段、网段之前，首先介绍BACnet设备的概念。任何一种支持用BACnet协议进行数字通信的真实或者虚拟的设备就叫BACnet设备。在一个应用进程中由BACnet用户元素所表示的那个部分则是BACnet用户。每个BACnet设备与物理介质相连，物理介质称之为物理网段，或者讲由BACnet节点直接相连的单一连续传输介质就是物理网段。一个或多个物理网段通过中继器在物理层连接，便形成了一个BACnet网段。

中继器是接收、放大整形和转发装置，从一个网络物理电缆里接收信号，将接收到的信号放大整形再转发到下一个网络物理电缆。而网桥则是智能化的中继器。

网桥主要用来连接局域网从而扩大局域网的规模。每个网桥连接两个网段，并能将一个网段中传输的数据帧转发到另一个网段。网桥以混合模式侦听每个网段，这样可以保证网桥能收到每个穿越网段的帧。然后网桥发送帧副本到另外一个网段上。网桥检查所收到的每个帧的帧头中的物理地址。网桥用源地址来判断计算机连到哪个网段上，并用目标地址来判断是否要转发该帧。由于网桥在不需要时就不转发帧，所有桥接网允许各自网段中的计算机间的通信同时进行。因此，桥接局域网的性能要优于简单的共享型局域网。

网桥工作在数据链路层的MAC子层，其基本功能是在不同局域网段之间转发帧。网桥从端口接收该接口所连接网段上的所有数据帧，每收到一个帧，就存在缓存区并进行差错校验；如果该帧没有出现传输错误而且目的站属于其他网段，则根据目的地址通过查找存有端口—MAC地址映射的桥接表，找到对应的转发端口，将它从该端口上转发出去，否则丢弃该帧。如果数据帧的源站和目的站在同一个网段内，网桥不进行转发。

3.3.2 节点、半路由器和路由器

与通信传输介质相连的可寻址的设备就是网络节点，具体讲，是指网络中的一台电脑或其他设备与一个有独立地址和具有传送或接收数据功能的网络设备。节点可以是工作站、客户机、服务器、具有寻址能力的智能控制器，也可以是终端设备，拥有自己惟一网络地址的设备都是网络节点。

半路由器（half router）是一个设备或者节点，用在一个PTP连接的一端。两个半路由器形成一个路由器，并建立起一个有效的PTP连接。这里的PTP连接说明如下。

从OSI参考模型的应用层来看，可认为网络是由工作站和服务器组成的，但从传输层和网络层的角度看，工作站和服务器没有本质的区别，它们都是连接到网络上的一台机器，都可以用网络地址或名称来代替。它们之间的通信，就是所谓的点对点通信，也叫对等通信。在局域网上，点对点通信意味着两个工作站可以直接对话而不用经过文件服务器中转。

PTP技术又称对等互联网络技术，该技术依赖网络节点的计算能力和网络带宽。PTP网络没有客户端或服务器的概念，只有平等的同级节点，同时对网络上的其他节点充当客户端和服务器。这种网络设计模型不同于客户端—服务器模型，在客户端—服务器模型中通信通常来往于一个中央服务器。

这里讲到的PTP网络要与网络通信技术中的PTP进行区别。通信网络中，基本的通信过程要求网络时钟同步，即整个网络各设备之间的时间或频率差保持在合理的误差水平内。网络时钟同步包括以下两个概念：时间同步和频率同步。PTP（Precision Time Protocol，精确时间协议）是一种时间同步的协议，其本身只是用于设备之间的高准确度时间同步，但也可被借用于设备之间的频率同步。应用了PTP的网络称为PTP域，PTP域内有且只有一个同步时钟，域内的所有设备都与该时钟保持同步。

由网桥互联起来具有相同网络地址的一个或多个网段的集合成为网络。路由器则是工作在网络层能够将两个网络进行互联的重要设备，尤其是能够将两个异构网络实现互联的能力，是路由器的特色功能。BACnet路由器能够将两个不同的BACnet网络互联在一起。

通过一个路由器即可访问的，并且没有使用中间路由器时，就是一个直接连接网络。

由某公司开发的BACnet路由器的外观如图3-8所示。

BACnet路由器由控制器／路由器组成，这些控制器处于网络层并在BACnet／IP网络、以太网、BACnet和MS／TP网络之间路由BACnet信息。BACnet路由器的主要性能参数如下：

1）支持23种BACnet对象类型，包括趋势、日程、日历和PID调节器的算法函数；

2）BACnet／IP和MS／TP能与第三方通信以实现互操作；

3）10／100Mbit／s以太网口；

4）支持BACnet广播信息设备；

5）提供最高级别的可靠性—存储应用程序、操作系统和运行实时数据；

6）闪存允许在线软件升级；

7）支持定制嵌入式网页服务器；

8）支持BACnet趋势对象；

9）支持BACnet日历和日程对象。

图3-8 一个BACnet路由器的外观