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附件2 广东电网有限责任公司计量自动化系统微功率无线通信规约(2016版).pdf
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微功率无线自组织网络是实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络,覆盖范围有限,发 射功率受到国家无线电管理的严格限制,子节点位置固定,通信链路相对稳定。 本规范适用于此类对象,对集中器通信单元与电能表通信单元、采集器通信单元的空中帧格式进行了完 整的定义和描述,明确了子节点的功能和数据类型,支持基于集中器统一管理的灵活快速组网
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广东电网有限责任公司
计量自动化系统微功率无线通信规约
(2016版)
2016-02
前 言
按照中国南方电网有限责任公司实现电能计量“标准化、电子化、自动化、智能化”的战略目标要求,
参考国家和行业标准,结合目前和未来的应用需求,对 2008 年颁布的《营销自动化系列标准》进行了修订,
形成《计量自动化终端系列标准》。
本通信规约是南方电网
计量自动化终端系列标准的补充,
进一步细化了
《中国南方电网有限公司计量
自动化终端外形结构规范》、《中国南方电网有限责任公司负荷管理终端技术规范》、《中国南方电网有限责任
公司配变监测计量终端技术规范》、《中国南方电网有限责任公司低压电力用户集中抄表系统集中器技术规范》
等技术规范中关于微功率无线通信规约的技术要求,
规定了微功率无线网络的组网功能、协议层次、空中
帧结构、参数配置和必要算法等,实现计量自动化系统本地通信模块的互联互通。
本标准由广东电网有限责任公司市场营销部归口。
本标准由广东电网有限责任公司市场营销部提出并负责解释。
本标准起草单位:广东电网有限责任公司电力科学研究院。
本标准主要起草人:张思建、张捷、党三磊、林国营、化振谦、吴敏、陈蔚文、李健、孟金岭。
目 录
1. 范围 ....................................................................................................................................................................... 1
2. 规范性引用文件 ................................................................................................................................................... 1
3. 术语、定义和缩略语 ........................................................................................................................................... 1
3.1 术语和定义 ........................................................................................................................................... 1
3.2 符号和缩略语 ....................................................................................................................................... 2
4. 总体概述 ............................................................................................................................................................... 5
4.1 概述 ....................................................................................................................................................... 5
4.2 微功率无线自组织网络支持的设备 ................................................................................................... 5
4.3 网络拓扑 ............................................................................................................................................... 5
4.4 协议栈结构 ........................................................................................................................................... 5
4.5 特性综述 ............................................................................................................................................... 7
5. 物理层协议规范 ................................................................................................................................................. 10
5.1 物理层一般要求和定义 ..................................................................................................................... 10
5.1.1 工作频率范围 ............................................................................................................................. 10
5.1.2 调制方式 ..................................................................................................................................... 10
5.1.3 调制频率偏差 ............................................................................................................................. 10
5.1.4 信道带宽 ..................................................................................................................................... 10
5.1.5 码流发送顺序 ............................................................................................................................. 10
5.1.6 数据调制 ..................................................................................................................................... 11
5.1.7 信道分配 ..................................................................................................................................... 11
5.1.8 信道切换时间 ............................................................................................................................. 12
5.1.9 发射功率 ..................................................................................................................................... 12
5.1.10 带外杂散辐射 ..................................................................................................................... 12
5.2 通用无线电规范 ................................................................................................................................. 12
5.2.1 发射器占用周期 ......................................................................................................................... 12
5.2.2 空中码元速率 ............................................................................................................................. 13
5.2.3 接收机灵敏度 ............................................................................................................................. 13
5.2.4 接收器抗干扰抑制 ..................................................................................................................... 13
5.2.5 发送到接收转换时间 ................................................................................................................. 13
5.2.6 接收到发送转换时间 ................................................................................................................. 13
5.2.7 发射中心频率容差 ..................................................................................................................... 13
5.2.8 接收信号强度指示器 ................................................................................................................. 13
5.2.9 空闲信道评估 ............................................................................................................................. 13
5.3 物理层协议帧格式 ............................................................................................................................. 14
5.3.1 通用数据包的格式 ..................................................................................................................... 14
5.4 物理层服务 ......................................................................................................................................... 15
5.4.1 物理层常量 ................................................................................................................................. 15
5.4.2 物理层属性库 ............................................................................................................................. 15
6. MAC 层协议规范 .............................................................................................................................................. 17
6.1 MAC 层一般要求和定义 .................................................................................................................. 17
6.2 信道访问协议 ..................................................................................................................................... 17
6.3 超帧结构 ............................................................................................................................................. 17
6.3.1 流入与流出超帧时序 ................................................................................................................. 18
6.3.2 帧间隔 (IFS) ............................................................................................................................... 18
6.4 信道扫描 ............................................................................................................................................. 18
6.4.1 能量检测信道扫描 ..................................................................................................................... 19
6.4.2 被动信道扫描 ............................................................................................................................. 19
6.4.3 CSMA-CA 算法 ......................................................................................................................... 20
6.4.4 TDMA 算法 ................................................................................................................................ 21
6.4.5 信标周期定义 ............................................................................................................................. 22
6.5 启动 ..................................................................................................................................................... 23
6.5.1 信标的产生与发送 ..................................................................................................................... 23
6.5.2 PanID 冲突解决 .......................................................................................................................... 23
6.5.3 时隙同步 ..................................................................................................................................... 24
6.6 发送、接收和确认 ............................................................................................................................. 24
6.7.1 发送 ............................................................................................................................................. 24
6.7.2 接收和拒收 ................................................................................................................................. 25
6.7.3 确认的使用和重传 ..................................................................................................................... 25
6.7.4 发送细节 ..................................................................................................................................... 27
6.7 MAC 层协议帧格式 ........................................................................................................................... 28
