BACnet互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)質(zhì)量研究.pdf

1、作為樓宇自控領(lǐng)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(lǐng)域獲得了重要的應(yīng)用。逐漸從一個學(xué)會標準，發(fā)展成為樓宇自控領(lǐng)域的國際標準。其應(yīng)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(lǐng)域。然而，隨著BACnet應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐漸增大，關(guān)于BACnet網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)質(zhì)量等內(nèi)容的研究卻顯得滯后。而網(wǎng)絡(luò)管理、尤其是網(wǎng)絡(luò)管理中的性能管理功能

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

3、控制系統(tǒng)（BACnet NCS）的控制模型，并對模型進行數(shù)學(xué)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(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（QoS）之間的映射關(guān)系，給出了BACnet NCS的網(wǎng)絡(luò)性能管理的目標和內(nèi)容。以提高BACnet互聯(lián)網(wǎng)的QoS為目標，在BACnet互聯(lián)網(wǎng)的擁塞控制、流量控制、任務(wù)管理等方面進行了研究。 (1) 對BACnet網(wǎng)絡(luò)的功能模型、控制方式、系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)管理

4、模式等方面進行了總結(jié)和歸納。 (2) 提出了基于IP技術(shù)互聯(lián)純BACnet網(wǎng)絡(luò)和非純BACnet網(wǎng)絡(luò)，集成BACnet控制流、數(shù)據(jù)流、音頻和視頻流，構(gòu)建BACnet互聯(lián)網(wǎng)的思想。討論了構(gòu)建BACnet互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)路線，對于關(guān)鍵設(shè)備——BACnet廣播管理設(shè)備和BACnet路由器的實現(xiàn)及組網(wǎng)方式進行了論述。 (3) 提出了基于BACnet互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的聯(lián)合狀態(tài)模型，從控制和網(wǎng)絡(luò)兩個方面對其進行數(shù)學(xué)分析，建立了BAC

5、net NCS中控制環(huán)路QoC和QoS的映射關(guān)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(wǎng)提供相應(yīng)的QoS來保證。而BACnet互聯(lián)網(wǎng)必須通過良好的網(wǎng)絡(luò)管理方式，提供QoS保證。 (4) 對于異構(gòu)的BACnet互聯(lián)網(wǎng)中影響QoS的因素進行了分析，尤其是BACnet互聯(lián)網(wǎng)中的時延是影響QoS的主要因素。提出了控制BACnet互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)的時延，根據(jù)BACnet網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的前提下保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，向建立在BACnet互聯(lián)網(wǎng)上的控制環(huán)路提供更好的網(wǎng)絡(luò)QoS。 (5) 對于多業(yè)務(wù)接入，提出了異質(zhì)流和基于BACnet互聯(lián)網(wǎng)的QoS中間件。利用QoS中間件，實現(xiàn)BACnet互聯(lián)網(wǎng)中異質(zhì)流的接入控

7、制，為BACnet互聯(lián)網(wǎng)多業(yè)務(wù)接入提供了良好的機制和途徑。并且在BACnet協(xié)議棧的基礎(chǔ)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(jié)合，提供更高的BACnet互聯(lián)網(wǎng)的利用率，實現(xiàn)BACnet互聯(lián)網(wǎng)的多種信息共享，提供更好的網(wǎng)絡(luò)QoS。 (6) 提出了BACnet互聯(lián)網(wǎng)中的任務(wù)管理模型，將BACnet互聯(lián)網(wǎng)中的任務(wù)建模為全局任務(wù)和