基于MS/TP和以太网的BACnet服务性能仿真与评估

作     者：乔融 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王波

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：BACnet NS2 MS/TP 以太网 网络仿真 

摘      要：BACnet是由美国采暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)研究和制定的一个关于楼宇自动控制系统的开放性通信协议,现在是楼控领域唯一的ISO标准。该协议规范了楼宇控制设备实现互操作的方法。它定义了18种标准对象及属性,提供了6大服务,使不同厂商的产品在内部结构和算法不同的情况下,只要遵循BACnet协议,就可以实现互操作。BACnet标准提供了4种可选局域网技术(ISO8802-3、ARCnet、MS/TP和LonTalk)和一个PTP远程连接技术。 NS2是一种面向对象的离散事件驱动网络模拟器,其源代码完全公开,可供使用者在Unix、Linux、Windows等系统平台上使用和进行二次开发,并可以提供有线网络、无线网络等链路层及其高层精确到数据包的诸多网络行为的模拟与仿真。在学术界和教育界,有大量的人在使用NS2。 采用BACnet为数据通信协议的智能建筑控制系统,尽管有节点资源共享、可互操作性强和连接简便等特点,但同时也可能带来网络系统共有的一些缺点,如网络瓶颈和信息传送延迟等。如何能有效地掌握BACnet控制网在信息传送延迟和流量方面的性能表现,以便在实际应用中避免出现,因网络瓶颈和信息传送延迟而造成的对控制系统整体性能的负面影响,这是本文关注的重点。 文章介绍了目前几种典型的网络性能分析方法,计算机仿真法为计算机网络性能分析的主流方法,尝试了使用NS2对基于以太网和MS/TP的BACnet控制网进行仿真测试。在仿真过程中,考虑MS/TP的复杂性,对MS/TP协议所定义的一些重要参数进行了专门测试;另外,由于以太网主要运用于主干网,在应用服务测试中,加入了能够传送大块数据的Atomic Write File服务。 本文第2章介绍了BACnet协议标准,详细阐述了BACnet协议的4层体系结构、BACnet应用服务以及BACnet标准所采用的5种局域网协议;第3章介绍了网络性能分析评价方法和计算机仿真原理,归纳出影响计算机网络性能的主要因素以及网络性能评价的指标,同时对仿真软件NS2作了详细介绍;第4章介绍了如何对基于MS/TP的BACnet控制网性能进行仿真测试,对MS/TP协议进行了全面且详细地描述,阐述了如何在NS2中加入MS/TP协议模块以及各节点网络层以上的功能模块,以及使用NS2对基于MS/TP的BACnet控制网进行仿真的过程,并对结果进行了详细分析;第5章对基于以太网的BACnet控制网络性能进行仿真测试,由于以太网通常被用作控制系统的主干网,因此在测试时AtomicWriteFile服务的性能被考虑进去,用于考察较长数据包在基于以太网的BACnet控制网中的性能表现,同时对仿真结果进行了分析;第6章对本文的仿真结果进行总结。 通过本文的研究,确认了能影响基于以太网和MS/TP的BACnet服务性能的关键因素,并总结出一些参考意见,可为楼宇自控系统工程师在设计和维护过程中提供指导性帮助。