6.8.1 通用帧格式 ................................................................................................................................. 28
6.8.2 MAC 层各类型帧格式 ............................................................................................................... 31
6.8 MAC 层服务 ....................................................................................................................................... 34
6.9.1
MAC
层数据服务
............................................................................................................................ 35
6.9.2 MAC 层管理服务 ....................................................................................................................... 38
6.9 MAC 层常量 ...................................................................................................................................... 46
6.10 MAC 层属性库 .................................................................................................................................. 47
7. 网络层协议 ......................................................................................................................................................... 48
7.1 网络层一般要求和定义 ..................................................................................................................... 48
7.2 建立一个新网络 ................................................................................................................................. 48
7.2.1 信道能量检测 ............................................................................................................................. 49
7.2.2 确定组网信标参数 ..................................................................................................................... 50
7.2.3 发送组网信标 ............................................................................................................................. 51
7.2.4 场强收集 ..................................................................................................................................... 52
7.2.5 建立路由表 ................................................................................................................................. 52
7.2.6 配置子节点参数 ......................................................................................................................... 52
7.2.7 完成组网 ..................................................................................................................................... 52
7.3 加入一个网络 ..................................................................................................................................... 52
7.3.1 发送入网申请请求帧 ................................................................................................................. 55
7.3.2 接收入网申请响应帧 ................................................................................................................. 55
7.3.3 发送游离节点就绪帧 ................................................................................................................. 55
7.3.4 网络维护、路径信息收集 ......................................................................................................... 56
7.4 地址分配机制 ..................................................................................................................................... 56
7.5 网络层传输和接收 ............................................................................................................................. 57
7.5.1 传输 ............................................................................................................................................. 57
7.5.2 接收和拒收 ................................................................................................................................. 58
7.6 路由 ..................................................................................................................................................... 58
7.6.1 源路由 ......................................................................................................................................... 58
7.6.2 发起一个源路由帧 ..................................................................................................................... 58
7.6.3 中继一个源路由帧 ..................................................................................................................... 59
7.7 路由表 ................................................................................................................................................. 59
7.7.1 路由表的建立 ............................................................................................................................. 60
7.7.2 路由表的刷新 ............................................................................................................................. 60
7.7.3 路由表的使用 ............................................................................................................................. 60
7.7.4 路径记录 ..................................................................................................................................... 60
7.8 广播通信 ............................................................................................................................................. 61
7.9 永久性数据 ......................................................................................................................................... 61
7.10 网络层协议帧格式 ............................................................................................................................. 61
7.10.1 通用网络层帧格式 ............................................................................................................. 61
7.10.2 网络层各类型帧的帧格式 ................................................................................................ 65
7.11 网络层服务 ......................................................................................................................................... 83
7.11.1 概述 ..................................................................................................................................... 83
7.11.2 网络数据服务 ..................................................................................................................... 84
7.11.3 网络管理服务 ..................................................................................................................... 88
7.12 网络层常量属性 ................................................................................................................................. 94
7.12.1 网络层常量 ......................................................................................................................... 94
7.12.2 网络层属性库 ..................................................................................................................... 94
8. 应用层 ................................................................................................................................................................. 95
8.1 概述 ..................................................................................................................................................... 95
8.2 应用支持子层 ..................................................................................................................................... 95
8.2.1 通用的 APDU 帧格式 ................................................................................................................ 96
8.2.2 APS 四种帧类型 ........................................................................................................................ 97
8.2.3 应用支持子层常量和属性 ....................................................................................................... 107
8.3 设备管理平台 ................................................................................................................................... 107
附录
A
.................................................................................................................................................................... 109
A.1 白化编码译码 ........................................................................................................................................... 109
A.2 白化算法 C 语言代码 ...................................................................................................................... 110
附录 B ....................................................................................................................................................................... 112
B.1 校验算法 .................................................................................................................................................... 112
B.2C 语言代码 .................................................................................................................................................. 113
附录 C ....................................................................................................................................................................... 116
C.1 路径算法总流程图 ................................................................................................................................... 116
C.2 计算完全不相同的路径 ................................................................................................................... 117
C.3 计算相同节点较少的路径 ............................................................................................................... 119
C.4 路径的权值 ....................................................................................................................................... 121
C.5 选择路径的原则 ............................................................................................................................... 121
C.6 场强比较的原则 ............................................................................................................................... 121
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