楼宇自控网络通信协议研究

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BACnet（楼宇自动化控制网络）标准是智能楼宇控制领域唯一的ISO（国际标准化组织）标准。目前该标准主要基于有线通信，如何针对不同的应用场景进行高效的传输和控制是智能建筑通信协议研究的核心。本文主要基于BACnet标准协议，对多种典型场景进行研究，设计不同的拓扑架构并进行仿真分析。首先，根据现代智能建筑的需求文章阐述了国内外智能建筑系统通信协议的研究进展。文章介绍了BACnet标准的发展和所采用的数据通信传输技术，讨论了多种工业实时以太网总线，分析了其发展其次，本文讨论了BACnet通信网络和协议的相关技术。文章首先总结了BACnet标准，分析了各种传输技术，阐明了研究有线通信的重要性，然后分析了多种工业以太网总线，包括Ether CAT、PROFINET、Ethernet/IP等，并指出了它们现有的优缺点，以及它们之间的相关比较。阐述了BACnet标准,并讨论了BACnet标准在有线场景中的应用,通过设计线性网络拓扑、环网拓扑和树形网络拓扑来研究该场景的应用,最后基于IEEE 802.3以太网传输协议设计了不同的以太网传输协议。然后,针对智能大厦线性拓扑网络的两种突发高速宽带传输业务,设计了静态时隙和动态时隙分配相结合的方案,并对两者的性能进行了测试。针对帧同步定时偏差的问题，提出了节点间添加保护间隔的方案，并对节点的数据传输错误率进行了仿真分析。仿真结果表明：该方案能够满足不同数据帧结构下突发高速宽带传输业务的需求,改变动态时隙分配可以优化整个网络的性能。最后,对非线性拓扑网络进行了研究和比较。首先解释了系统中网络延迟的原因,然后设计了环形拓扑网络架构和树形拓扑网络架构的框架结构,然后计算了不同拓扑网络的最小循环时间,并通过Matlab仿真分析该拓扑网络的时延和最小周期时间。从仿真结果可以看出，环形拓扑的网络性能在数据传输时更加稳定，而树形拓扑的优点在于可以调整系统组网能力优于环形拓扑，且两种非线性拓扑处于不同的帧内，该结构能够满足传输业务的需要。