GB/T38618-2020
信息技术系统间远程通信和信息交换高可靠低时延的无线网络通信协议规范
Informationtechnology—Telecommunicationsandinformationexchangebetweensystems—Specificationforhighreliabilityandlowlatencywirelessnetworkcommunicationprotocol
- 中国标准分类号（CCS）L79
- 国际标准分类号（ICS）35.110
- 实施日期2020-11-01
- 文件格式PDF
- 文本页数33页
- 文件大小2.34M
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信息技术系统间远程通信和信息交换高可靠低时延的无线网络通信协议规范
国家标准 GB/T38618一2020 信息技术系统间远程通信和信息交换 高可靠低时延的无线网络通信协议规范 lnformationtechmology一Teleeommmieationsandinformationexehange betweensystemmsSpecifieationforhighreliabilityandlowlateney wirelessnetworkcommunicationprotocol 2020-04-28发布 2020-11-01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/T38618一2020 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 缩略语 概述 物理层 6.1概述 6.2操作频率范围 6.3物理层射频要求 6.4物理层服务规范 数据链路层 21 21 7.1数据链路层参考模型 7.2MAC层 22 25 .3数据链路子层 参考文献 30
GB/38618一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
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这些专利的责任
本标准由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口
本标准起草单位:重庆邮电大学、电子技术标准化研究院、深圳市海思半导体有限公司、上海工 业自动化仪表研究院有限公司.浙江中控技术股份有限公司
本标准主要起草人:魏昱、王平、张弛、姜彤、王英、陆卫军、严冬、卓兰、韩丽刘培、陈政熙、章维 李彩芹、赵向阳、李强、王嘉宁,裘坤
GB/38618一2020 信息技术系统间远程通信和信息交换 高可靠低时延的无线网络通信协议规范 范围 本标准规定了高可靠低时延应用场景下无线通信网络的物理层的操作频率范围、射频要求和服务， 以及数据链路层参考架构、MAC层功能、精确时间同步、数据链路子层功能及自适应跳信道和确定性 调度等
本标准适用于无线网络在工业级现场应用中规划、部署及实施
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
第 GB15629.1l一2003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 11部分:无线局域网媒体访问控制和物理层规范 GB/T15629.15一2010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15部分:;低速无线个域网WPAN)媒体访问控制和物理层规范 wIA规范第1淋分用于过程自动化的wIA系统结构与 GB/T26790.l201l工业无线网络 通信规范 EEE802.15.4一2011局域网和城域网第15.4部分;低速率无线个域网(LR-wPAN)[L.ocal itanareanetworksPart15
4:Low-RatewirelessPersonalAreaNetworksLR and metropolit WPANs)] 术语和定义 GB/T26790.1一2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件
为了便于使用,以下重复列出了 GB/T26790.1一2011中的某些术语和定义 3.1 自适应跳频adaptivefrequenyhopping 在工业无线网络超簇内通信阶段的每个时隙,根据实际的信道状况更换通信信道
[GB/T26790.1一2011,定义3.1.3] 3.2 自适应频率切换adaptivefrequeneyswitch 在工业无线网络超帧中,信标阶段和活动期在一个超帧周期内根据实际的信道状况更换通信信道， 在不同的超帧周期内使用不同的信道
[GB/T26790.l一201l,定义3.1.4] 3.3 信标beacon 在工业无线网络中由接人点或充当父节点的终端节点设备广播节点的
注;信标锁用于新的父节点或终端节点加人工业无线网络
GB/T38618一2020 3.4 广播 br0adcast 将包发送给工业无线网络中所有可接收到的节点
[GB/T26790.12011,定义3.1.8] 3.5 信道chamnel 从发送端到接收端传递包的无线射频媒质
3.6 簇 clIster 包括一个父节点和多个终端节点的逻辑节点组
3.7 共存coexistenee 个网络在不被干扰或者不干扰同一环境下的其他网络的情况下具有执行任务的能力 注:这些网络遵循相同或者不同规则
3.8 兼容compatibility -个网络具有向其他网络提供服务或者接收来自其他网络服务,并且通过服务互换实现多个网络 之间有效运作的能力
3.9 数据链路子层datalinksub-layer 位于MAC层之上,用于处理工业无线网络拓扑、链接和通信资源
[GB/T26790.1一2011,定义3.1.17 3.10 终端节点endode 安装在工业现场,连接或者控制生产过程的设备 3.11 跳频frequeneyhopping 收发信道切换方法,目的为抗干扰和减少信号衰落
[GB/T26790.12011,定义3.1.20 3.12 接入点accesspoint 连接工业无线网络与其他工厂网络的设备
3.13 跳 hop 工业无线网络中,包在两个相邻节点之间传递的过程,而没有其他节点的参与
注:多跳用于延长传输距离、绕过干扰源和避免阻塞
3.14 互操作interoperabilty 两个或两个以上的网络彼此交互信息且利用所交互信息的能力
3.15 加入joining 工业无线网络节点通过认证,并且允许接人工业无线网络的过程
GB/38618一2020 3.16 链路link 规定了邻近节点间传输帧所需的通信参数
注;包括源地址和目的地址对,时隙,信道、方向和链路类型
3.17 网络管理者network manager 负责配置网络,分配通信资源、管理路由表、监视和汇报网络性能的逻辑角色
注;在工业无线同络中有且仅有一个网络管理者
3.18 paeket' 包 在物理媒体上同时发送的一组有格式的位
[GB/T26790.1一201l,定义3.1.32] 3.19 父节点parentsnode 工业无线网络中,负责终端节点的管理和包转发等功能的设备 3.20 超帧superframe 周期性重复的时隙集合
注，超帆用于规定周期性通信的收发时间 3.21 时隙timeslot 在工业无线网络中交换数据所采用的基本时间单位
注工业无线网络中的时隙长度是可配置的
3.22 时隙跳频timeslothopping 为了避免干扰和衰减,按照一定规律,在每个时隙改变收发频率
[GB/T26790.1一2011,定义3.1.40 缩略语 下列缩略语适用于本文件
