国家标准 GB/T40786.2一2021 信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信第2部分:数据链路层规范 Informationtechnology一Telecommunicationsandinformation exchangebetweensyste1s一Lowvoltagepowerlinecomunication Part2:Datalimklayerspeeifieationm 2021-10-11发布 2022-05-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB;/T40786.2一2021 前言本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定起草本文件是GB/T40786《信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信》的第2部分 GB/T40786已经发布了以下部分第1部分:物理层规范; 第2部分:数据链路层规范请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口本文件起草单位;电子技术标准化研究院,深圳市海思半导体有限公司,深圳市中兴微电子技术有限公司、北京卓越信通电子股份有限公司、清华大学、青岛东软载波科技股份有限公司深圳市力合微电子股份有限公司、威胜信息技术股份有限公司,安徽德诺科技股份公司、北京全电智领科技有限公司、深圳市国电科技通信有限公司、电力科学研究院有限公司本文件主要起草人;姜彤、董晨、寇宏、卓兰、孙伟、刘培、程晨、徐文学、杨肪、董海涛、徐鹏程、刘鲤、朱水、李晓.彭被、刘庆扬,刘宜、张海龙
GB/T40786.2一2021 引言 GB/T40786《信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信》借鉴了国际主流标准的组帧及数据传输方法和协议架构,主要对宽带电力线通信网络组网、管理维护,安全机制、邻居干扰协调、资源调度等部分进行了描述本文件拟由两个部分构成第1部分物理层规范目的在于规范适用于复杂恶劣环境中低压电力线通信技术中的物理层协议第2部分:数据链路层规范目的在于规范宽带低压电力线通信网络拓扑,设备数据链路层协议栈结构、数据链路层帧格式和管理消息格式、基于信标的竞争和非竟争的信道访问机制、网络准人及退出机制、网络管理及维护流程、路由及拓扑管理协议、安全机制等低压电力线通信技术内容 IN
GB;/T40786.2一2021 信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信第2部分:数据链路层规范范围本文件规定了一种宽带低压(1kV以下)电力线通信网络数据链路层的总体描述、数据链路层协议、服务和安全本文件适用于利用低压电力线作为通信媒体的数据链路层设备(如网关设备、桥接器、终端设备等的设计、,制造、使用及维护规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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 GB/T15629.32014 信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第3部分:带碰撞检测的载波侦听多址访问(CSMA/CD)的访问方法和物理层规范 GB/T40786.1一2021信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信第1部分;物理层规范 IsO/IEC/IEEE8802-3;2021信息技术系统间的电信和信息交换局域网和城域网第3部分;以太网标准(Informationtecdhnoloegy-Telecommniceationsandinformationexchangebetwensys" tems一ILocalandnmetropolitanareanetworks-SpeeificrequirementsPart3:StandardforEthernet) 术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 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日的的管理消息 3.2 信标周期 beaconperiod 中央协调器确定的周期性发送中央信标的时间间隔中央协调器 centralcoordinator 宽带电力线通信网络中的主节点角色,负责协调、管理各个站点通信,负责完成组网控制、网络维护管理,管理线路上的通信资源,并负责与在同一个线路资源上的相邻网络协同工作
GB/T40786.2一2021 3.4 隐藏站点hiddenstation 同一网络中,无法与其他某个或某些站点直接通信的站点 3.5 设备标识 deviceidentifier DEVICE_ID 在一个站点的人网过程中,由中央协调器分配给它的全网唯一的标识符注:各个MAC子层与对应的DEVICE_I相关联 3.6 连接管理 connectionmanagement 发送站点和接收站点交换可用资源信息的机制 3.7 基于竞争的传输机会 contentio-basedtransmissioopportnity 仅支持基于竟争的信道访问的共享传输机会 3.8 无竟争传输机会 contentio-freetransmissionopportunity 分配给一个站点专用的传输机会 3.9 邻居网络neighbouringnetwork 工作于相同电力线路上,并且能够被本网络所属的站点检测到的宽带电力线通信网络 3.10 代理协调器proycoordinaton 中央协调器与站点或者站点与站点之间的进行数据中继转发的站点 3.11 station 站点支持本文件的、高速宽带低压电力线通信网络中能够相互通信的节点 3.12 addressassciationtable 地址关联表表格保存了应用实体的媒体访问控制地址与站点的DEVICE_ID的关联对应关系,通信数据可以通过站点到达该应用实体 3.13 网络名称 networknamme 由用户指定给网络的32字节的网络标识符,用于识别该网络及站点的人网 3.14 servicelow 服务流由服务质量参数集合描述的两个站点间的单向数据流,用于业务传输 3.15 全局链路 globallink 由中央协调器分配CFTxoP的站点间的链路 3.16 全局链路标识globallimkidentifier;GlAID 由中央协调器分配给一个全局链路的全网唯一的标识符
