GB Z 20177.1-2006 控制网络LONWORKS技术规范.第1部分;协议规范.pdf
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1、ICS 25.040 N 10 gB 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z 20177.1-2006 控制网络LONWORKS技术规范第1部分:协议规范Control network LONWORKS technology specification一Part 1 : Protocol specification 2006-05-08发布中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会发布GB/Z 20177.1-2006 目次前言. VJ 引言四1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 符号和缩略语34.1 符号和图形表示4. 2 缩略语45 协议分层概述6 MAC
2、子层 6 6. 1 提供的服务6.2 链路层接口6. 3 物理层接口6.4 MPDU格式76. 5 可预测p保持CSMA概述 8 6. 6 空闲信道检测6. 7 随机化6.8 信道使用统计BLCBacklog)估计6.9 可选的优先级106.10 可选的冲突检测6. 11 Beta1 , Beta2和前置码定时7 链路层137. 1 前提条件137.2 提供的服务7.3 CRC 7.4 传输算法147.5 接收算法148 网络层148. 1 前提条件148. 2 提供的服务8. 3 服务接口8.4 网络层内部结构8.5 NPDU格式 16 8. 6 地址识别178. 7 路由器8. 8 路由算
3、法188. 9 自学习算法-子网189 事务控制子层四GB/Z 20177.1-2006 888990000122223444556789999Avonu0000122444555 11111i1114LLnLnLnL?“LquLqunLLqLnLqu?“。funLqnLq臼ndquqaqJnJnJqJqJqdqJqanJqJquqJqJ分分置部部川文配端器用报和户务作uuuEHU客服情的式响脚阳量敝t量二制数和量和制仨卧rrLLPMMM叫仁时伫仆ML出Lr问MZTZZZ在FZ在即川机MZ则由击如ZZ捏在阴阳瞅前提服状事销前提服T协传发接接话前提服会臼协请请请示前提服A协应离网给络前会0123
4、45表-iq自ndA哇Fhdtu何ioOGu-qhMqUA哇Fh民U巧tODOd-ti-1i1i1i1i?HqdA哇EURU哼tQDQJ1i-iqLquA丛ZF气nununUAUAUAUAUAUAUAUT-i唱i1i111iti-1i1i1i1i咆i1i111iqnLnL?“LnLn49臼nLLqJqununyQUQUQunHUT-A1丰1A1A咽i11A唱1114i14咱EA-4唱1141A14-A14141AG/Z 20177.1-2006 13.2 提供的服务3513.3 网络管理和诊断应用结构3513.4 节点状态.36 13.5 网络管理服务的用法3613.6 路由器网络管理命令的用
5、法m13.7 NMPDU格式和类型3913.8 DPDU的类型和格式49附录A(规范性附录)参考实现mA. 1 预测的CSMA算法mA.2 LPDU发送算法139A.3 LPDU接收算法142A. 4 路由算法.146 A. 5 自学习算法147A. 6 事务控制算法 148 A.7 网络层算法157A. 8 带鉴别的TPDU和SPDU发送算法182A. 9 应用层262A.四网络管理命令.345 A. 11 配置数据结构399A.12 参考实现的lnclude文件428A. 13 应用协议状态变量和地址识别结构472A. 14 查询标识数据结构476 A.15 查询应答数据结构476A. 1
6、6 更新域数据结构.476 A. 17 离开域数据结构477A.四更新密钥数据结构477A. 19 更新地址数据结构477A.20 查询地址数据结构479A.21 查询网络变量配置数据结构A.22 更新组地址数据结构480A.23 查询域数据结构480A.24 更新网络变量配置数据结构480A. 25 设置节点模式数据结构481A.26 读存储器数据结构481A. 27 写存储器数据结构482A.28 重新计算校验和数据结构482A.29 安装命令数据结构482A. 30 存储器刷新数据结构.488 A.31 查询自标识数据结构489A.32 取网络变量数据结构489A.33 于动服务请求报文
7、数据结构489A.34 产品查询数据结构489A.35 路由器模式数据结构490皿GB/Z 20177.1-2006 nunu-A1i9Hq缸。,“qJnJA比AA吐EDnbnu-boo-qdEURb勺OOODOd-1171119年qu999999999999990000111411111112222222 4A吐444一-第2部分:电力线信道规范;一一第3部分:自由拓扑双绞线信道规范;一-第4部分:基于隧道技术在IP信道上传输控制网络协议的规范。本部分是GBIZ20177(控制网络LONWORKS技术规范指导性技术文件的第1部分。本部分修改采用ANSJ/CEA709. 1(控制网络协议规范。