AFH自适应跳频(AdaptiveFrequeneyHopping) AFS自适应频率切换(AdaptiveFrequeneySwitch) CAP竞争接人期间(CompetitiveAccessPeriod) CFP免竞争期(ContentionFreePeriod CSMA/CA载波侦听多路接人/冲突避免(CarrierSenseMultipleAccesswithColsionAvoid ance rDtaEatity) DL.DE数据链路子层数据实体(Datalink sub-Layer DLDESAP数据链路子层数据实体服务访问点(DLDEs Poainr) ServiceAccess！ Entity DL.ME数据链路子层管理实体(DatalinksdbL LayerManagement Pomne) DLMESAP数据链路子层管理实体服务访问点(DLMESe SerViceAccess DL.SL数据链路子层(DataLinkSub-layer) DMAP设备管理应用进程(DeviceMa lanagementApplieationProcess)
GB/T38618一2020 DSME确定性同步多信道增强网络(De dSynchronousMulti-channelEnhanced )eterministicand ED能量检测(EnergyDetection FFD全功能设备(FullFunctionDevice) ShifKeyinE) FSK频移键控(Frequency aussFre Shift GFSK高斯频移键控(Gau Kesyine) requency ruaranteedTimeSot) GTs有保障的时隙(G0 LatencyDeterministicNetwork) LLDN低时延确定性网络(I.ow QualityIndicator LQI链路质量指示符(Link Control MAC媒体访问控制(Medium MLDESAPMAC子层数据实体服务访问点(MACsub-LayerDataEntityServiceAccessPoint) MLMEMAC子层管理实体(MACsublLayerManagementEntity) MIMESAPMAC子层管理实体服务访问点(MLMEServieeAccessPoint) MPDUMAC协议数据单元(MACProtocolDataUnit MPSK多进制相移键控(M-aryPhase-ShiftKeying O-QPSK偏置四相相移键控(OffsetQuadraturePhase-ShitKeying) PAN个域网(PersonalAreaNetwork) PDSAP物理层数据服务接人点(PhysicallayerData-ServiceAccessPoint) PHY物理层(PhysicalLayer) PIBPAN信息库(PANInformationBase) 物理层管理实体服务接人点(PhysicalLayerManagenmentEntityServiceAccess PLMESAP Point) PPDU物理协议数据单元(PhysicallayerProtocolDataUnit PsDU物理层服务数据单元(PhysicallayerServiceDataUnit) RFsAP射频服务接人点(RadioFrequeneyServiceAccessPoint) RFD简化功能的设备(ReducedFunetionDevice' RssI接收信号强度值(ReceivedSignalStrengthIndication SAP服务接人点(ServiceAecessPoint) SFD帧首定界符(StartofFrameDelimiter TH时隙跳频(TimeslotHopping TSCH时隙信道跳变(TimeslottedChannelHopping S 概述 高可靠性仅指网络中通信模块的接收机灵敏度在满足6.3.1.2,6.3.2.2和6.3.3.2规定下误包率小 于或等于1%的状态;低时延是指网络中端到端时延小于或等于50ms的状态
不涉及高可靠和低时 延的细节及其实现
物理层、数据链路层及其接口的概念略图见图1
物理层通过RFSAP访问物理媒体
物理层通过PDSAP向媒体访问控制层提供数据服务,通过 PLMESAP向媒体访问控制层提供管理服务
数据链路层中的媒体访问控制层通过MLDESAP向数 据链路子层提供数据服务,通过MLMESAP向数据链路子层提供管理服务
数据链路层中的数据链 路子层通过DLDESAP向更高层次提供数据服务,通过DLMESAP向更高层次提供管理服务
图1中 箭头表示接口
GB/38618一2020 更高层次 DLDEsAP" DL.MESAP 数据链路子层 MMESP MLDESAP 媒体访问控制层 数据链路层 PDSAP PMESAP 物理层 RESAP 物理媒介 图1物理层、数据链路层及其接口的概念略图 物理层 6.1概述 高可靠低时延场景下无线网络的物理层基于GB/T15629.15一2010构建的物理层和GB15629.1l 2003构建的物理层
相对于GB/T15629.15一2010,增加了433MHz操作中心频率、470MHz 510MHz操作频段以及相应的调制方式,规定了接收机灵敏度、接收端干扰抑制相邻信道、接收端干 扰抑制(非相邻信道非相邻信道,接收端ED,以及同频商用无线网络共存测试
6.2操作频率范围 物理层相应的频段以及对应的调制和扩频方式如表1所示,设备应使用表1中的调制和扩频方式 在一个频段上运行
表1不同频带下的参数 频带 码片(chip)速率 比特率 符号速率 调制方式 MHz kbit/s Maip/s ksymbol/s 50 0.2 MPSK 12.5 430.00~432.79 GFSK 200 0.2 50 MPSK 12.5 433.00~434.79 GFSK 200 779787 250 62.5 -QPsK(可选 O- 779787 250 62.5 MPsK(可选 50 50 滤被2FsK 470~510 100 100 滤波4FSK 200 100
GB/T38618一2020 表1续 符号速率 频带 码片(chip)速率 比特率 调制方式 MH kbit/s Mehip/s ksymbol/s GFSK 100 470~510 OFMD 0.1 -QPSK 6.2550 3.125 注 不适用; GFSK 高斯频移键控; MPSK 多进制相移键控; MFSK 多进制频移键控; 2FSK 二进制频移键控; 4FSK 四进制频移键控 OFMD -正交频分复用 O-QPSK 偏置四相相移键控
6.3物理层射频要求 6.3.1433MHlz频段射频要求 6.3.1.1调制方式 433MHz~510MH么频段模块接收端使用GFSK调制方式,PHY的数据速率为200kbit/s. 6.3.1.2接收机灵敏度 433MHz510MHz频段模块接收机灵敏度应符合;433MHz频段的每个信道内,当接收机灵敏 度降至一110dBm'时,误包率不大于1%
6.3.1.3接收端干扰抑制(相邻信道 433MHz510MHz频段模块接收端干扰抑制相邻信道)应符合:当干扰信号功率升至 -50dBm'时，误包率不大于1%.
特定条件为工作信道内的输人功率等于一82dBm',间隔信道对工作信道的干扰信号输人功率相 对值至少为0dB 6.3.1.4接收端干扰抑制(非相邻信道 433MHz~510MH2频段模块接收端干扰抑制非相邻信道)应符合:当干扰信号功率升至 -35dBm'时，误包率不大于1%
特定条件为工作信道内的输人功率等于-82dBm',非相邻信道对工作信道的干扰信号输人功率 相对值至少为30dB 1) dBm为信道功率绝对值单位,计算公式为10log(功率值/1mW)