GB;/T40786.2一2021 3.17 信道估计窗 channelestimatiowindow 执行信道估计的信标周期的某一个部分 3.18 EU-48extendeluniqueidentifier48 由6个8位字节组成的硬件地址,前24位为组织唯一标识符,后24位为扩展标识符缩略语下列缩略语适用于本文件 AAT;地址关联表AddressAssociationTable ACK;确认ACKnowledgement) ADP;应用数据原语ApplicationDataPrimitives) AE;应用实体(ApplieationEntity AIFG;确认帧间隔ACKInter-FrameGap APC;应用协议汇聚ApplicationProtocolConvergence APDU;应用协议汇聚协议数据单元(APCProtocolDataUnit) BFG;突发帧间隔(BurstInter-FrameGap) BP:信标周期BeaconPeriod CBTXoP，竟争传输机会(ContentionBasedTransmissionm Oportunitry Ce Co;中央协调器(CentralCoordinator) CFTXoP无竟争传输机会(ContentionFre TransmissionOpportunity Check CRC:循环冗余校验(CycicRedundaney csMACA;载波债听多路访问/冲突避免(CarierSenseMdltipleAcesswithcollisionAvoid ance) CTS:清除发送(ClearToSend window Cw;竟争窗(Co ontention DA;目的地址(DestinationAddress DLL;数据链路层(DataLinkLayer) EUl.扩展唯一标识符(ExtendedUnmique Ientifier FCS,校验序列FrameCheckSequence) HsSTA;隐藏站点(HiddenStation) Imm-ACK:即时确认ImmediateACKnowledgement ITs;空闲时隙IdleTimeslot) LCDU;链路控制数据单元(LnkControlDataUnit) LFH;逻辑链路控制头(L.ogicallinkcontrolFrameHeader) LPDU,逻辑链路控制协议数据单元Logieallink controlProtocolDataUnit MAC;媒体访问控制(MediaAecessControl MIC;消息完整性检测码MessageIntegrityCode) MLD,组播侦听发现(MltieastListenerDiseover) MPDU媒体访问控制协议数据单元MediumaccesscontrolProtocolDataUnit)
GB/T40786.2一2021 NB;网络广播NetworkBroadeast) NID;网络标识Networkldentifer NNI;网络名称标识NetworkNanmeldentifier) NMK;网络成员密钥(NetworkMembershipKey PCo;代理协调器(ProxyCoordinator) PMI物理媒体无关接口(PhysiealMedium-independentlnterfacey QoS;服务质量QualityofServiee) RTS:请求发送(RequestToSend SA:源地址SourceAddress) SC.安全控制器(SeeurityControler SSC;站点到安全控制器(StationtoSeeurityControler STA;站点STAion) TCP传输控制协议(TransmissionControlProtocol) Ts;时隙(Tinmesot) TSpec:业务规范TrafficSpecification) TXoP;传输机会(TransmisionOpportunity) UDP;用户数据报协议(UserDatagramProtocol) VLAN;虚拟局域网VirtualLocalAreaNetwork 5 总体描述 5.1综述本文件规定了站点加人和离开网络的机制、网络管理和维护机制、数据传输机制、路由和拓扑管理机制、信道估计机制、安全机制、带宽管理机制和邻居网络干扰协调机制等 5.2网络拓扑典型的宽带低压电力线通信网络的逻辑网络拓扑如图1所示 CCG STA2 STA3 sTA2 图典型的宽带低压电力线通信网络的逻辑网络拓扑示意图
GB;/T40786.2一2021 图la)中,各个STA与CCo之间及各个STA之间可以实现点对点通信图1b)中,不同STA之间可以通过点对点通信或通过其他STA的中继进行通信,构成多层级的树形网络由于存在隐藏站点问题,cCo会根据网络拓扑情况,指定一个或多个STA作为PCo 5.3协议栈结构数据链路层(DLL)的协议栈结构如图2所示 A接口是应用实体(AE)和DLL的分界点;物理媒体无关接口(PM1)是LL层和物理层(PHY的分界点内部参考点x!和X将应用协议汇果(Arcy 和链路层控制(LLC)间以及LLC和MAC间分别做了逻辑分离 DLL管理 ADP ADp 实体 -垫巴 AAT数据、分类数据、应用协议汇聚子层AC子层》; 高层管理消息 ADP车之间的接口提供与应用实体AE APDU之的转换、服务流映射、产生AAT X参考点 APDU APDU LcDU数据逻辑挂路控制子层c子层). 缓联写分段、加去、重传、中维 os参数双参考点 LPDU LPDU 媒体访间控制参数调PDU的传、为媒体访向供定时 PNMI MPDU MPDU 图2DLL层协议栈结构在发送方向应用数据原语(ADP)通过A接口从AE进人DLL ADP应满足由特定应用协议定义的格式,对于以太网类型的AE,应符合GB/T15629.3一2014格式的ADP APC把ADP 转换为APC协议数据单元(APDU),为了和目的站点通信,APDU包含了所有ADP的部分 APC 还会识别ADP分类原语例如优先级标签),LLC通过ADP分类原语来支持该分类业务的QoS 而且APC负责在对等的APC间建立APDU流,并根据APDU附带的分类信息为这些流分配或多个队列 APC协议数据单元(APDU)通过X1参考点传给LLC,这个过程与应用和媒体均无关另外,ILILC 把从DLL管理实体接收到的管理数据原语映射为链路控制数据单元(LCDU),作为ILLC控制 LIc负责在LIc之间建立LCDU流 LC将收到的APDU和LcDU转变为LL.c赖,同时可使用加密密钥进行加密处理 LLc支持对 LI.C帧进行级联和分片处理,分片数据添加逻辑链路控制头(LFH)和循环冗余校验(CRC)后组成了 LIC协议数据单元(LPDU) LPDU通过X2参考点传递给MAC层另外,LIC还负责重传和中继功能
