Q GDW 11612.42-2016 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范第4-2部分:数据链路层通信协议.pdf
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1、 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 4 2 部分:数据链路层通信协议 Low voltage power line broadband communication interoperability technical specifation part42: data link layer protocol 2017 - 06 - 16 发布 2017 - 06 - 16 实施 国家电网公司 发 布ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11612.42 2016 Q/GDW 11612.422016 I 目 次 前 言 . II 1 范围
2、 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 3 5 数据链路层 . 4 附录 A(规范性附录) 白名单管理说明 . 96 编制说明 .97 Q/GDW 11612.422016 II 前 言 为规范 电力用户用电信息采集系统 宽带载波通信的协议要求,包括 应用层报文格式、 MAC子层功能、网络管理子层功能 等 内容,制定本部分 。 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 标准 分为 6个 部分: 第 1部分: 总则 ; 第 2部分:技术要求 ; 第 3部分:检验方法 ; 第 4-1部分:物理层通信协议 ; 第 4-2部分:数据链路层通信协议 ; 第 4-3部分
3、: 应用 层通信协议 。 本部分是 低 压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 标准的 第 4-2部分。 本部分由国家电网公司营销部提出并 解释 。 本部分由国家电网公司科技部归口 。 本部分 起草单位: 中国电力科学研究院、国网重庆市电力公司、国网冀北电力有限公司、国网浙江省电力公司、国网江苏省电力公司、国网天津市电力公司、国网北京市电力公司、全球能源互联网研究院、国网信息通信产业集团有限公司。 本部分 主要 起草人: 张海龙、刘宣、唐悦、周晖、彭楚宁、李松浓、刘岩、许文波、陈霄、吕伟嘉、李建岐、高鸿坚、唐晓柯、刘庆扬。 本部分 首次发布。 本部分在执行过程中的意见或 建议反馈至国家电网公司科
4、技部。Q/GDW 11612.422016 1 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 4-2 部分:数据链路层通信协议 1 范围 本部分规定了电力用户用电信息采集系统基于宽带载波通信网络的数据链路层技术。 本部分 适用于用电信息采集系统的集中器通信单元与电能表通信单元、采集器通信单元之间的数据交换。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅 注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 DL/T 645 多功能电能表通信协议 及其备案文件 Q/GDW 1376.2 电力用户用电信息采集系统通信协
5、议:集中器本地通信模块接口协议 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 关联 association 用来在通信网络中创建成员隶属关系的一种服务。 3.2 协议数据单元 protocol data unit 两个对等实体之间交换的数据单元。 3.3 宽带载波通信网络 broadband carrier communication network 以低压电力线为通信媒介,实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络,其主要采用正交频分复用技术,频段使用 2MHz12MHz。 3.4 中央协调器 central coordinator 通信网络中的主节点角色,负责完成组网控制、
6、网络维护管理等功能,其对应的设备实体为集中器本地通信单元。 3.5 Q/GDW 11612.422016 2 站点 station 通信网络中的从节点角色,其对应的设备实体为通信单元,包括 电能表载波模块、 I型采集器载波模块或 II型采集器。 3.6 代理协调器 proxy coordinator 为中央协调器与站点或者站点与站点之间进行数据中继转发的站点,简称代理。 3.7 信标 beacon 中央协调器、代理和站点发送的携带有网络管理和维护信息的、用于特 定目的的管理消息。中央协调器发送的信标叫中央信标,代理发送的信标叫代理信标,站点发送的信标叫发现信标。 3.8 信标周期 beacon
7、 period 中央协调器根据网络规模确定的周期性发送中央信标的时间间隔。 3.9 代理主路径 the preferred path via proxy 站点与代理之间形成的路径。 3.10 代理变更 proxy switching 站点根据网络通信情况选择不同站点作为代理的过程。 3.11 业务报文 service datagram 应用层产生的、用于获取抄表数据的报文。 应用层所承载的业务报文应符合 DL/T 645、 Q/GDW 1376.2 的规定 。 3.12 路由 routing 通信网络中建立和维护从中央协调器到各个站点的传输路径以及从各个站点至中央协调器的传输路径的过程。 3.