2 B表征干扰信号功率比工作信道功率的相对值单位,计算公式为1olog(干扰信号功率/工作信道功率》.
GB/38618一2020 6.3.1.5接收端ED 433MHz~510MHz频段模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.11一2003构建的较强 干扰场景,即存在至少2个商用无线网络，且与其中2个商用无线网络持续网络连接,进行数据交换
在此场景下433MH&频段的每一个信道的ED曲线满足左右平移6dB'精度要求,在此范围内呈线性 和适度单调
6.3.2470Mz~510MHz频段射频要求 6.3.2.1调制方式 470MHz510MH2频段模块接收端使用GFSK调制方式,数据速率为100kbit/s
6.3.2.2接收机灵敏度 470MHz510MHz频段模块接收机灵敏度应符合470MHz510MHz频段的每个信道内,接 收机灵敏度降至一107dBm'时,误包率不大于1%
6.3.2.3接收端干扰抑制(相邻信道 470MHz510MHz频段模块接收端干扰抑制相邻信道应符合:当干扰信号功率升至 -50dBm'时,误包率不大于1%
特定条件为工作信道内的输人功率等于一82dBm',间隔信道对工作信道的干扰信号输人功率相 对值至少为0dB 6.3.2.4接收端干扰抑制非相邻信道 470MHz一510MHz频段模块接收端干扰抑制(非相邻信道)应符合;当干扰信号功率升至 -35dBm'时,误包率不大于1%
特定条件为工作信道内的输人功率等于82dBm',非相邻信道对工作信道的干扰信号输人功率相 对值至少为30d 6.3.2.5接收端ED 470MHz510MHz模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.11一2003构建的较强干扰 场景,即存在至少2个商用无线网络，且与其中2个商用无线网络持续网络连接,进行数据交换
在此 场景下470MHz一510MHz频段的每一个信道的ED曲线满足左右平移6dB精度要求,在此范围内 呈线性和适度单调
6.3.3780H频段射频要求 6.3.3.1调制方式 780MHz频段模块接收端使用O-QPSK调制方式,数据速率为250kbit se 7 6.3.3.2接收机灵敏度 780M&频段模块接收机灵敏度应符合.780MH2频段的每个信道内,接收机灵敏度降至 -100dBm'时,误包率不大于1%
6.3.3.3接收端干扰抑制(相邻信道) 780MH2频段模块接收端干扰抑制(相邻信道)应符合:当干扰信号功率升至一40dBnm'时,误包
GB/T38618一2020 率不大于1%
特定条件为工作信道内的输人功率等于-82dBm',间隔信道对工作信道的干扰信号输人功率相 对值至少为0dB 6.3.3.4接收端干扰抑制(非相邻信道 780MHz频段模块接收端干扰抑制非相邻信道)应符合:当干扰信号功率升至一25dBm'时,误 包率不大于1%.
特定条件为工作信道内的输人功率等于一82dBm',非相邻信道对工作信道的干扰信号输人功率 相对值至少为30dB 6.3.3.5接收端ED 780MHz频段模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.l1一2003构建的较强干扰场景 即存在至少2个商用无线网络，且与其中2个商用无线网络持续网络连接,进行数据交换
在此场景下 780MHz模块的每一个信道的ED曲线满足左右平移6dB'精度要求,在此范围内呈线性和适度单调 6.3.4同频商用无线网络共存 6.3.4.1 共存定义 同频商用无线网络共存定义为工作在2.4GISM频段的高可靠低时延无线网络不受工作在2.4G 一203的无线网络的信道干扰,实现与GB15829.一203无线网络共存 频段的基于GB15629.11一 共存测试主要在3个不同程度的基于GB15629.ll一2003的无线网络干扰场景下进行
6.3.4.2干扰场景 基于GB15629.112003的3个无线网络干扰场景 干扰场景1 轻度干扰场景;本干扰场景中,存在1个商用GB15629.11一2003无线网络,与 a 该商用无线网络未进行特意的网络连接,即未构造特意的数据交互干扰; 干扰场景2 -般干扰场景;本干扰场景中,存在至少2个商用GB15629.11一2003无线网 b 络,且与其中1个商用GB15629.11一2003无线网络进行特意的间断网络连接,即进行少量的 数据交互,未进行持续干扰 干扰场景3较强干扰场景;本干扰场景中,存在至少2个商用GB15629.11一2003无线网 络,且与其中2个商用GB15629.11一2003无线网络进行特意的持续网络连接,即进行持续的 数据交互
6.3.4.3同频商用无线网络共存判定 2.4GHHz模块与同频商用无线网络共存应符合分别在GB15629.11一2003无线网络干扰场景1、无 线网络干扰场景2,无线网络干扰场景3下,2.4GHz模块能自动跳到2.4GHz频段中不受当前无线网 络工作信道干扰的信道进行通信,实现与GB15629.ll一2003无线网络共存
6.4物理层服务规范 6.4.1物理层参考模型 物理层(PHY)服务的参考模型如图2所示
物理层定义了两种服务;连接到物理层数据服务接人点(PDSAP)的PHY数据服务和连接到物理 层管理实体服务接人点(PLMESAP)的PHY管理服务
物理层管理实体(PLME)维护一个与物理层
GB/38618一2020 相关的数据组成的物理层管理信息库(PHYPIB)
PHY通过RFSAP在物理发射信道上收发PHY协 议数据单元(PPDU). PDSAP PLMESAP PLME PY PlB RFSAP 图2物理层参考模型 6.4.2物理层数据服务 6.4.2.1原语表示形式 物理层数据服务接人点支持在点对点MAC层的实体之间传输MPDU. 表2列出了物理层数据服务接人点所支持的物理层数据接人的请求、确认和指示接口,它们的原语 表示形式分别是PDDATA.request、PD-DATA.confirm和PDDATA.indication,见6.4.2.2,6.4.2.3和 6.4.2.4中定义 表2物理层数据服务接入点接口 物理层数据服务接人点接口 DDATA.request(请求) PDDATA.confirm(确认 PDDATA.indieation(指示 接口定义 见6,4.2.2 见6.4.2.3 见6,4.2. 6.4.2.2PD-DATA.reguest(物理层数据请求 6.4.2.2.1语义 MAC层用PDDATA.request(请求)向本地物理层实体发送一个MPDU,即物理层服务数据单元 PsDU
PDDATA.request的语义如下 PDDATA.request Psdulength. Psdu 表3列出了PDDATA.request的参数
表3PD-DATA.reques参数 参数名 类型 取值范 说明 三aMaxPHYPacketsix(物理层 Psdul.engtl 无符号整型 物理层实体发送PSDU的字节数 最大数据包容量 物理层实体发送由字节构成的PsDU内容 Psdu 字节
GB/T38618一2020 6.4.2.2.2使用场合 PD-DATA. ..request由MAC层实体产生,并发送到物理层实体,请求发送一个MPDU. 6.4.2.2.3接收响应 当物理层实体接收到PDDATA.request后,就会尝试发送一个物理层服务数据单元(PSDU)