GB/T40786.2一2021 MAC负责将LPDU级联适配到MAC协议数据单元(MPDU),然后将MPDU按LLC决定的顺序传递给PHY,并按照域中建立的访问规则申请对媒体的访问在接收方向,从PHY接收的并携带有PHY帧错误信息的MPDU通过物理媒体无关接口(PM 进人MAc MAC将收到的MPDU解析出LPDU,通过X2参考点传递给LI.C LLc再从LPDU恢复出APDU和ICDU,如果需要,再执行解密,之后再分别传递给APC和LIC管理实体 APC再从收到的APDU中生成ADP传递给应用实体(AE) LLC负责在收到错误LPDU后,决定是否重传这个错误LPDU(并生成相应的ACK重传确认响应),或者丢弃这个错误的LPDU 5.4寻址对各个MAC子层的寻址可经由EU1-48地址实现,也可经由DEVICE_ID实现站点标识的参数说明见表1 同一个站点可以通过一个唯一的DEVICE_ID,或多个MULTICAST_ID,或BROADCAsT_ID进行寻址当sTA新加人网络时.cco应为其分脱一个在本网络中唯一的DEvcE._ID.当该sTA退出网煞后,为其分配的DEVICE_ID可以再次分配给其他STA 每次DEVICE_ID的有效期为CCo规定的重新注册时间间隔,STA可通过重新注册过程进行DEVICE_ID有效期的更新当CCo新建一个网络时,应在发送第一个信标帧前为自己分配一个DEVICE_ID DEVICE_ID以8比特的无符号整数表示,其范围为0一255.0缺省为待加人本网络的sTA所使用当STA创建组播组时,自动生成MULTICAsT_ID,MULTICAsT_lID只适用于可以直接通信的 STA间的组播传输 STA应为其创建的每个组播组分配不同的MULTICAsT_ID 不同的STA生成的多个MULTICAsT_ID可用于寻址同一STA,接收站点通过源站点来区分 MULTICAST_ID以8 比特的无符号整数表示,其范围为1254 BROADCAST_ID是取值固定为255的特殊的MU1TICAsT_ID,仅用于广播传输表1站点标识的参数定义参数定义有效取值 DEVICEID=0用于新人网的站点,此时CCo还未为该站点分配唯一的 DEVICE_ID 已人网的站点不能使用此取值 DEV1ICE_ID -250 用于经cco允许已人网的站点,由cCo分配 251255 保留保留 MULTICASTID -254 分配给不同的组播组 BROADCAST_ID 255 用于标识广播传输 5.5Qos STA应支持两种QS方法;基于优先级的Q0S和基于参数的Qos sTA应能够根据服务的特性选择QoS方法,基于优先级的QoS为不同的流提供不同的媒体访问优先级,基于参数的QoS为服务或应用关联的流提供特定的性能度量(QoS参数) 网络内站点间通信宜支持QoS需求
GB;/T40786.2一2021 5.6cCo等级 STA可具备成为CCo的能力 CCo分为以下能力级别 0级CCo:支持QoS和TDMA; b)其他级别CCo,待定具备cCo能力的不同STA所支持的cCo的能力级别可不同 5.7字节序对于所有具有多个字节的域在电力线上传输时为低字节在前,高字节在后对于每个字节,低位在前,高位在后 5.8管理消息时间如无特殊说明,本文件中STA发送管理消息后,等待对应的应答,响应或确认消息的最大等待时间为200ms,STA在接收到管理消息后,如需应答、响应或确认,应在100ms内答复对应的管理消息 5.9其他约束本文件的所有保留字段,如无特殊说明,均缺省置零本文件所描述的字节均为八位位组数据链路层 6.1格式 6.1.1概述宽带低压电力线通信网络中,站点的DLL层组帧过程如图3所示
GB/T40786.2一2021 APDU或LCDU FCs 未加密的 APDU或LCDu LFH FCS LLc倾加密已加密的加密 APDU或LcDU加学部分 LFH MIC 不加密部分 LLC赖控制头 DA/SALAN/ EType均不加膀 LLc顿 Llc帆 LLc帆填充 Llc帆块分片分片分片分片分片 CRC-32 LPDu LPH 分片 LPDU LPDU 填充LPDu MPDU 图3DLL组帧过程示意图 LIC帧由lIC帧头和一个APDU帧或一个ICDU帧组成,可以加密,也可以不加密当加密时除了LLC帧头外,需要加人加密控制帧头和MIC 携带有关联到同一个数据连接的APDU的多个LLC帆,可以级联形成一个数据LLC块包含属于同一管理连接的LCDU帧的多个LLC帧可以级联成为管理LLC倾块 LLC帧块可以包含关联到相同连接的要中继的LLC帧 LLC帧块级联的LI.C帧的数目由厂商自定义,通过DLL管理实体确定包含APDU的LLC帧块中相同用户优先级(业务优先级与用户优先级之间的映射见附录A)的 LLC帧的顺序应与生成这些帧的APDU的到达顺序相同包含LCDU的LLC帧块中的LLC帧的顺序应与DLL管理实体生成LCDU的顺序相同 LLc帧载荷中的字节顺序应与包含的APDU或 LcDU相同数据LLC帧和管理IIC帧可以包含在同一LIc帧块中,应满足以下条件对应的优先级数据连接关联的最低用户优先级大于或等于6; a b)对应的优先级数据连接关联的最高用户优先级等于7 此时,LCDU帧应映射到目的地址相同且用户优先级为7的APDU所映射的优先级数据连接混
GB;/T40786.2一2021 合的LLC帧块不可用服务流关联的数据连接传输,且只能当作数据LLC帧块处理每个LLC倾块的分片如图3所示 LLC帧块的第一个分片应从lLC倾块的第一个lLLC帧的第一个字节开始,分片的大小应为FEC块大小减去LPDU帧头和校验序列的大小如果最后一个分片长度不足,则用全0填充,以凑够整数个分片每个分片前应加上LPDU头,其中包含了从分片恢复出LI.C帧的必需信息每个分片后还应加上CRC用于差错检测对于一个连接的所有LPDU的分片大小应相同 6.1.2APDU格式应用协议数据单元APDU的格式见表2 表2APDU格式发送和接收长度定义 6字节目的地址(DA) 6字节源地址(SA TG字节 VLAN标签 2字节以太类型应用相关服务数据单元SDu(APpU的载荷 4字节 FCS APDU中各个字段的内容及字长应与ISO/IEC/IEEE8802-3:2021中第3章定义的MAC帧的对应字段相同并符合表2的规定数据原语到APDU字段间的映射含标签)都应遵循ISO/IEC/IEEE8802 3:2021或相关的桥接标准的规定,例如IEEE802,1DIEEE802.1Q等 6.1.3ICDU格式链路控制数据单元LCDU的格式见表3 表3LCDU格式定义长度 6字节目的地址(DA,MAC地址 6字节源地址(sA,MAC地址》 2字节以太类型(0x22E3 ICDU载荷 500字节 6字节1 PAD 4字节 FCS 接收站点通过ICDU的源/目的MAC地址来识别ICDU 以太类型用于标示管理消息,该字段的内容应设置为0x22E3 PAD字段用于补充ICDU的长度,使其达到最小值64字节,该字段应设置为0.
