社区能源计量抄收系统规范第5部分：无线中继

社区能源计量抄收系统规范第5部分：无线中继

国家标准 GB/26831.5一2017 社区能源计量抄收系统规范 第5部分无线中继 Specifieationforreadingsystemofenergmeteringincommunity Part5.wirelessrelaying 2017-07-12发布 2018-02-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB;/T26831.5一2017 前 言 GB/T26831《社区能源计量抄收系统规范》由以下六部分构成 第1部分:数据交换; -第2部分:物理层和链路层 第3部分:专用应用层; -第4部分;仪表的无线抄读; 第5部分:无线中继; 第6部分:本地总线 本部分为GB/T26831的第5部分 本部分按照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 本部分由机械工业联合会提出 本部分由全国电工仪器仪表标准化技术委员会(SAc/Tc104)归口 本部分起草单位;哈尔滨电工仪表研究所、深圳市航天泰瑞捷电子有限公司、深圳友讯达科技股份 有限公司、宁波水表股份有限公司重庆智能水表集团有限公司、威胜集团有限公司、宁波三星医疗电气 股份有限公司、浙江万胜智能科技股份有限公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、沈阳航发热 计量技术有限公司、杭州西力电能表制造有限公司、江苏林洋能源股份有限公司华立科技股份有限公 司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、汇中仪表股份有限公司、代傲表计(济南)有限公司、深圳长城开 发科技股份有限公司深圳市麦希通讯技术有限公司、黑龙江电工仪器仪表工程技术研究中心有限公 司、浙江晨泰科技股份有限公司 本部分主要起草人:李万宏、舒杰红,关文举、陈富光、李勇、王学信,袁志民、邹永强、张建伟 倪志军,屠向荣、陆寒熹、曾仕途、张继川、刘明忠,连敏、李保龙、顶超、蒋永坚、李宏伟、申杰,秦国鑫
GB/T26831.5一2017 引 言 随着科技进步、经济发展和人们对能源使用管理要求的不断提高,社区建筑及居住区)计量水、 电、气、热)远程抄收及管理的技术应用进人快速发展阶段,涌现出了一批使用各类通信技术、涉及各个 计量领域的多种产品及技术方案 产品制造方和用户方迫切希望这些产品或系统能够遵循统一的 标准 因而,从1999年开始,国际电工委员会陆续发布了IEC62056《抄表、费率和负荷控制的数据交换》 系列标准;国内参照其内容制定发布了GB/T19882《自动抄表系统》系列标准 该标准是开放式体系 很好地解决了互连性和互操作性的要求 该标准体系分成相对独立的几个部分制定,从而有利于标准 本身的不断发展 这种科学方法及该标准的内容都为GB/T26831《社区能源计量抄收系统规范》的制 定提供了很好的参考 同时,由于显而易见的原因,社区能源计量抄收系统与自动抄表系统具有很多相似或共通的内容， 现实中产晶也有互连互通的需求.cGBT26831(社区能鄙计量抄收系统规卷》的制订要考虑与 GBT18自动抄表系统的协调 GB/T26831正是在上述背景下制定的,认识这一背景情况对理解GB/T26831的制定思路和理解 标准内容都是有益的 包含社区能源计量抄收系统中应用管理和底层通信两方面的内容 在应用管理方 GB/T26831 面,主要内容是cSEM能源计量配套规范),利用仪表对象标识和接口对象方法建立模型,并进而描 述了用于计量仪表和远程抄表的专用应用层 在底层通信方面涉及包括双绞线基带(M-BUs)和短距 离无线两种物理层、链路层的规范 IN
GB;/T26831.5一2017 社区能源计量抄收系统规范 第5部分:无线中继 范围 GB/T26831的本部分规定了在无线仪表抄读网络中实施中继时的通信协议要求 本部分是 GB/T26831.4的扩充 它支持R2模式的路由,但不支持s模式和丁模式的路由 本部分适用于支持无线路由网络的仪表抄读 注本部分不涵盖电表的抄读,电表的远程抄读参见GB/T19882. 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 GB/T17215.421一2008交流测量费率和负荷控制第21部分;时间开关的特殊要求 GB/T18657.1一2002远动设备及系统第5部分;传输规约第1篇.传输赖格式 GB/T18657.2-2002远动设备及系统第5部分;传输规约第2篇;链路传输规则 GB/T26831.1一2011社区能源计量抄收系统规范第1部分;数据交换 GB/T26831.3一2012社区能源计量抄收系统规范第3部分;专用应用层 GB/T26831 2017 社区能源计量抄收系统规范 第 4部分;仪表的无线抄读 ETSIEN300220-1:2012电磁兼容性与无线频谱问题(ERM);短距设备(SRD);用于25MHz~ 1000MHz频率范围最大功率为500mw的无线装置第1部分:技术特征和测试方法(Eleetromag atbailty andRadiospectrumMattersERM);ShortRangeDevicesSRD);Radio neticcommpat equip menttobeusedinthe25MHzto1000MHzfrequencyrangewithpowerlevels rangingupto 500mW;Partl:Technicalcharacteristiesandtestmethods ETsIEN300220-2;2012电磁兼容性与无线频谐问题(ERM);短距设备(SRD);用于25MHz 1000MHz的频率范围、最大功率为500mw的无线装置;第2部分:非一致性目的的辅助参数(Elec