此 时,如果发射机处于激活状态即TX_ON状态,物理层将首先构造一个物理层协议数据单元 PPDU),该单元包含有要发送的PSDU,之后发送PPDU
在物理层实体完成发送任务后,它将返回 个sSUCCESS状态的PDDATA.confirm 当物理层实体收到PD-DATA.request时,设备的收发机如果正处于接收状态即RX_ON状态) 物理层实体将忽略PSDU,并返回一个带有RX_ON状态的PDDATA.confirmm
当物理层收到PD DATA.regu ue妹时,设备的收发机如果正处于关闭状态(即TRx._orFF状态),物理层实体将忽略 _oFF状态的PDDATA.confirm
当物理层收到DDATA.request时 sD0,并返回一个带有TRx 设备的发射机如果正处于忙状态(即BUsY_TX状态),物理层实体将忽略PsDU,并返回一个带有 BUSY_TX状态的PDDATA.confirm
6.4.2.3PD-DATA.confirm物理层数据确认 6.4.2.3.1语义 物理层用PD-DATA.confirm向MAC报告向对等的MAc层实体发送MPDU(即PsDU)的结果 PDDATA.confirm的语义如下 PD-DATA.confirm Status 表4列出了PD-DATA.confirm的参数
表4PD-DATA.confir参数 参数类型 取值范围 参数 说明 Status 枚举 SUCCESS,RX_ON,TRX_OFF或者BUSY_TX 请求发送一个数据包的结果 6.4.2.3.2产生条件 PDDATA.confirm由物理层实体产生,并将发送给MAC层实体作为PD-DATA.request的响应
PD-DATA.confirm将返回一个代表发送请求执行的状态,如果发送数据请求成功地执行,则返回状态 为sUcCESS;否则返回一个代表出错的代码,如Rx_ON,TRx_OFF,或者BUsY_TX
6.4.2.3.3使用场合 当MAC层实体收到PDDATA.confrm之后,就可知发送请求PDDATA.request的结果
如果 发送成功,那么PD-DATA.confrm的状态参数就设置为sUCCESS;否则,状态参数设置为错误状态
6.4.2.3.4接收响应 不适用 10
GB/38618一2020 6.4.2.4D-DATA.indieatio物理层数据指示 6.4.2.4.1语义 物理层利用PDDATA.indieation向本地MAC层实体传送一个MPDU即PSDU) PD-DATA.indieation的语义如下 PD-DATA.indication PsdulLength Psdu. PpduLinkQuality 表5列出了PD-DATA.indieation的参数 表5PD-DATA.indieation参数 参数 类型 取值范围 说明 PsduLength
GB/38618一2020 6.4.3.2.3接收响应 如果物理层管理实体收到PLME-CCA.request时,接收机处于激活状态,则物理层实体就会立即 执行清除信道评估
当物理层完成清除信道评估之后,物理层管理实体将返回一个带有BUsY或者 IDLE状态的PLME-CCA.confirm,其状态取决于清除信道评估的执行结果
如果收到PLME-CCA.request时,收发机处于关闭状态(TRx_OFF状态)或者发射机处于发射状态 TX_ON状态),物理层管理实体将分别返回带有TRX_OFF或者TX_ON状态的PLMECCA.confirm
6.4.3.3PLMMIE-cCA.confirm(物理层管理实体清除信道评估确认 6.4.3.3.1语义 PLMECCA.confirm报告信道清除评估请求的执行结果 PLME-CC'A.confirm的语义如下: PLMECCA.confirm Status 表7列出了PL.ME-cCA.confirm的参数
表7PLME-CCA.confirm参数 取值范围 参数 类型 说明 执行清除信道评估请求的结果 Status 枚举 TRX_OFF,BBUSY,IDLE 6.4.3.3.2产生条件 PLME-CCA.confirm由物理层管理实体产生,并作为对PLME-CCA.request的响应返回给MAC 层管理实体
PLME-CCA.confirm将返回一个BUSY或者IDLE的状态,以表明清除信道成功,或者 TRX_OFF的错误代码
6.4.3.3.3使用场合 MAC层管理实体收到PLMECCA.confirm之后,得知请求清除信道评估执行的结果
如果清除 信道评估是成功的,状态参数就被设置为BUsY或者IDLE
否则,状态参数将表明出错
6.4.3.3.4接收响应 不适用
6.4.3.3.5物理层管理实体清除信道评估时序 图4给出了物理层管理实体清除信道评估的时序
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GB/T38618一2020 MAc层管理实体 PHIY管理实体 P叫ME-ccArequest PME-CCAconrm 图4物理层管理实体清除信道评估时序图 6.4.3.4PLM-ED.request(物理层管理实体能量检测请求 6.4.3.4.1语义 PLME-ED.request请求物理层管理实体执行能量检测
PLMEED.request的语义如下 PLME-ED.reguest( PLME-ED.reque est没有相关参数
6.4.3.4.2产生条件 P.ME:EDrque由MAc层管理实体产生,并发送给物理层管理实体来请求能量检渊. 6.4.3.4.3使用场合 PLMEED.reques!原语由MIME生成并发送给其PLME以请求ED测量
6.4.3.4.4接收响应 当物理层管理实体收到PLME-EDrequestL时,如果接收机处于激活状态,则物理层执行能量检测
当 物理层完成能量检测后,物理层管理实体将返回一个带有sUCCEsS状态的PLME-ED.confirmm
如果物理层收到PLME-ED.request时,收发机处于关闭状态(TRx_OFF状态)或者发射机处于发 射状态(TX_ON状态),物理层管理实体将分别返回一个带有TRX_OFF或者TX_ON状态的PLME ED.confirm
6.4.3.5PLM-ED.eonfirm(物理层管理实体能量检测确认 6.4.3.5.1语义 PLMEED.co confirm向MAC层报告能量检测的结果
PLMEED.confirm的语义如下 PLMEED.confirm Status， EnergyLevel 表8列出了PLME-ED.confirm的参数
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GB/38618一2020 表8PLME-ED.com irm参数 参数 类型 取值范围 说明 枚举 执行能量检测请求的结果 Status SUCCESS,TRX_OFF,TX_ON 当前信道的能量检测等级
如果状态被设置为 Energyl.evel 整数 0x000xfr ScCESS,这是当前信道的能量检测等级
否 则,参数的值将被忽略 6.4.3.5.2产生条件 PLME-ED.confirm由物理层管理实体产生,作为对PLME-ED.request的响应发送给MAC层管 理实体
PLME-ED.confirm将返回一个SUCCESS状态,表明一次成功的能量检测;或者返回一个 TRX_OFF或TX_ON错误代码