GB/T40786.2一2021 6.1.4LLc帧格式 LLc帧的格式如图3所示,其中LLC帧帧头LFH的格式见表4 表4LFH帧格式字节号位序号域定义 0;最后一个分段的填充 1;LcDU LILC帧类型 0~2 2:APDU 3;空畅 7保留 47 1:头包含时间戳时间戳存在标志 0;顿头不包含时间戳加密控制顿头 1:LLC帧已加,LFH后为加密控制头存在标志 0;lIC未加密,lFH后没加密控制头 APDU时由分类器指定的用户优先级,取值为0-7;用户优携带先级0应比1和2高,且低于其余的用户优先级 LIC优先级携带lCDU时:设置为7,即最高优先级在Lc就战转发时应促持不心 LLC倾包含的字节数,不含LFH(不含加密控制头和MIC) lc赖长 013 取值范围016383,分别表示管理条目总长度为0个字节、1个字节,依次类推，直到16383个字节 12 14 保留保留保留保留 15 源sTA 源STA的DEVICED 07 保留保留目的STA 目的STA的DEV1CE_ID 0 保留 I一保留 l:lIC顿按BRT广播广播标志 0;Llc赖为非广播 l;DLI组播流标志组播标志 0;非DLL组播流标志赖允许被中继的跳数如果站点收到的顿中,此域为非零值,应生存期在转发该顿时,减l;如果为0,则不能继续转发该顿 ADP到达A接口的时间,应为ADP的第一个字节通过A接口时,CCo发送时钟的最优估计值颗粒度为10ns 时间截 811 031 管理消息(lCDU和带内管理消息)中,此域取值待定 6.1.5LPDU帧格式 LPDU帧组帧过程,见图3,LPDU帧格式见表5 10
GB;/T40786.2一2021 表5LPDU帧格式位序号域字节号定义标识一个连接所关联的分片流中此分片的相对位置新连接的第一个有效分片的初始化取值为START_SSN,同一连接的随后的每分片序列号SSN 0l 015 个有效新分片应递增1 不属于任何连接的带有载荷的PHY赖、发送到某个DID的每个MPDU的第有效分片的初始化值由厂商自定义,并在随后的每个有效新分片递增1 帜的起始位置,取值分片中的第一个ILC 如下 LPDU头 0x0000x213;以字节标识LLC边界 09 LIC顿边界偏移 LPH) 偏移 0x214~0x3FE;保留; 0x3FF;此LPDU中没有1IC边界偏移 1:LPDU包含一个有效的分片; 23 有效分片标志 LPDU包含一个无效的分片,接收机应 l0 0 忽略ILPDU帧头剩余的部分 1:LPDU携带的分片属于管理LLC帧块; 11 管理队列标志 0:lPDU携带的分配属于数据LLC帧块 1;分片是最前待发送分片; 12 最前待发送分片标志 0:分片不是最前待发送分片 1315 保留保留分片见图3 IPDU校验序列 CRC校验 LPDU校验序列域为32比特长的CRC,应按LPDU中所有的域的发送顺序计算,从SSN域的 LSB开始,到L.PDU分片的最后一个字节的MSB结束生成多项式见公式(1). G(r)=r”十r”十.r” 十r十r”十r”十r" 十r十.r”十r”十.r”十l 需要重传的LPDU应保持不变地组装在将要发送的MPDU中,除了LPDU帧头中的“最前待发送分片标志”域如果“最前待发送分片标志”域改变,相应的“LPpU校验序列"域应重新计算 6.1.6MMPDU格式 MAC层按照LPDU到达x2参考点的顺序,将若干LPDU级联生成MPDU赖,如图3所示 c桃块的LPpDU顿应包含于一个或多个MuPDU,MPU中LPDU的顺序应与LLC赖块相同 MPDU可以从LLC赖块中的任一个LPDU开始 MPDU也可以包含其他LLC赖块的LPDU,相同数据连接上重传的LPDU,相同目的地址的管理LlC帧块的LPDU以及用于填充的空LPDU 填充的 L.PDU只能在要加载到携带MPDU的PHY的最后一个OFDM符号中未使用子载波的比特数大于 11
GB/T40786.2一2021 LPDU的比特数时重传的LPDU大小应与原始的LPDU相同填充的LPDU应放在MPDU的最末端 MPDU内LPDU应为连续的顺序,ILPDU的分片的序列号应从小到大 MPDU优先级应按照如下方式计算 a) 如果MPpU仅包含管理LPDuU,.MPoU优先级为7青则 b MPDU优先级按照MPDU中的数据LPDU优先级确定如果MPDU包含一个或多个LPDU是第一次发送,MPDU优先级应为生成这些LPDU的 c LLC帧或LL.C帧分段的最低优先级;否则如果MPDU包含的LPDU全部是重传的,MPDU优先级应为生成这些LPDU的LLC帧或 d LLc帧分段的最低优先级 6.1.7信标帧 6.1.7.1信标帧结构信标帧的结构如图4所示 TxoP条目[o] TxoP条目[x 信标锁头管理条目[o1 管理条目[m 图4信标帧结构信标应在一个LCDU中发送,信标应为LCDU的载荷,其长度应不超过1000字节包含信标的 LLC帧应使用专用的PHY帧发送 LCDU的SA域应设置为发送此信标的站点的MAC地址信标帧无需确认 cCo自行决定携带的TXOP条目和管理条目的数量及内容 6.1.7.2信标帧头信标帧头的格式见表6 表6信标帧头格式字段字节号位序号定义信标序列号,从0起,每个信标周期加1模2l,代理信标和发现 0l 信标序列号 015 信标应和本周期的中央信标相同信标帆头长度信标赖头的长度中央信标; 00:H 2 01;代理信标; 6" 信标类型 10;发现信标; 11l;保留 TxOP条目数本信标中包含的TxoP条目数指示本网络所采用的路由模式路由和拓扑管理模式 00,集中式路由和拓扑管理(CRTM)模式; 011l;保留 12