8、13 绑定载波侦听多址接入 bind CSMA 信标周期中可以分配给某个特定优先级或某个特定种类的业务使用的 CSMA时隙,当有多个站点都满足使用绑定 CSMA时隙的条件时,多个站点之间进一步通过 CSMA竞争机制获取绑定 CSMA的使用权。 3.14 心跳检测 heartbeats detection Q/GDW 11612.422016 3 站点周期性发送心跳报文,其它站点以及中央协调器据此判断 此站点的在线或离线状态的过程。 3.15 管理消息 management message 用于完成 宽带载波通信网络 组网、网络维护等功能而定义的报文。 3.16 发现列表 discover li
9、sts 通信网络 中所有节点周期性广播发送的、携带有邻居站点列表信息的管理消息。 3.17 白名单 white lists 通信 网络中设置的允许接入该网络的终端设备的 MAC 地址列表。 3.18 多网络共存 coexistence of multiple networks 多个中央协调器距离较近,信号相互干扰的场景。 3.19 网络标识符 network identifier 网络标识符是用于标识一个宽带载波通信网络的唯一身份识别号。 3.20 多网络协调 coordination of multiple networks 在多网络共存场景下,各个网络的中央协调器进行 网络标识符和带宽的协
10、调,保证多个网络同时正常工作。 3.21 网络标识符协调 coordination of NID 多网络共存场景下,多个网络的网络标识符存在冲突,各个网络的中央协调器之间通过协商保证 网络标识符不冲突的过程。 3.22 带宽协调 coordination of bandwidth 多网络共存场景下,中央协调器 之间进行带宽协调的过程。 4 缩略语 下列 缩略语适用于本文件。 BIFS:突发帧间隔( Burst Inter Frame Space) BPC:信标周期计数( Beacon Period Count) BPCS:信标帧载荷校验序列( Beacon Payload Check Sequ
11、ence) BT:信标类型 (Beacon Type) Q/GDW 11612.422016 4 BTS:信标时间戳( Beacon Time Stamp) CCO:中央协调器( Central Coordinator) CIFS:竞争帧间隔( Contention Inter Frame Space) CRC:循环冗余校验( Cyclic Redundancy Check) CSMA-CA:带冲突避免的载波侦听多址( Carrier sense multiple access with collision avoidance) DT:定界符类型( Delimiter Type) EIFS:扩
12、展帧间隔( Extension Inter Frame Space) FC:帧控制( Frame Control) FCCS:帧控制校验序列( Frame Control Check Sequence) FL:帧长( Frame Length) ICV:完整性校验值( Integrity Check Value) ITU:国际电信联盟( International Telecommunication Union) LID:链路标识符( Link Identifier) LSB:最低位( Least Significant Bit) MAC:媒介访问控制( Media Access Contro
13、l) MME:管理消息表项( Management Message Entry) MPDU: MAC 层协议数据单元( MAC Protocol Data Unit) MSDU: MAC 层服务数据单元( MAC Service Data Unit) NID: 网络标识符( Short Network Identifier) NTB:网络基准时间( Network Time Base) ODA:原始目的地址( Original Destination Address) ODTEI:原始目的终端设备标识( Original Destination Terminal Equipment Ident
14、ifier) OFDM:正交频分复用( Orthogonal Frequency Division Multiplexing) OSA:原始源地址( Original Source Address) OSTEI:原始源终端设备标识( Original Source Terminal Equipment Identifier) PBCS:物理块校验序列( PHY Block Check Sequence) PCO:代理协调器( Proxy COordinator) PHY:物理层( Physical Layer) PLC:电力线通信( Power Line Communication) RSVD
15、:保留( Reserved) SACK:选择确认( Selective Acknowledgement) SNR:信噪比( Signalto-Noise Ratio) SOF:帧起始( Start of Frame) SSN:分段序列号( Segment Sequence Number) STA:站点( Station) TDMA:时分多址( Time Division Multiple Access) TEI:终端设备标识( Terminal Equipment Identifier) VCS:虚拟载波侦听 ( Virtual Carrier Sensing) VF:可变区域( Varian