6.4.3.5.3使用场合 MAc层管理实体收到PLME-ED.confirm之后,就可得到能量检测的结果
如果能量检测是成功 的,状态参数就被设置为SUcCESS
否则,状态参数将表明出错
6.4.3.5.4接收响应 不适用
6.4.3.5.5物理层管理实体能量检测时序 图5给出了物理层管理实体能量检测时序
MAc层管理实体 PHY管理实体 PLMED.cwesd PLM-ED.confirm 图5物理层管理实体能量检测时序图 6.4.3.6PLME-GET.re reqest(物理层管理实体获取信息请求) 6.4.3.6.1语义 PLME-GET. request请求获得有关物理层PIB属性的信息
PLME-GET,regue rest的语义如下 PLME-GET.r request PIBAttribute 15
GB/T38618一2020 表9列出了PLMEGET.request的参数
表9PLME-GET.reguest参数 类型 取值范围 参数 说明 PIBAttribute 枚举 见GB/T15629.152010 物理层PIB属性标识符 6.4.3.6.2产生条件 PLME-GET.r request由MAC层管理实体产生,并发送给物理层管理实体以获得物理层PIB信息
6.4.3.6.3使用场合 当物理层管理实体收到PLMEGET.request之后,尝试在它的数据库中检索所请求的PIB属性
如果物理层管理实体在它的数据库中没有找到PIB属性标识符,那么它就会返回一个带有UNsUP PORTED_ATTRIBUTE的状态的PLME-GET.confirm
如果物理层管理实体成功地检索到所请求的物理层PIB属性,那么将向MAc层返回一个带有 sUcCEss状态的PLME-GET.confirm
6.4.3.6.4接收响应 不适用 6.4.3.7PLME-GETI.onfirm物理层管理实体获取信息确认 6.43.7.1语义 PLME-GET.confirm向MAC层报告请求物理层PIB属性信息的结果
PLME-GET.confirm的语义如下 PLME-GET.confirm Status， PIBAtrribute， PIBAtrtibutevalue 表10列出了PLME-GET.confirm的参数
表10PLME-GEI.confirm 参数 参数 类型 取值范围 说明 请求得到物理层PIB属性信息的结 枚举 sUcCEss,UNsUPPoRTED_ATTRBUTE Status 果状态 PIBAtrtibute 枚举 见GB/T15629.152010 所指定的物理层PIB属性标识符 所得到的物理层PIB属性值
当状 PIBAtrtibutevalue 多种类型 属性确定 态参数被设置为UNsUPPORTED ATTRIBUTE时,这个参数长度为0 6.4.3.7.2产生条件 PLME-GET.confirm由物理层管理实体产生,作为对PLME-GET.request的响应返回给MAC层 16
GB/38618一2020 管理实体
PLME-GET.confirm将返回一个代表成功获得物理层PIB属性的状态sUcCESS,或者返 回一个代表出错的代码UNsUPPORTED_ATTRIBUTE 6.4.3.7.3使用场合 当MAC层管理实体收到L.MEGET.onfirm之后,就可得知物理层PB属性请求的执行结果 得到所读取的物理层PIB属性
如果物理层PIB属性请求执行成功,则状态参数就被设置为 sUCCESS;否则,状态参数将表明出错
6.4.3.7.4接收响应 不适用
6.4.3.7.5物理层管理实体获取信息时序 图6给出了物理层管理实体获取信息时序 MAc层管理实体 PIY管理实体 PLME-GET.reguest PLMEGErconfm 图6物理层管理实体获取信息时序图 6.4.3.8PLMIE-SET-TRx-STATE.request物理层管理实体设置发射机状态请求 6.4.3.8.1语义 PLME-SET-TRX-STATE.r .request向物理层实体请求改变收发机的内部的工作状态
收发机内部 主要分为3种状态: 收发机关闭状态(TRX_OFF); aa b) 发射机激活状态(Tx_ON); 接收机激活状态(Rx_ON). c PLME-SET-TRX-STATE.request的语义如下 PLMESET-TRX-STATE.request( State 表11列出了PLME-SET-TRX-STATE.request的参数
表11LME-SET-TRx-STAIE.request参数 参数 类型 取值范围 说明 State 枚举 Rx_ON,TRx_OFF,FoRCE_TRx_oFF,Tx_ON 给收发机设置新的状态 17
GB/T38618一2020 6.4.3.8.2产生条件 PLMESET-TRX-STATE.r .request是由MAC层产生,如果当前接收机的工作状态需要改变时 MAC层通过该请求给物理层管理实体来转换收发机的工作状态
6.4.3.8.3使用场合 当物理层管理实体收到PLME-SET-TRX-STATE.request之后,根据请求的设置状态,将收发机 的状态转换到所请求的状态
如果收发机状态转换成功,物理层将向MAC层返回一个带有sUCCESs 状态的PLME-SET-TRXSTATE.confirm;如果当前收发机的状态已经为所请求的工作状态,则物理 层将向MAC层返回一个表明当前工作状态(也就是Rx_ON,TRX_OFF或者Tx_ON状态)的 PLME-SET-TRX-STATE.confirm
如果该所请求的工作状态为RX_ON或者TRX_OFF,而物理层 正在忙于传送一个PPDU,在完成PPDU发送后,才能设置改变收发机的工作状态,这时物理层将返回 一个带有sUcCEss状态的PLME:sET-TRx -STATE.confirm
如果该所请求的工作状态为TRx OFF,而物理层处在Rx_ON状态并且已经收到一个有效的帧定界符,在接收完成物理层协议数据单元 后,才能设置改变收发机的工作状态,这时物理层将返回一个带有SUCcCESS状态的PLME-SET-TRX STATE.confirm
如果所请求的工作状态为TX_ON状态,不管当前收发机工作在什么状态,都将使收 发机转变为TX_ON状态,之后物理层将返回一个带有SUcCESS状态的PLME-SET-TRX-STATE. onfirm
如果被标为FORCE_TRx_OFF状态,不管当前收发机工作在什么状态,都将其状态使转变 为FORCE_TRx_OFF状态,之后物理层将返回一个带有sUcCESS状态的PLME-sSET-TRXx STATE.confirm 6.4.3.8.4接收响应 不适用 6.4.3.9PLMIE-SE:T-TRx-STATE.confirm(物理层管理实体设置发射机状态确认 6.4.3.9.1语义 PLMESET-TRx-STATE.confirm向MAC层返回执行设置收发机工作状态请求的结果
PLMESET-TRx-STATE.confirm的语义如下 PLMESET-TRX-STATE.confirm Status 表12列出了PL.ME-SET-TRX-STATE.confirm的参数
表12PLME-SEI-TRx-STATE.confirm参数 参数 说明 类型 取值范围 Status 枚举 SUCCESS,RX_ON,TRX_OFF,TX_ON 设置收发机工作状态的请求结果 6.4.3.9.2产生条件 PLME:SsET-TRx-STATE.confirm由物理层管理实体产生,物理层实体根据PLME:sET-TRx STATE.reques的状态尝试改变收发机工作状态之后,向MAC层管理实体返回原语PLMESET TRX-STATE.confirm