GB;/T40786.2一2021 表6信标帧头格式续字段字节号位序号定义 2 路由算法待定 3 当前CCo正在将其CCo身份切换至另一个STA时,设置为1,其切换过程中HOIP 余设置为0 00;取值为2 NNL_keyID 5~7 001:取值为3,依次类推; 11;取值为9 未来调度生命周期如果不为0,携带未来TXoP调度的信标赖应在cSLT变为0 0后 07 FSLT 保持连续FSLT十1个信标周期有效当前调度生命周期 07 信标中的TXOP调度在连续CSLT十1个信标周期有效 (CSLT 路由序列号最近发送的路由消息的序列号 015 管理条目数本信标中包含的管理条目数网络的NNI值 NNlT 10一11 015 cco等级 01 cco的能力等级邻居网络协调时,指示本网络发送中央信标的信标时隙的序号 000表示第1个,001表示第2个,以此类推未进行邻居网络协信标时隙序号 2一4 调时,设置为000 1;本网络采用PsD信息管理条目规定的PsD模板 12 PsD设置 0;本网络采用缺省的PsD模板 1:信标中的调度与上一个周期的信标不同信标是否修改 0;信标中的训度与上一个周期的信标相同保留保留 6.1.7.3TXOoP条目 TXOP条目格式见表7,每个TXOP条目的长度为5或6个字节表7TXOP条目格式字节号字段位序号定义本TXoP条目包含“起始时间”域,长度为6字节; 0: TXOP条目长度 l;本TXOP条目不包含“起始时间”域,长度为5字节 0非持续; 是否持续 1;持续 0;不使用是否使用RTS/CTS l:使用 13
GB/T40786.2一2021 表7xoP条目格式(续) 字段字节号位序号定义 0.PHY赖控制域包含的控制子赖数为l; Ne取值 1:PHY顿控制域包含的控制子帧数为2 指示允许在本TXOP中传输的业务配置类型注); 000;所有业务 001:网络保活业务; 业务配置类型 46 010:抄表业务 1;大数据传输业务 01l 100111;保留 0;CBTXOP; TXOP类型 l:CFTXOP 0" GLID 全局链路标识保留保留 0" 结束时间 TXOP的结束时间起始时间 07 TXOP的起始时间注;“业务配置”字段仅适用于本地cSMA分配,即GLID设置为0xF时 GLD为其他取值时,该字段设置为 “000” 6.1.7.4管理条目 6.1.7.4.1管理条目格式管理条目格式见表8 表8管理条目格式字段字节号位序号管理条目类型管理条目类型定义见表9 0 本管理条目的生效时间,若生效时间大于0,则为随后的第 “生效时间”的取值后的信标周期生效从第一次包含本管 57 生效时间理条目开始,每一个信标周期递减1,当取值为0时,开始生效取值范围0~127,分别表示管理条目总长度为0个字节、1个管理条目长度字节,依次类推,直到127个字节条目内容 -变量 -变量条目内容管理条目类型定义见表9 14
GB;/T40786.2一2021 表9管理条目类型定义类型取值描述保留保留 0x00 0x01 本网络信息用于指示本网络信息,如网络名称等 PCo指定 0x02 用于指示为新人网的STA指定的PCo信息备份cCo信息用于指示cCo指定的备份CCo的信息 0x03 保留 0x04 保留 PCo取消 0x05 用于指示将要被取消PCo身份的站点信息新cco信息用于指示cco切换后的新cco的信息 0x06 0x07 发现信标用于指示在该周期内被调度发送发现信标的站点信息 0x08 NID更新用于指示网络将更新ND及更新后的ND信息密钥更新 0x09 用于指示网络将更新密钥及更新的密钥类型和更新时间备份C 0x0A 用于指示网络中指定的备份sC信息时间参数 0xOB 用于指示全网络适用的时间参数信息时隙改变 Ox0C 用于指示信标区信标时隙的增加或减少信标位置迁移用于指示信标周期起始时间的改变信息 0xOD 0x0E MAc授权信息用于指示用户MAC授权允许人网的站点信息 0x0F 预调度信息用于指示预调度信息 PSD信息管理条目 0xl0 用于指示本网络采用的PSD模板保留 0xll0xlF 保留 6.1.7.4.2本网络信息管理条目本网络信息管理条目格式见表10. 表10本网络信息管理条目格式字段字节号位序号定义管理条目类型 0xO0] 生效时间管理条目长度 07 47字节网络名称 233 0255 32字节的网络名称,以ASCII表示发送此信标的CCo所在协调组的组ID 取值为“FF-FF-FF D 协调组 -F-FF"时表示网络已离开所属协调组,并准备加人新的 3439 047 FF- 协调组 cCoMAC地址 4045 047 网络的cCo的MAC地址网络中已注册的STA个数(非安全模式)或已认证STA个数 sTA个数 46 安全模式) 15
GB/T40786.2一2021 6.1.7.4.3Co指定管理条目 PCo指定管理条目格式见表11 表11PcCo的指定管理条目格式字段字节号位序号 0x02 管理条目类型本管理条目的生效时间,若>0,则为随后的第生效时间取值生效时间后的信标周期生效管理条目长度可变新指定Co数目新指定的Co数目N 0" PCo[1]的DEVICEID 第一个PCo的DEVICE_ID 保留 07 保留 GLID[1] 07 第一个PCo发送代理信标对应的GLID 保留保留 07 PCo[N]的DEVCE_ID 可变第N个Co的DEvIcE_ID 保留可变保留第N个Po发送代理信标对应的GLD 0" GLID[N门可变保留可变 07 保留 6.1.7.4.4备份cco信息管理条目备份CCo信息管理条目格式见表12 表12备份cCo信息管理条目格式字段字节号位序号定义管理条目类型 0x03 本管理条目的生效时间,若>0,则为随后的第生效时间取值 5" 生效时间后的信标周期生效 0一7 管理条目长度 10字节 0" 备份CCo的DEVICE_ID 备份CCo的DEVICE_ID 0" 保留保留 047 备份CCo的MAC地址备份CCo的MAC地址 16