8、(“ 本部分与ANSI/C丸E709. 1的主要差异为:a) 凡是出现ANSI/CEA709的地方都用GB/Z20177代替;b) 凡是出现ANSI/CEA709. 1的地方都用本部分代替zc) 根据GB/T1. 1进行编辑性修改;d) 为方便使用,在原文的基础上增加了引言部分。本部分的附录A、附录B、附录D和附录E是规范性附录。本部分的附录C是资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第四分技术委员会归口。本部分起草单位:机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、西南大学、北京交通大学现代通信研究所、北京宽网社区数字化建设有限公司、威世达通信控制技术
9、(北京)有限公司、埃施朗公司。本部分主要起草人:梅恪、王春喜、王玉敏、杨玉柱、刘枫、孙昕、史学玲、欧阳劲松、刘运基、戴恋、刘永生、李翔宇。飞EGB/Z 20177. 1-2006 寻|控制网络LONWORKS技术规范基于OSI参考模型CGB/T9387 . 11998),是一个7层模型。GB/ Z 20177(控制网络LONWORKS技术规范由四个部分组成。一一第1部分:协议规范;一一第2部分:电力线信道规范;一一第3部分:自由拓扑双绞线信道规范;一一第4部分:基于隧道技术在IP信道上传输控制网络协议的规范。第1部分是整个技术规范的核心.后三部分是第1部分的补充。GB/ Z 20177四个部分
10、的关系见图。本部分是GB/Z20177的第1部分,描述了协议第27层的服务以及MAC子层与物理层的接口,该规范描述的接口支持物理层多种传输媒体。第6、7层表示层、应用层第5层会话层第4层第3层网络层链路层第2层MAC子层第1层l 物理层VI GB/Z 20 177. 2控制网络LONWORKS技术规范第2部分:电力线信道规范GB,Z 20177. 3控制网络LONWORKS技术规范第3部分:自由拓扑双绞线信道规范图1GB/Z20177四个部分的关系GB/Z 20177. 4 控制网络LONWORKS 技术规范第4部分:基于隧道技术在IP信道上传输控制网络协议的规范1 范围控制网络LONWORK
11、S技术规范第1部分:协议规范GB/Z 20177.1-2006 GB/Z 20177的本部分规定了控制网络的通信协议。该协议为网络化控制系统提供了对等式通信,用于实现对等式和主从式控制策略。本部分描述第27层的服务。在第2层(数据链路层)规范中,描述了MAC子层到物理层的接口。物理层提供传输媒体的选择。本部分描述的接口支持物理层的多种传输媒体。在第7层规范中,包含了应用所用的报文类型的描述,包括交换应用数据和网络管理数据所用的报文类型。本部分适用于自动化控制系统及产品的设计、制造、集成、安装和维护等。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/Z20177的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是
12、注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。GB/T 9387. 11998信息技术开放系统互连基本参考模型第1部分:基本模型(idtISO/ IEC 7498-1 :1 994) GB/T 16262一1996信息处理系统开放系统互连抽象语法记法一CASN.l)规范(idtISO/ IEC 8824 :1 990) GB/T 16263 1996 信息处理系统开放系统互连抽象语法记法-(ASN.1)基本编码规则规范CidtISO/IEC 8
13、825: 1990) 3 术语和定义本章介绍GB/Z20177的本部分采用的基本名词术语。这些术语大部分是通用的,并且在本部分中的含义与通用含义相同。但有些术语有细微的差别。例如,通常网桥是基于第2层的目的地址选择性地转发。但在本部分的协议中没有第2层编址,所以网桥转发所有数据包,只要数据包中的域地址与网桥所在的域地址相同。路由器通常是执行网络地址的修改,使具有相同传输层归不同网络层的两种协议能互相连接,形成单一的逻辑网络。本部分的路由器可以执行网络地址的修改,但通常它只检查网络地址字段并根据网络层地址字段选择性地转发数据包。3.1 信道channel 连接一个或多个通信节点的具有一定带宽的物
14、理单元。参见附录E关于本部分的f;j道和子网之间关系的进一步解释。3.2 3.3 物理层中继器physical repeater 恢复一个信道段上进入的物理层信号的幅度,并将其转发到其他信道段的设备。存储转发中继器store-and-forward repeater 存储复制数据包并送到另一个信道的设备。G/ Z 20177.1-2006 3.4 网桥bridge 连接两个信道(X、Y)的设备,将所有数据包从X信道转发到Y信道,或反之。只要这些包源自网桥所从属的域之一。3. 5 配置configuration 设备用于定制其操作的非易失信息,每一设备中都有为了协议正确运行以及可选的应用运行的配