18
GB/38618一2020 6.4.3.9.3使用场合 当MAC层管理实体收到PLMESET-TRX-STATE.confirm之后,就可得知执行PLME-SET TRxsTATE.reqesl的结果
状态值为sucCEss表明所要改变的收发机工作状态已经由物理层接 受
状态值为RX_ON,TRX_OFF或者TX_ON,表明收发机已经是PLME-SET-TRX-STATE request所请求的状态
6.4.3.9.4接收响应 不适用
6.4.3.9.5物理层管理实体设置发射机状态时序 图7给出了物理层管理实体设置发射机状态时序
MAc层管理实体 HIY管理实体 PLMESET-TRxSTATE.rquest PLMESET-TRx-STATE.confirm 图7物理层管理实体设置发射机状态时序图 6.4.3.10PLME-SET.r" .request(物理层管理实体设置请求) 6.4.3.10.1语义 PLMESET.request来将所指定的物理层PIB属性设置为给定的值
PLME-SET.r .reqest的语义如下 PLME-SET.r .request PIBAttribute， PIBAttributeValue 表13列出了PLME-SET.request的参数
表13PLMMIE-SE.request 参数 参数 类型 取值范围 说明 PIBAttribute 枚举 见GBy/T15629.15一2010o 要设置的PB属性的标识符 PBAttributeValue 多种类型 属性特定 要设置的指定的PIB属性值 6.4.3.10.2产生条件 PLME-SET.r .request由MAC层管理实体产生,并发送给物理层管理实体,将所指定的物理层PIE 19
GB/T38618一2020 属性标识符设置为所规定的物理层PIB属性
6.4.3.10.3使用场合 物理层收到PLME-SET.request之后,物理层管理实体将尝试在它的数据库中对指定的物理层 PIB属性写人给定的值
不是所有的PIB值都是可设置的
如果PIBAttribute参数指明的属性在数据 库中没有找到,物理层管理实体将返回一个带有UNSUPPORT_ATTRIBUTE状态的PLME-SET. onfirm
如果PIBAttribute参数表明的属性值是只读的,物理层管理实体将返回一个带有READ ONLY的PLME-SET.confirm
如果PIBAttributeValue参数给出的属性值超出了该属性的取值范 围,物理层管理实体将返回一个带有INVALID_PARAMETER的PLMESET.confirm 如果请求的物理层PIB属性被成功写人到数据库中.物理层管理实体将返回一个带有sUCCEss 状态的PLMESET.confirm 6.4.3.10.4接收响应 不适用
PLMIE-SEI.confirm(物理层管理实体设置确认 6.4.3.11 6.4.3.11.1语义 PLMESET.confirmm报告设置PIB属性的执行结果
PLMESET.confirm的语义如下 PLME-SET.confirm Status, PIBAttribute 表14列出了PLME-SET.confirm的参数
表14PLME-SET.confirm参数 参数 类型 取值范围 说明 UCESS,UNsUPPORDATTRIBUTE 枚举 请求设置PB属性的结果状态 Status INVALID_PARAMETER,READ_ONLY PIBAttribute 枚举 见GB/T15629.15-2010 所确认PIB属性标识符 6.4.3.11.2产生条件 L.MESET.confirm由物理层管理实体产生,并作为对PL.ME:SET.confirm的响应返回给它的 MAC层管理实体
PLMESET.confirm返回一个sUCCESS状态表明被请求的值写人了所要求的物 理层PIB属性，或者返回一个UNsUPPORTED_ATTRIBUTE,INVALID_PARAMETER或者 READ_ONLY的错误代码
6.4.3.11.3使用场合 MAC层管理实体收到PLMESET.confirm之后,就得知设置物理层PIB属性值的请求结果
如 果请求的值被写人指定的物理层PIB属性,状态参数就被设置为sUCCESS
否则,状态参数将表明 20
GB/38618一2020 出错
6.4.3.11.4接收响应 不适用
6.4.3.11.5物理层管理实体设置时序 图8给出了物理层管理实体设置时序
PHIY管理实体 MAc层管理实体 PLME-SET.reqwest PLME-SETcontfirm 图8物理层管理实体设置时序图 数据链路层 7.1数据链路层参考模型 数据链路层参考模型如图9所示
图中示出的数据链路层协议栈结构包括MMAC层和数据链路 子层以及相关的服务接人点(sAP)
数据链路子层通过数据链路子层数据实体服务访问点 (DLDESAP)为更高次层提供数据服务
数据链路子层通过数据链路子层管理实体服务访问点 DLMESAP)为更高次层提供管理服务
MAC层通过MAc子层数据实体服务访问点(MIDEsAP) 为数据链路子层提供数据服务
MAC层通过MAc子层管理实体服务访问点(MLMESAP)为数据链 路子层提供管理服务
DLDESAP DLMESAP D 数揪链路子层 数据链路子层 管理信息库 MLDESAP MLMESAP MLME MAc层管理信 MAc层 总岗 图9数据链路层参考模型 MAC层MLDEsAP中的数据服务接口和MLMESAP中的管理服务接口见GB/T15629.15 2010的第7章
数据链路子层DLDEsAP中的数据服务接口和DLMESAP中的管理服务接口见GB/T26790.1l 2011的第8章
21
GB/T38618一2020 7.2MAC层 7.2.1MAC层功能 MAC层负责物理无线射频信道的访问以及以下的任务 如果设备类型为接人点设备或者充当父节点的终端节点设备,负责生成信标帧 a b 利用信标帧实现网络同步; c 支持网络一跳范围内的加人和离开; d 支持设备安全功能; 利用CSMA/CA实现设备的加人过程; 处理和维护GTS; g MAC层具备相应的信道访问控制功能,以合理分配信道资源 h 为对等设备的MAC层之间提供可靠链路 现场设备对应RFD, 充当父节点的终端节点设备和接人点设备对应FFD. ILDNMAC通用格式如图10所示
MAC层赖格式支持TscH.LLDN.DsME
MC层领尾 MAC MAc层顿头(MHR MHR 负载 顿 序 辅助 列 恢载荷 FCs 安全头 1字节 0或1字节0或1或5或6或10或14字节 可变 2字节 图10LLDNMAC通用赖格式 帧控制字段包含定义LIDN帧的子帧类型的信息
帧控制字段格式应如图11所示
安全 ACK请求 恢类型 帆版本 子帧类型 使能 第3位 第4位 第5位 第6位第7位 第0位一第2位 图11帧控制字段格式 LIDNMAC命令帧格式如图12所示
不同类型的低时延MAC命令帧,它们命令帧格式相同,仅 在命令帧载荷上不同
网 MAc负载 MAC层桃头(MHR) MHR 锁 序 命令 辅助 锁标识 热 列 FCS 命令锁载荷 安全头 符 号 制 1字节 0或1字节0或1或5或6或10或14字节1字节 可变 2字节 图12LLDNMAC命令帧格式 LLDNMAC命令帧的字段顺序符合通用LIDNMAC帧的顺序
