BACnet互聯(lián)網的網絡管理和服務質量研究.pdf

1、作為樓宇自控領域中最具競爭力的BACnet標準，自從1995年6月公布以來，以其開放性好、互操作性強等優(yōu)點，在樓宇自控領域獲得了重要的應用。逐漸從一個學會標準，發(fā)展成為樓宇自控領域的國際標準。其應用范圍逐漸從樓宇自控擴展到智能家居控制、消防控制、城市智能監(jiān)控甚至工業(yè)控制等領域。然而，隨著BACnet應用領域的不斷擴展，網絡規(guī)模的逐漸增大，關于BACnet網絡管理和服務質量等內容的研究卻顯得滯后。而網絡管理、尤其是網絡管理中的性能管理功能

2、對于組建大規(guī)模BACnet網絡、實現(xiàn)BACnet網絡的服務質量是至關重要的。本文結合樓宇自動化控制和智能家居研究的具體實踐，在BACnet網絡規(guī)模擴大、支持的業(yè)務種類日益多元化的背景下，對BACnet網絡的網絡管理和服務質量進行了研究。 本文提出了以IP技術來擴展BACnet網絡，組建BACnet互聯(lián)網的思想。圍繞BACnet互聯(lián)網中的網絡管理、服務質量等方面的需求，提出了BACnet網絡管理的模型和基于BACnet互聯(lián)網的網絡

3、控制系統(tǒng)（BACnet NCS）的控制模型，并對模型進行數學分析，給出了BACnet NCS的聯(lián)合狀態(tài)模型，建立了控制環(huán)路的控制性能（QoC）和BACnet互聯(lián)網的網絡服務質量（QoS）之間的映射關系，給出了BACnet NCS的網絡性能管理的目標和內容。以提高BACnet互聯(lián)網的QoS為目標，在BACnet互聯(lián)網的擁塞控制、流量控制、任務管理等方面進行了研究。 (1) 對BACnet網絡的功能模型、控制方式、系統(tǒng)管理和網絡管理

4、模式等方面進行了總結和歸納。 (2) 提出了基于IP技術互聯(lián)純BACnet網絡和非純BACnet網絡，集成BACnet控制流、數據流、音頻和視頻流，構建BACnet互聯(lián)網的思想。討論了構建BACnet互聯(lián)網的技術路線，對于關鍵設備——BACnet廣播管理設備和BACnet路由器的實現(xiàn)及組網方式進行了論述。 (3) 提出了基于BACnet互聯(lián)網的網絡控制系統(tǒng)的聯(lián)合狀態(tài)模型，從控制和網絡兩個方面對其進行數學分析，建立了BAC

5、net NCS中控制環(huán)路QoC和QoS的映射關系，研究表明BACnet NCS中的每一個控制環(huán)路，其良好的QoC必須通過BACnet互聯(lián)網提供相應的QoS來保證。而BACnet互聯(lián)網必須通過良好的網絡管理方式，提供QoS保證。 (4) 對于異構的BACnet互聯(lián)網中影響QoS的因素進行了分析，尤其是BACnet互聯(lián)網中的時延是影響QoS的主要因素。提出了控制BACnet互聯(lián)網中的排隊時延，提高QoS的擁塞控制途徑。為了減小BAC

6、net互聯(lián)網的時延，根據BACnet網絡的特點，提出了集擁塞提前檢測和顯式擁塞控制于一體的擴展隨機提前檢測算法（ERED）。該算法結合了主動隊列管理和優(yōu)先級管理以及顯式擁塞控制機制，盡可能在不改變現(xiàn)有網絡拓撲結構的前提下保證網絡的可靠性，向建立在BACnet互聯(lián)網上的控制環(huán)路提供更好的網絡QoS。 (5) 對于多業(yè)務接入，提出了異質流和基于BACnet互聯(lián)網的QoS中間件。利用QoS中間件，實現(xiàn)BACnet互聯(lián)網中異質流的接入控

7、制，為BACnet互聯(lián)網多業(yè)務接入提供了良好的機制和途徑。并且在BACnet協(xié)議棧的基礎上，以BACnet智能家居中視頻監(jiān)控為研究對象，給出了流量控制的實現(xiàn)途徑和實驗。此種方法可以和基于速率的隨機提前檢測（RPRED）擁塞控制算法相結合，提供更高的BACnet互聯(lián)網的利用率，實現(xiàn)BACnet互聯(lián)網的多種信息共享，提供更好的網絡QoS。 (6) 提出了BACnet互聯(lián)網中的任務管理模型，將BACnet互聯(lián)網中的任務建模為全局任務和