GB;/T40786.2一2021 6.1.7.4.5PCo取消管理条目 PCo取消管理条目格式见表13 PCo取消管理条目在本周期生效,被取消PCo资格的站点,在本周期不能继续作为Co发送代理信标表13PCo取消管理条目格式字段字节号位序号定义管理条目类型 04 0x05 0 本管理条目的生效时间,若>0,则为随后的第生效时间取值生效时间后的信标周期生效管理条目长度可变取消的PCo数目取消PCco的数目取消的PCco[ 取消的第一个PCo的DEVICE_ID 保留保留取消的Co[N] 可变 07 取消的第N个co的DEVCE_ID 保留可变保留 6.1.7.4.6新CCo信息管理条目新cCo信息管理条目格式见表14 表1 新cCo信息管理条目格式字段字节号位序号定义管理条目类型 0x06 本管理条目的生效时间,若>0,则为随后的第生效时间取值生效时间 5" 后的信标周期生效管理条目长度 0~" 5字节新cCo的MAC地址新CCo的MAC地址 0" 新CCo的DEVICE_ID 新CCo的DEVICE_ID 保留保留 6.1.7.4.7发现信标管理条目发现信标管理条目格式见表15 sTA1STA2、,sTAN发送发现信标的顺序应与cCco为发送发现信标的GLID所分配的CFTXOP顺序一致 17
GB/T40786.2一2021 表15发现信标管理条目字段字节号位序号定义管理条目类型 0x07 生效时间 57 管理条目长度 0" 可变第一个发送发现信标的sTA的DEVICE_ID STAl的DEVICE_lID地址一保留保留第二个发送发现信标的sTA的DEVCE_D STA2的DEVICEID地址 I 保留保留第N个发送发现信标的sTA的DEVCE_D 07 ISTAN的DEVICE_ID地址可变 0" 保留可变保留 6.1.7.4.8NI更新管理条目 NID更新管理条目格式见表16 表16NID更新管理条目字节号位序号字段 04 管理条目类型 0x08 5" 生效时间 3字节管理条目长度 0 更新后的N 新NID 保留保留 6.1.7.4.9密钥更新管理条目密钥更新管理条目格式见表17 表17密钥更新管理条目字段字节号位序号定义管理条目类型 I一 0x09 木管理条目的生效时间,若>0,则为随后的第生效时间取值生效时间 57 后的信标周期生效管理条日长度 5字节 18
GB;/T40786.2一2021 表17密钥更新管理条目(续) 字段字节号位序号定义 0,更新的是NB密钥密钥类型 1:更新的是NMK密钥保留保留 0~15 更新开始周期 NB密钥或NMK密钥开始使用的信标周期序号 34 6.1.7.4.10备份sC管理条目备份sC管理条目格式见表18 表18备份sc管理条目字段字节号位序号定义管理条目类型 0x0A 本管理条目的生效时间,若>0,则为随后的第生效时间取值 57 生效时间后的信标周期生效管理条目长度 1字节 0;备份SC未启动备份sC启动标志 1;备份sC启动成为新C 保留保留备份SC的DEVICE_ID 备份sC的DEvICE_ID 保留保留备份sC的MAC地址 510 047 备份sC的MAC地址 6.1.7.4.11时间参数管理条目时间参数管理条目格式见表19 表19时间参数管理条目字段字节号定义位序号管理条目类型 0x0B 本管理条目的生效时间,若>0,则为随后的第生效时间取值 57 生效时间后的信标周期生效管理条目长度 07 5字节站点应周期性发送站点拓扑改变指示消息的时间间隔,从0 拓扑更新间隔开始,以0.1s为时间单元递增当取0时,表示不需要周期 07 性发送拓扑报告 19
GB/T40786.2一2021 表19时间参数管理条目(续字段字节号位序号定义比特0如果置1,表示在站点发送的站点拓扑改变指示消息中应包含可见站点信息,置0不包含 07 请求上报比特l:如果置1,表示在站点发送的站点拓扑改变指示消息中应包含完整的AAT信息,置0不包含; 比特27保留站点重新注册的时间间隔,取值从5一63,分别对应10、和重新注册间隔 5 126s,以2s为时间单位递增保留保解 6.1.7.4.12时隙改变管理条目时隙改变管理条目格式见表20. 表20时隙改变管理条目字段字节号位序号定义管理条目类型 04 0x0C 新增或减少的信标时隙生效时所在信标周期距离当前周期生效时间 57 的周期个数管理条目长度 9字节 “0”代表新增一个信标时隙; 0" 时隙改变类型 “1”代表减少一个信标时隙; 其他取值保留 047 改变网络cco 新增或减少的信标时隙所代表网络的cCo的MMAC地址 6.1.7.4.13信标位置迁移管理条目信标位置迁移管理条目格式见表21 表21信标位置迁移管理条目字段字节号位序号管理条目类型 0xoD 04 新增或减少的信标时隙生效时所在信标周期距离当前周期生效时间的周期个数管理条目长度 5字节 07 新的信标周期起始位置相比于原来的信标周期起始位置的 0~15 信标位置偏移量 3 提前量,提前量为本字段取值乘以步长,步长为0.32" 20
GB;/T40786.2一2021 表21信标位置迁移管理条目(续字段字节号位序号定义取值为“o”时表示因邻居干扰协调进行迁移迁移原因 07 取值为“1"时表示因网络合并进行迁移其他值保留 6.1.7.4.14MAC授权信息管理条目 MAC授权信息管理条目格式见表22 表22MAC授权信息管理条目位序号字段字节号定义管理条目类型 0x0E 生效时间 5 管理条目长度可变 MAC授权站点数目 2 本条目包含的MAC授权站点数目 MAc简化信息1 第一个MAC授权站点的MAC地址的最后1字节 MAC简化信息N 可变第N个MAC授权站点的MAC地址的最后1字节 6.1.7.4.15预调度信息管理条目预调度信息管理条目格式见表23 表23预调度信息管理条目字段定义字节号位序号管理条目类型 0x0下生效时间 07 管理条目长度可变 07 TXOP个数本条目包含的TXOP个数第0个TXOP的信息,具体内容参见表7 TXOP[0] 可变可变 **=* *==* TXOP[N-1] 可变可变第N-1个TXOP的信息,具体内容参见表7 21