在赖控制字段中,帧类型字段应 包含指示LLDN帧的值,并且帧类型字段将包含指示LLDNMAC命令帧的值
命令帧标识符字段标 22
GB/38618一2020 识正在使用的MAC命令
命令倾载荷字段包含MAC命令本身
命令帧载荷字段具有可变长度,并 且包含特定且不同于命令帧类型的数据
7.2.2精准时间同步 7.2.2.1分类 时间同步关键技术主要分为广告帧/信标顿时间同步方式以及命令倾时间同步等方式
7.2.2.2信标帧时间同步 信标帧时间同步是基于广播的单向时间同步,为了减少由时间同步带来的能量开销,在采用IEEE 802.15.42o11物理层的工业级无线网络中,可利用信标帧来完成时间同步
信标帧时间同步步骤 如下 a 接人点周期性广播时间同步信标帧给它的邻居父节点,并且将信标发送时间装载到信标帧的 指定字段 b)父节点在接收信标帧时产生SFD中断,记录本地的信标接收时间 父节点通过发送和接收得到的时间戳计算本节点时钟与标准时钟的时间偏差,补偿本地时钟 c 这样就实现了与时间源节点的同步
同样的,在星型网中,父节点周期性的广播信标帧,星型网中的终端节点同样接收信标帧完成同步， 这样网络中所有节点都能与自已的时间源同步,最终完成全网的时间同步
7.2.2.3命令帧时间同步 为了满足不同工业应用对精度的要求,使时间同步的精度达到毫秒(ms)甚至儿十微秒(!s)级,高 可靠低时延无线网络还可使用专门的时间同步命令帧进行二次同步
时间同步命令帧可由接人点和充当父节点的终端节点周期性的发送 -接人点利用簇间通信时段发送时间同步命令帧,实现网状网络的时间同步 父节点利用簇内通信时段发送时间同步命令帧,实现星型网络的时间同步 在时间同步命令帧的具体设计上,宜采用以下两种命令同步方式 周期广播同步
时间源节点周期性的发送时间同步命令帧,这种情况与信标帧同步相类似 a 点到点按需同步
节点向时间源申请时间同步命令赖
其步骤如下 b 节点向时间源节点发出装载发送时间戳T的同步请求; ) 2)时间源节点接收到请求,记录接收到的请求时间T,并且解析请求中时间信息 3)时间源节点在T时刻发送时间同步命令帧给节点,需同步节点在T时刻接收到命令帧 需同步节点计算时间偏差0值和同步帧传输时间d由式(1)和式(2)给出
十T d 式(1)和式(2)中 -时间偏差; -同步倾传输时间; T 节点发送时间 T -鄙节点接收请求时间 23
GB/T38618一2020 T -同步命令帧发送时间 T 命令帧接收时间
申请同步节点根据计算的时间偏差补偿自已的本地时钟 4 7.2.2.4多跳网络时间同步补偿 7.2.2.4.1同步补偿 在大规模千点级的高可靠低时延无线网络应用中,终端节点发送的数据报文往往需要通过多跳传 输才可到达接人点,而时间同步精度误差会随着跳数的增加不断的积累
多跳网络时间同步应进行同 步补偿
7.2.2.4.2拟合频率漂移 时间同步误差的来源除了两个设备时钟的初始时间偏差之外,时钟的晶振漂移是最主要的因素
利用多次同步对时钟的晶振频率漂移做线性拟合的算法能对漂移值做补偿
算法建立了一次函数的时 钟同步模型如式(3)所示
T
=aT十8 式中 T 同步帧的接收时间 晶振频率漂移; T 发送时间; 原始时间偏差
周期性多次同步可得到多个时间数据点,对这些点进行参数拟合可得到频率漂移和时间偏差值
7.2.2.4.3统计参数估计 时间同步误差的另一个重要来源是同步报文的发送、传输和接收过程中产生的时间延迟,其中包括 确定性延时和不确定性延时
为了减小时延误差,利用统计信号处理的方法对时间偏差做参数估计
时钟同步模型如式(4)所示
T=/k×T》十X十ds)十 (4 se 式中 -第i次同步节点A的同步报文接收时间 T" T -时间源节点S同步报文发送时间; -两节点的相对频率漂移 f skew -两节点的原始时间偏差; d 报文传输时间确定性延时; x 报文传输过程中的随机延时(不确定性延时) 假设X服从高斯正态分布,进而可通过最大似然估计对时间的偏差做参数估计,得到时间偏 移值
7.2.2.44监听同步 监听同步用来减小多跳网络同步误差积累
该方法是利用无线信道的广播特性而产生的“监听”效 果,处于下一跳的节点可监听广播范围内的本层节点与上一跳的节点之间的同步过程来达到同步的目 的
这样就可有效控制和减少同步报文传递的跳数,减少误差积累
24
GB/38618一2020 7.3数据链路子层 7.3.1数据链路子层功能 7.3.1.1功能概述 高可靠低时延无线网络的DLSL为网络层和MAC层提供服务接口
DLSL包括数据链路子层数 据实体(DLDE)和数据链路子层管理实体(DLME)
DLDE负责提供数据服务接口,DLME用于配置 DLSL的参数和监视DLSL的运作
7.3.1.2共存 高可靠低时延无线网络需要考虑与其他工业级无线网络的共存问题,最低限度地保证网络不会因 为其他外界因素而出现运行上的干扰问题
在共存问题解决后,可考虑网络的互连问题
即与不同的 无线网络相连,提高工业应用的互操作性
7.3.1.3时隙通信 时隙通信的关键是帧的传输要在限定的时间内完成,即帧要在规定的时隙内进行传输,不能被延 高可靠低时延无线网络中数据链路子层的时隙长度与IEEE802.15.+一 迟
-2011协议的时隙长度保持 兼容
高可靠低时延无线网络支持可变长时隙
时隙的长度由网络管理者在节点加人网络后进行设置
7.3.1.4超帧 高可靠低时延无线网络可有选择性地使用超顿结构,可存在多种超帧,每个超帧在相邻的工作范围 内有互不相同的跳信道序列,而且拥有多个时隙,其中每个时隙可被配置为相应链路
超帧格式由网络 管理者定义
超帧可分为管理超帧和数据超帧两种 a)管理超一般用于完成对节点的管理; 数据超帧一般用于配置与用户应用进程有关的通信
b) 超帧由网络信标来限定,并由充当父节点的终端节点发送,第一个时隙为PAN的信标帧
信标倾 在每一个超帧的第一个时隙中进行传输
如果主节点不使用超帧结构,那么,它将关掉信标的传输
信 标主要用于使各从节点与主协调器同步、识别PAN以及描述超帧的结构
任何从节点如果想在两个 信标之间的竟争接人期间(CAP)进行通信,则需要使用具有时隙和冲突载波检测多路接人(CSMA CA)机制同其他节点进行竞争通信,只有在当前时隙获得信道访问权限的节点才能在该时隙内进行发 送或接收帧
需要处理的所有事务将在下一个网络信标时隙前处理完成
在免竞争期(CFP),数据的 传输不使用C'SMA/CA机制
只要设备分配了GTs,则设备就可在该GTs包含时隙内直接进行数据 的传输
为减小节点的功耗,将超帧分为两个部分,即活动部分和静止部分
在静止部分时，主协调器与 PAN的节点不发生任何联系,进人一个低功率模式,以达到减小节点功耗的目的
7.3.1.5链路 链路包含时间和频率,决定节点如何占用时隙进行数据传输
链路的类型包括发送链路、接收链路 以及共享发送链路
其中,在共享发送链路,节点可同时竞争使用该链路发送数据
而在发送链路和接 收链路,只能允许指定的节点利用该链路收发数据
25
GB/T38618一2020 7.3.2自适应跳信道 7.3.2.1自适应跳信道功能概述 在高可靠低时延无线网络中,网络节点应支持自适应跳信道功能
自适应跳信道技术是短距离无线通信网中一种主要的抗干扰技术
高可靠低时延无线网络的信道 序列可由网络管理者预先指定,同时可采用3种跳信道方式