16、t Field) VLAN:虚拟局域网( Virtual Local Area Network) 5 数据链路层 Q/GDW 11612.422016 5 5.1 帧格式 5.1.1 MAC 帧格式 5.1.1.1 MAC 帧格式定义 MAC帧是不同站点的 MAC层之间进行数据传送的基本传输单元。 一个 MAC帧由 MAC帧头、 MAC业务数据单元和完整性校验值组成。 MAC帧的基本格式如 图 1 所示。 M A C 帧 头M S D U完 整 性 校 验M A C 帧4 字 节1 4 / 2 6 字 节 可 支 持 长 度 = 2 0 4 6 字 节图 1 MAC 帧格式 5.1.1.2 M
17、AC 帧头 5.1.1.2.1 MAC 帧头格式 MAC帧头格式如 表 1 所示。 表 1 MAC 帧头格式 字段 字节号 比特位 字段大小 (比特 ) 版本 0 0-3 4 原始源 TEI 4-7 12 1 0-7 原始目的 TEI 2 0-7 12 3 0-3 发送类型 4-7 4 发送次数限值 4 0-4 5 保留 5-7 3 MSDU 序列号 5 0-7 16 6 0-7 MSDU 长度 7 0-7 11 8 0-2 重启次数 3-6 4 代理主路径标识 7 1 路由总跳数 9 0-3 4 路由剩余跳数 4-7 4 广播方向 10 0-1 2 路径修复标志 2 1 MAC 地址标志 3
18、 1 Q/GDW 11612.422016 6 表 1(续) 字段 字节号 比特位 字段大小 (比特 ) 保留 10 4-7 12 11 0-7 组网序列号 12 0-7 8 MSDU 类型 13 0-7 8 原始源 MAC 地址 0 或者 14-19 0-7 0 或者 48 原始目的 MAC 地址 0 或者 20-25 0-7 0 或者 48 5.1.1.2.2 版本 版本是一个 4比特的字段。该字段用来指示 MAC帧头的字段定义版本号。 版本字段的含义如 表 2 所示。 表 2 版本 值 定义 0 本标准协议 其他 保留 5.1.1.2.3 原始 源 TEI MSDU的原始源终端设备的标识
19、,即最初产生 MSDU的源终端设备的 TEI。 5.1.1.2.4 原始 目的 TEI MSDU的最终目的终端设备的标识,即最终需要处理 MSDU的目的终端设备的 TEI。 5.1.1.2.5 发送类型 报文发送的类型,含义如 表 3 所示。 表 3 发送类型 值 定义 0 单播,需要确认回应 1 全网广播,不需要回应 2 本地广播,不需要回应 3 代理广播 , 不需要回应 4 全网广播,需要确认回应 5 本地广播,需要确认回应 6 代理广播 , 需要确认回应 其他 保留 Q/GDW 11612.422016 7 5.1.1.2.6 发送次数限值 站点对 报文最大发送次数 。如果该字段值为零,
20、则可以使用本地重发次数。 需要确认回应的报文, 如果回应为成功, 则不需要继续重发。 不需要确认回应的报文,则报文的总发送次数必须达到发送次数限值。 5.1.1.2.7 MSDU 序列号 指产生 MSDU的原始设备分配给该 MSDU的递增序列号。 5.1.1.2.8 MSDU 长度 MAC帧中携带的 MSDU的长度。 5.1.1.2.9 重启次数 指站点的重启次数。当一个站点初次上电时,重启次数的值缺省为 0,此后,每次站点重新上电,该值加 1,仅用于 MAC帧唯一性辅助判断。该值在 0-15的范围内变化,达到最大值时,从 0开始重新递增。 5.1.1.2.10 代理主路径 标识 当前报文是否
21、根据代理主路径模式进行转发的标志,含义如 表 4 所示。 表 4 代理主路径 值 定义 0 未启用代理主路径模式 1 当前使用代理主路径模式 5.1.1.2.11 路由总跳数 路 由 总 跳数指 MAC帧可以被转发的 总 跳数。 报文在转发过程中,该字段的值不能修改,保持与原报文数值一致。 5.1.1.2.12 路由 剩余 跳数 路由 剩余 跳数指 MAC帧可以被转发的 剩余 跳数。每个站点确定需要转发时,需要对该值减 1。当该值减为 0时,则该报文不能再进行转发。 5.1.1.2.13 广播方向 广播报文的传输方向,含义如 表 5 所示。 表 5 广播方向 值 定义 0 双向广播 (不限定方
22、向) 1 下行广播(从 CCO 发起广播至 STA) 2 上行广播(从 STA 发起广播至 CCO) 其他 保留 Q/GDW 11612.422016 8 5.1.1.2.14 路径修复标志 路径修复标志,标识本帧报文在传输中是否 触发过 路径修复。 1代表 已触发 过路径修复过程, 0代表未触发过路径修复 , 含义如 表 6 所示。 表 6 路径修复标志 值 定义 0 当前报文未 触发 过路径修复 1 当前报文 已触发 过路径修复 5.1.1.2.15 MAC 地址标志 MAC地址标志 字段,用于指示 MAC帧头中是否携带 MAC地址, 含义如 表 7 所示。 表 7 MAC 地址标志 值
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