GB/T40786.2一2021 6.1.7.4.16SD信息管理条目 PSD信息管理条目格式见表24 表24PsD信息管理条目字节号字段位序号管理条目类型 0xl0 生效时间 5一7 07 管理条目长度可变 PSD模板可变可变配置的PSD模板信息 6.2DLL功能 6.2.1基本机制宽带电力线通信网络使用基于信标的信道访问机制,cCo以信标周期为单位,通过周期性发送信标实现网络的管理及维护功能信标周期应与50Hz的交流电周期同步,每个信标周期的长度缺省为?倍交流电周期的长度,即 0ms 信标周期的起始位置相对于交流电过零点宜固定偏移A,其中0GB;/T40786.2一2021 在此区域内竟争发送共享CSMA区的最小长度应为TcsMw,TesMw取值为1.5ms 保留区可以分为多个TXxOP,可以根据网络传输情况,分为CBTXOP或CFTXOP 其中 CBTXOP对应于本地CsMA分配信标周期TXOP划分的一个示例如图6所示 TXOP[2] TXOP[n门] TXOP[0 TxoP[0 TXOP[] IxB Inu Ip 1mAL 第M个信标周期起始点第M1个信标周期起始点图6TXOP示例在TXOP中传输的帧之间应保证有一个间隔,在此间隔内,信道应为空闲每个TXOP在其结束前都应包含一个空闲时间,如图7所示这一空闲时间为TmE,其长度应为TXOP中传输的最后一个慎的最后一个符号开始计算,应大于或等于T m取值应为90丛s IlG_MIN IifG.MIN TXOP[0 TXOP[1] TXOP[2] TXOP[m TXOP[o T Inu IE Ix L 第A1个信标周期起始点第M个信标周期起始点图7信标周期中的帧间隔示意图根据TXOP调度的有效时间,TXOP又可以分为非持续TxoP,其调度分配仅在一个信标周期内有效; b)持续TXOP,其调度分配可以在下一个及后续的多个信标周期内有效 TXOP的调度分配缺省为非持续 CCo应根据网络情况及业务需求,确定TXOP为持续或非持续,并在信标中发送 STA如果无法检测到信标,可以继续基于已有持续TXOP的调度情况进行传输 6.2.2信道访问 6.2.2.1 CFTXOP CF:TXOP可以用于发送信标,也可以分配给某个特定的GLID标识的服务流的全局链路专用 6.2.2.2CBI%oP cCo通过信标调度CBTxoP的分配,sTA在CBTxOP中,需要采用csMA/CA的方式竟争信道进行传输 cco可以通过设置描述一个CBTXOP的TXOP条目的“业务配置类型”字段，限定该 CBTXOP中允许传输的业务类型 CBTXOP以TS为最小单位,Ts长度应为35.84s CBTXOP中STA传输的示例如图8所示其中ITs为空闲时隙,其长度与Ts长度相同具体信道访问过程包括三个过程: 优先级裁决; a b竟争信道; 帧传输 c 23
GB/T40786.2一2021 CBTXOP 2 E1 " MSG ACK 图8 CBTXOP中STA传输示例 STA在CBTs中竞争传输前,可通过优先级对比机制确定是否有资格参与此次的竞争传输优先级对比通过两个PR符号来实现 CBTs开始部分为两个PR时隙,STA根据自身的信道访问优先级在不同的PR时隙发送不同的PR符号不同的信道访问优先级与PR时隙的对应关系应符合表25的要求 STA在参与优先级裁决中,如果在任一它未发送PR信号的PRS内检测到PR信号,STA在余下的PRs内不能发送,直到收到要传输的MPDU的MPpU优先级高于或等于赢得优先级裁决的MA 优先级,MPDU优先级与MA优先级的映射应符合附录A的要求表25信道访问优先级与PR符号的映射关系 PRs1中发送PR符号信道访问优先级 PRS0中发送PR符号是是 MA3 是否 MA2 MA1 是否否 MA0 在CBTxXOP中参与竞争的STA应在竞争窗(Cw)内采用退避机制 cw应紧接在PRs之后,Cw 的长度以ITs数表示 STA应维护以下参数: 退避计数器(BC);用于确定STA在传输前要等待的ITs数; a 延期计数器(DC);用于记录sTA在改变退避参数前能够连续竟争失败的次数 b) c 退避阶段计数器(BsC);用于记录退避阶段,并在退避阶段改变时,选择BC和DC 退避的规则规定如下: 如果BC为0,sTA应在cw的第一个ITs开始后的TX_ON内开始发送; a b 如果BC不为0,STA应当将根据没有检测到传输的ITS数将BC递减如果BC递减为0,STA应当在递减为0时的ITS结束后的TX_ON内开始发送 c 如果STA在ITs内检测到传输,则不能在此次竞争中传输,并 d 将DC递增; 1 22 如果DC大于0,STA应将BC递减; 3 如果C为0,且BsC小于BsCmax,STA应递增BSC,然后将DC设置为Cmax(BSC). 将w随机设置为[0.NCcwmax(Bsc)-1]中的一仙，如果Ie为0,且C等于 BsCmax,STA应保持当前BsC,然后将DC设置为Cmax(IBsC),将BC随机设置为[O. 24
