淺談 BACnet MS/TP 網路

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BACnet 實體與資料連結層有 MS/TP(RS485)、Ethernet、ARCnet、PTP(RS232)等多種不同類型，其中以 MS/TP 的設計著重在低頻寬、低設備成本、低網路成本的應用，因此MS/TP設備大量的應用在 BACnet 網路中。

BACnet MS/TP 是 MASTER-SLAVE/TOKEN PASSING 的縮寫，簡而言之，就是透過權仗交換的方式來達到 Master(主) 與 Slave(僕) 角色交換的目的。

熟悉 RS485 網路的人都知道，RS485 是一種半雙工的非同步傳輸方式，本身並沒有碰撞處理機制，因此在大多數的應用方式中(例如 MODBUS RTU)，都以 Master/Slave 方式通訊，也就是網路上只有一個 Master，其餘設備為 Slave，所有 Slave 設備都會等到 Master 設備的詢問後才具備發言權。這樣的通訊方式簡潔易懂，不必處理複雜的碰撞機制，然而卻無法有效的達到對等(Peer to peer)傳輸的需求，因為 Slave 設備無法主動獲取需要的資訊。

對於強調整合性的 BACnet 架構而言，簡易的 Master/Slave 通訊架構是無法有效勝任的。因此 BACnet 透過複雜的權仗交替的動作，使地址 0~127 的設備輪流當 Master，而取得發言權。這些具備權杖交替能力的設備在 MS/TP 網路中都視為 Master。

為了保有 Slave 設備的簡易性，MS/TP 網路仍定義單純的 Slave 設備，Slave 設備可以在地址 0~127 中，也可以在1 28~254 裡(地址 255 保留給廣播使用)。

就個人的開發與使用經驗，MS/TP 設備有以下的優缺點。

1.          MS/TP 設備具備低設備成本優勢：只要具備 RS485 非同步傳輸通訊能力的低價晶片(MCU)即可，不需高價 MCU 或特定廠牌產品。

2.          MS/TP 設備具備低網路成本優勢：使用 RS48 5網路，因此具備 RS485 網路所有低設備成本，低網路成本的優勢

3.          MS/TP Master 設備具備真實的對等通訊功能：具備主動讀寫功能(DS-RP-A、DS-WP-A等)的 MS/TP Master 可以主動發送封包讀取與寫入數值至其他設備，不需要特殊設備協助，因此可以輕易的達到主動資料交換的應用需求(這點再跨系統與前後期工程整合時有極大的優勢)。

4.          MS/TP 設備頻寬較低：在標準的 9600bps 速率時，大部分的頻寬用在權仗交換，使真正資料交換量更顯不足，在網路封包沒有有效管制的場合，可能發生擁塞的風險。

5.          MS/TP Master 設備需要較高的及時性：MS/TP 權狀交換有嚴格的時間要求，必須至少 5 ms 處理一次權杖交替運算，因此使用 Windows、Linux 等較大的作業系統時，可能無法順暢的傳遞。

6.          MS/TP 網路受到干擾時，通訊效率嚴重降低：MS/TP 當權狀傳遞過程受到干擾而中斷時，網路必須重新產生權杖才能順利傳輸訊息，因此 MS/TP 網路受干擾時的對通訊效率的影響，將會較一般 Master/Slave 通訊方式嚴重許多。

7.          MS/TP Slave 設備必須透過其他方式才可以在網路上被識別：BACnet 大部分都具備主動回答 who-is 的詢問封包，以利在網路上被其他設備辨識，唯讀 MS/TP Slave 設備不具備主動的發言權，因此必須透過其他具備『僕設備代理人』(Slave-Proxy)機制代為回答，才能夠在網路上被看見。因此使用 MS/TP Slave 設備而沒有配套措施，是無法成功上線的。

因此要開發 BACnet MS/TP 產品時，如果可以，宜盡量以 Master 設備為標的，並注意通訊頻寬的管制，在網路通訊品質容許的狀況下，提升傳輸速度(例如 38400 bps)，使 MS/TP 產品發揮最大的效益。關於 BACnet 更多的資訊請訪問 https://bacnet.webnode.tw