15、只在该域中有意义。3. 7 域domain3.6 柔性域。一个节点$3. 8 子网subnet 一组通过同样个节点。3.9 占叫节目node 识符来标识(寻址)0- 1 它一个(逻辑)节点号。一1点在一个网络中也可以用它3.10 组group的通信,旨在用于支持功能寻址。3. 11 路由器router 通过有选择性地从子网转发到子网的方法,将数据包按确定的路径发送到它们相应的目的地的设备。一个路由器总是连结两个子网。路由器可以修改网络层的地址宇段。路由器可以设置为下列4种模式之一:中继器、网桥、学习路由器和配置路由器模式。在中继器模式,所有接收到的数据包如果没有差错全部转发;在网桥模式,如果接
16、收到的数据包没有差错,且与该路由器所属的域相符则转发;在学习模式,路由器通过检验数据包流量来学习拓扑结构;而在配置模式,路由器存储器存放了网络拓扑结构,完全按配置表的内容作路由的决策。2 GB/Z 20177.1 -2006 3. 12 (应用)网关(application) gateway 在网络的最高协议层(通常是两种不同协议)进行网络互联,两个域也可通过应用网关连接。3. 13 时间段Beta1 紧跟在数据包后面的一个时间段。试图发送的节点侦昕信道状态,如果在Beta1期间内没有监测到有发送,则确定该信道空闲。3.14 整倍数。3. 15 3. 16 基础。特定SN3.17 孚动服务l!
17、l1;.一个包含平时。3. 18 事务相互关联的报有期望的报文从所涉任何期待的报文没有成功的几率。3. 19 控制网络监测传感器、控制执行器、可靠地i合。GB/Z20177特指LONWORKS控制网络。3.20 唯一节点标识U niq ue_N ode_ID Beta2期间的随机时间片的中,如果在一个事务中重发机制用于提高事务民对网络数据全面接人的任何装置的集分配给每个符合GB/Z20177节点的、唯一的48比特位的标识符。这个标识符是全世界唯一的,并且在制造时设定。这个标识符的值从节点制造完成后就不再改变。4 符号和缩暗语4. 1 符号和图形表示图2所示是基于本协议的网络基本拓扑结构及用于本
18、部分的符号表示法。3 GB/Z 20177.1一2006两桥存储转发中继器节点?一俨俨子网网关图2网络拓扑和符号本协议分层使用标准osr的术语描述,如罔3所示。111Sg_ alloc _prionty() msg_ cancel() rew_alloc() resp _ cancel() msg自由IV叫)mscompletes( ) 图3协议术语表示法4.2 缩略语用于本部分中的协议数据单元CPDU)的缩略i吾有:PPDU Physical Protocol Data U nit , or frame 物理协议数据单元(帧)MPDU MAC Protocol Data Unit ,or f
19、rame MAC协议数据单元(帧)LPDU Link Protocol Data Unit,or frame 链路协议数据单元(帧)NPDU Network Protocol Data Unit ,or packet 网络协议数据单元(数据包)TPDU Transport Protocol Data Unit , or a message/ ack 传输协议数据单元(报文/确认)4 GB/Z 20177.1一2006SPDU Sesson Protocol Data Unit , or request/response NMPDU Network Management Protocol Dat
20、a Unit DPDU Dagnostc Protocol Data Unt APDU Application Protocol Data Unit FSM Finite State Machine (diagram) CSMA Carrier Sense, Multiple Access MAC Medium Access Control 注:附录D(PDU汇总)含有这些PDU的细节。5 协议分层概述本部分规定的协议由图4所示的各层所组成,每层描述如下。会话协议数据单元请求/响应)网络管理协议数据单元诊断协议数据单元应用协议数据单元有限状态机(图)载波侦听,多路访问媒体访问控制在基于本部分的
21、系统中允许多种物理层协议和数据编码方法,每种编码方法与媒体有关。MAC子层采用避免冲突的算法,称为可预测保持CSMA。为了简化和与多播协议兼容等若干原因,链路层支持简单的无连接服务,其功能限于组帧、帧编码和差错检测,无差错恢复的重发机制。应用层和表示层第6、7层应用:网络管理2网络变量交换网络管理远程过程调用特定应用的远程过程调用等诊断第5层会话层请求响应传输层确认和无确认的单播和多播一一一一一一一一一一一一一一一一一一第4层鉴别服务器一-一一-一一一一一一一一一一事务控制子层常规的排序和重复检测网络层第3层无连接、域f播、不分段、无环拓扑、自学习路由器链路层组帧,数据编码、CRC差错检测第2
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