GB;/T40786.2一2021 NCwmax(EBSC)-1]中的一值检测到冲突的STA应在BScC小于BSCmax时将BsC递增,然后将DC设置为DCmax(BSC),将 C随机设置Co,Ncwmmax(I8sc)-1]中的一值. 在初始化后以及成功传输后.STA应将BsC初始化为1,DC初始化为DCmax(1),BC随机为[O. NCWmax(1)一1]内的一值 DCmax(BSC)和NCwmax(BSC)的缺省值见表26,该缺省值适用于所有的MA优先级表26缺省Cmax(BsC)和Ncwmax(BsC)值 ISC DCmax(BSC) NCWmax(BSC) 16 32 16 64 STA应能够确定CBTXOP的结束 6.2.2.3RTS/CIS CCo应在信标中指示CBTxoP是否使用RTs/CTs 如果使用RTs/CcTs,sTA在竟争到信道后,在发送MsG帧前先发送RTS赖,且只能在收到对应的CTs帧后,才能开始MSG帧的传输 RTS 帧的PHY帧头中的DD域指示的站点应在收到RTS帧T贼m后发送CTs(除了下述的不能发送 CTs帧的情况),源站点应在收到CTs帧T后发送MsG帧,RTs/cTs示例见图9 RTs/CTS可用于单播、组播和广播传输 Cw MsG g 图9CBIXoP中的RIs/CIs示例 PHY帧控制城中的DID字段所指示的站点应向发送RTS帧的站点发送CTS倾在单播传输的情况下,RTS帧的目的地址应与随后的MsG帧的目的地址相同;在组播及广"播传输的情况下,RTs帆的目的地址应为随后的MsG帧的目的地址,CTSs代理ID应设置为组播组内的某个成员站点的地址在如下情况时,收到RTS后,站点不能向发送RTS帧的站点发送C'TS 站点未准备好接收随后的MSG,或站点不具备接收随后的MSG的能力; a b)站点检测到信道忙,或者判断出在cTs帧或随后的MSG对应时间内信道忙即站点检测到其他帧或者帧序列,例如其他的RTs或cTs顿) RTs帧和cCTs帧中应指示帧序列的长度所有检测到RTs或CTs或者RTs和cTS都检测到的站点应认为信道将被占用,在该次传输结束前,不能进行传输站点在RTS帧后的Tcr-w后没检测到CTS帧,应认为没有收到cTS帧,见公式(2). 2 Te Tr十丁w十T十Tae0 ( cTs-MAx= 25
GB/T40786.2一2021 式中;TRrs和Tcrs分别是RTS和CTS帧的持续时间;TR和Tc,分别是RCIFG和cCIFG间隔,取值均为l104s 6.2.2.4GLID 全局链路标识(GLID)用于CCo进行网络带宽资源的分配,每个GLID在全网唯一全局链路标识类型的定义见表27 表27全局链路标识类型定义类型取值定义 0xFF 本地csMA分配仅限于本网络中站点竟争使用共享CSMA分配 0xFE 可与邻居网络共享,竞争使用发现信标分配 0xFD 用于调度STA发送发现信标无竞争分配用于为服务流全局链路或发送代理信标的全局链全局链路分配 0xl00xF0 路分配CFTXoP 0x000x0F 保留保留保留 0xFl0xFC 保留 6.2.2.5调度持续性调度的持续性通过信标头内的未来调度生命周期(FsL.T)和当前调度生命周期(csLT)字段指示其中FSLT标识未来的调度的有效性,在当前调度持续的周期结束后适用,为FSLT十1个信标周期;CsLT为当前调度的有效期,为cSLT十1个信标周期 cSLT和FsL都仅适用于持续性调度的 TXOP,所有的持续性调度的TXOP都采用相同的CSLT和FSLT cca应使用csL.T计数器实现持续性测度.,csLT应设置为持绩的信标周期数一1.只要csLT为非0值时,在每个连续的信标周期内,不能够递减超过1 若CCo需要结束某个持续性调度,应在每个连续的信标周期将csLT递减1直至0,同时保持FsLT为0 如果cCCo需要继续当前的持续性调度,它应通过在随后的信标帧中保持或增加CsLT的值,来保持或增加当前的持续性调度,此时,FSLT应设置为0 如果CCo需要改变当前的持续性调度,应将FS- LT设置为非0值,CSLT计数器应在随后的每个信标周期递减1,当前的调度在CSLT大于或等于0 前应保持有效当设置FSLT为非零值时,表示未来的调度已经发布在持续周期结束前,CCo不能改变持续性调度未来调度的生命周期应通过信标头中的FSLT计数器来指示未来调度及FSLT的值一旦发布,就不能修改如果FSL.T设置为0,信标帧中携带的是当前的持续性调度,否则,信标帧中携带的是未来的持续性调度 CCo广播一个新的未来调度时,应将FSLT设置为期望的调度持续周期值-1,从这一周期起,信标中应包含新的未来调度以及当前的非持续性调度 6.2.3网络建立、加入和退出 6.2.3.1网络建立 STA未人网前,处于空闲状态 STA初始化后的时间内,应尝试检测已有网络的各类信标,其 26

信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信第2部分:数据链路层规范GB/T40786.2-2021

一、低压电力线通信概述

低压电力线通信是利用电力线作为传输介质，实现设备间通信的一种技术。相比其他无线通信方式，低压电力线通信具有通讯距离长、抗干扰能力强等优点，因此在物联网领域得到了广泛应用。

二、GB/T40786.2-2021标准概述

GB/T40786.2-2021是我国针对低压电力线通信技术的最新标准，主要规定了低压电力线通信中数据链路层的相关内容。其中包括以下方面：

物理帧结构：定义了低压电力线通信中物理帧的格式和组成部分。
帧同步：定义了低压电力线通信中帧同步的方法。
差错检测与纠正：定义了低压电力线通信中出错处理的方法。
流控制：定义了低压电力线通信中对数据流的控制方式。

三、实现低压电力线通信的要点

实现低压电力线通信需要注意以下几个要点：

选择合适的调制方式和编码方式。
根据通信距离和传输速率等需求，选择合适的发送功率和接收灵敏度。
采用合适的帧同步和差错检测纠正方法，保证数据传输的可靠性。
选用合适的网络拓扑结构和路由协议进行设计和优化。

四、结语

低压电力线通信作为物联网设备间通信的重要手段之一，已经得到了广泛应用。GB/T40786.2-2021标准的发布，对于规范低压电力线通信中数据链路层的相关内容具有积极的推动作用。