用户指定跳信道序列和间隔时间等参数 后,可由硬件直接完成频率管理,在发送数据时跳到指定的信道上 7.3.2.2自适应跳信道方式 高可靠低时延无线网络支持自适应跳信道通信方式,跳信道序列由网络管理者指定
高可靠低时延无线网络支持3种跳信道方式,它们分别为自适应频率切换(AFS)、自适应跳频 AFH)和时隙跳频(TH): 自适应频率切换(AFS);在超帧结构中,信标阶段、竞争接人阶段和非竞争接人阶段在不同的 a 超帧周期根据信道质量按照跳信道序列进行更换信道
自适应跳频(AFH)根据超赖每个时隙所在信道的信道质量进行切换信道,信道质量通过误 b 包率进行评估,超过一定的闵值则认为该信道是差的信道,则将该信道从信道列表中屏蔽,并 广播全网;当该信道由差状态变为良好状态时,则将该信道从信道列表中恢复,然后通知网络 中的设备进行解除
非活动期的簇内通信段采用AFH跳频机制
时隙跳频(TH);时隙跳频主要应用在超帧的非活动期的Mesh网络通信过程,按照预先设定 的跳信道序列,每次新的时隙到来就按照序列切换信道,不管信道的质量是好或差
7.3.2.3自适应跳信道系统 自适应跳信道系统在跳信道通信过程中自适应地选择好的信道,实时屏蔽被干扰的信道,拒绝使用 曾经用过但传输不成功的信道,从而提高跳信道通信中接收信号的质量
自适应跳信道通信的主要过程一般分为通信链路建立、信道信息采集和通信保持三个阶段 通信链路建立阶段;建立同步,在保证通信双方时钟同步、帧同步的基础上,确保双方跳信道序 a 列的同步; b 信道信息采集阶段;终端节点对信道的误包率、重传次数以及链路质量等信息进行采集统计， 将信道信息发送给接人点;接人点根据信道质量评估准则确定被干扰的信道,并把被干扰的信 道通过黑名单技术通知对方,使网络的设备同时删除被干扰的全部信道,跳信道序列保持一 致,并在确定的时刻同时进人自适应跳信道通信阶段; 通信保持阶段;由于信道条件的变化如终端节点位置的变化或干扰环境的改变等),接人点的 信道质量评估单元会将变化的检测结果通过广播方式通知网络节点,及时屏蔽跳信道序列中 被干扰的信道,并保证通信的设备跳信道序列保持一样
根据上述内容，一个自适应跳信道系统参考案例如下 终端节点周期性发送本节点的信道质量状况给网络的接人点,接人点的信道质量评估单元监测终 端节点所有信道的质量状况,并根据可靠的信道质量评估算法及接收信号的质量判定信道的好坏,从而 选出可用的信道,根据评估结果更新信道黑名单信息,并将黑名单信息通过广播通知终端节点;终端节 点收到数据包根据黑名单信息修改本节点的跳信道列表,然后按照新的信道列表进行跳信道发送/接 收数据
节点在发送/接收链路下先搜索发送消息队列,如果有匹配的数据需要发送,则按照发送时隙内的 26
GB/38618一2020 发送时序来发送数据,如果没有找到匹配的数据,则打开接收机,按照接收时隙内的接收时序来接收 数据
7.3.2.4信道评估机制 7.3.2.4.1信道序列选取 信道选取序列将16个信道分成两种类型信道,分别为专用信道和一般信道: 专用信道主要用于节点的人网簇内管理、重传,对信道质量要求较高,因此选用信道受干扰的 几率比较小的信道作为其专用信道 b)其余的信道作为一般信道,用于一般数据的发送与接收
为了提高网络的抗干扰性,16条信道宜按照如下的规则组合成不同的跳信道序列当一个信道被 使用后,它的下一跳信道要与该信道保持3个信道以上的间隔
某一信道受到干扰时,下一跳选用的信 道应保证不会再在这个干扰的范围内
当网络中包含几个子网节点的时候,同一子网的节点应选择同 一个跳信道序列,不同子网之间的节点应选择不相同的跳信道序列
同一时刻,不同子网之间的节点保 证在不同的信道上工作,从而避免了节点之间的相互干扰
7.3.2.4.2信道序列更新 通信的过程中根据干扰情况随时更新跳信道序列,从跳信道序列中去除被干扰的坏信道,实现收发 双方在无干扰的频率集上同步跳信道
根据网络中可使用信道数的不同,提供如下两种方法 可使用的信道个数较多;将全部可使用的信道分成两组，组定义为使用信道序列,另一组为 a 备用信道序列,当使用信道序列中出现被干扰的坏信道时,则随机地从备用信道序列中选出一 个可使用的信道来替代该坏信道,这种替代可一直进行下去,直至备用信道序列中没有可使用 的信道为止; 可使用的信道个数较少;不分使用和备用信道序列,所有信道组成一个跳信道序列,当发现被 b 干扰的坏信道时,则可选择当前信道中的下一个好信道来加以替代
7.3.2.4.3信道评估时间 信道评估时间的长短会直接影响高可靠低时延无线网络的安全性和实时性
网络的信道评估时间 与系统的调度(链路的配置),超帧周期、跳信道模式、跳信道序列以及信道评估门限值相关
信道评估 时间由信道使用频率决定
7.3.2.4.4信道评估参数 网络中的每一个节点需要定期对工作的信道进行质量评估
质量评估可根据如下参数 误包率(ErorPacketRate). aa RSSI b) LQI c d)重传次数(RetryNun um 网络中的节点检测出每一条信道的质量状况,将评估结果存储在信道状况报告表中,然后周期地将 信道状况报告表发送给接人点
7.3.2.5黑名单技术 高可靠低时延无线网络通过黑名单技术来管理网络频谱资源的使用
如果某一信道受到大规模长 时间的信道干扰,则该信道被加人黑名单
接人点首先查询设备管理应用进程(DMAP),判断是否收到 心
信息技术系统间远程通信和信息交换高可靠低时延的无线网络通信协议规范GB/T38618-2020
1. 系统间通信和信息交换的重要性
在现代化的工业生产和管理中，各种信息系统被广泛应用于各行各业。这些系统需要进行数据交换、共享信息以及相互通信。例如，在制造业中，设备监控、物流管理、计划排程等领域都需要系统之间的数据交换和通信。而在智慧城市建设中，各种智能设备也需要进行数据交换和通信，以实现自动化控制和智能化管理。因此，系统间通信和信息交换的可靠性和时效性对这些应用非常重要。
2. 无线网络通信协议规范GB/T38618-2020
GB/T38618-2020是一个关于无线网络通信协议规范的标准。该标准主要针对工业互联网和智能制造等领域，提出了一系列适用于无线网络通信的技术规范和要求。其中，高可靠低时延远程通信和信息交换是该标准中的一个重点内容。
2.1 高可靠性
在系统间通信和信息交换过程中，数据的可靠传输是非常关键的。传输的数据必须保证完整性、准确性和时效性。为了实现高可靠性的数据传输，GB/T38618-2020标准中定义了一系列技术要求，例如：
- 采用多级容错机制，避免单点故障导致的数据丢失和通信中断
- 建立数据备份和恢复机制，保证数据的安全性和可靠性
- 使用先进的加密算法和认证机制，防止数据泄露和篡改
- 控制网络拥塞，保证数据传输的稳定性和可靠性
2.2 低时延
在一些实时性要求较高的应用场景中，时延也是一个非常重要的指标。GB/T38618-2020标准中要求，在远程通信和信息交换过程中，时延应尽量控制在最小范围内。为了实现低时延的数据传输，标准中提出了以下技术要求：
- 优化协议栈，加速数据处理和转发过程
- 采用流量控制和拥塞控制算法，使数据传输更加平滑
- 使用快速传输机制，例如UDP协议，减少数据传输的时延
- 设计高效的网络拓扑结构，缩短数据传输路径
3. 总结
GB/T38618-2020标准中关于无线网络通信协议的规范对于实现高可靠低时延的远程通信和信息交换具有重要意义。专业人士在应用该标准时应该仔细遵守相关技术要求，以保证系统间通信和信息交换的稳定性和可靠性。