romagneticcompatibilityandRadiospeetrumMatters(ERM);ShortRangeDevices(SRD);Radio equipmenttobeusedinthe25MHzto1000MHzfrequencyrangewithpowerlevelsrangingupto 500mw;Part2:HarmonizedEN icoveringessentialrequirementsunderarticle3.2oftheR&.TTEDi: rective ETSEN301489-1:2011电磁兼容性和无线频谱方法(ERM);无线设备和服务的电磁兼容性 omagnetic atibilityandRadio EMC)标准;第1部分;公共技术要求(Eleetro speetrumMatters compam ERM);ElectromagneticCompatibilityEMCstandardforradioequipmentandservices;Partl Commontechnicalrequirements RFc1662July1994类HDLC,附录C.快速帧校验序列(FCcs)实现(HDLC-IhkeFraming，Ap pendixC.FastFrameCheckSequence(FCS)Implementation) 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
GB/T26831.5一2017 3.1 主站 primarystation 在一个简单网络中控制所有数据交换的网络节点 该网络有一个中心节点、多个远程节点,并采用 非平衡数据传输 注:通常,主站控制网络内所有的数据传输 数据采集单元是一种主站 3.2 secondarystation 从站 种节点,能够接收来自中心节点(即主站)的命令和请求,并把响应数据回传给中心 层次网络中的一 节点 注仪表是从站 3.3 上行传输 upstream 从仪表到数据采集单元方向的数据传输 3.4 下行传输 downstream 从数据采集单元到仪表方向的数据传输 3.5 中继 relaying 将信息从一个逻辑网络向另一个逻辑网络的传送 注;连接两个逻辑网络的中间节点实现的一种功能 3.6 网关 gateway 数据通信网络中的中间节点,连接两个或多个逻辑网络,这些逻辑网络使用不同的协议或模式 3.7 路由器 rOuter 数据通信网络中的中间节点,连接两个或多个逻辑网络,这些逻辑网络使用相同的协议和模式 3.8 节点 node 网络中能够发送和接收数据的单元 3.9 端节点 endnode 仪表或数据采集单元 3.10 中间节点 intermediatenode 网络中处于数据采集单元和仪表之间的节点 3.11 跳转 hop -组数据从一个节点向毗邻节点的传送,它是端节点之间数据传输的步骤之 3.12 帧 frame 由报头和报尾(可选)封装起来的用户数据集合 注，对于基于GB/T18657.1的协议,赖由一个起始字符和紧随的最多16个数据块组成
GB;/T26831.5一2017 3.13 block 块 帧的子元素 注:对于基于GB/T18657.l的协议,块由最多16个字节的用户数据和CRC校验组成 解释性说明 4.1概述 本章是解释性条款,特定的要求在本部分的后续章条中给出 4.2介绍 低成本无线模块使得利用无线通信的仪表抄读成为可能 很多仪表都采用电池供电,并有严苛的 功耗预算和强制的监管要求 因发射功率受到限制,从而也限制了发送器和接收器之间的有效通信距 离 而钢筋混凝土的使用、导电表面涂覆,以及将仪表安装在建筑物地下室内,都恶化了数据采集单元 和仪表间的直接通信问题 除非使用中继或转发,否则可用的网络规模将大为受限 通过让某些节点 转发或中继数据,网络的有效规模可大大增加 这是一种具有更高性价比的无线网络解决方案 中继或转发的概念也有其一定的约束;仪表是对成本敏感的大批量产品,因此仪表附加这些功能所需 的成本应非常低;单个节点的功耗和可用计算能力的限制,限定了处理通信协议和转发的软件的复杂度 当规划一个仪表网络时,系统的运行和安装费用也是一个重要因素 当增加、替换和剔除仪表时， 网络的重构应自动完成,以限制网络的运行费用 数据传输中继引人的系统开销应低,以符合监管当局对传输占空比的强制性要求 一的数据采集节点 所有 仪表远程抄读的无线网络基本上是一个层次网络 基本上只存在一个单 仪表发送其数据到该节点,有直接的,也有经由转发节点的 作为对等节点,仪表之间基本上没有通信 的需求 4.3中继 无线网络可具有图1所示的结构 节点A.B.C.D,E.F和G都是简单仪表 它们都需要和节点Z 数据采集单元/主站)进行通信 目前格局下,只有节点C和F的数据能直接到达节点Z,其他节点均 不行 因此,这个网络的可用规模只有2个节点,即节点C和F 说明: AG -简单仪表; 数据采集单元/主站 图1无中继的简单节点网络
GB/T26831.5一2017 通过增加一些具有中继能力的节点可扩展网络规模,如图2所示 节点F和G被扩展为具有中继 能力的节点 节点A,B和D与主站之间通过节点G和F的中继来实现通信 节点A将数据发送到节 点G,节点G将数据中继到节点F,然后F将数据中继到节点Z数据采集单元) 这样,该网络规模已 扩充到包含所有节点 节点F和G可以是专门的中继节点,也可以是扩充了中继能力的仪表 从一个 节点到另一个节点的数据传输称为一个跳转(hop) 从节点A到主站之间包含了3个跳转 说明: AE -简单仪表; F,G 具有中继能力的节点 Z 数据采集单元/主站 图2带中继节点的网络 注意,尽管有中继节点,该网络从应用层看依旧是层次结构 所有端到端的数据传输都是在数据采 集单元和仪表之间进行的 在应用层上,在仪表之间或仪表和中继节点之间不存在通信 中继可以用两种不同方式实现:网关方式或路由器方式,如图3所示 APp GW NET LINK HIY 路由器方式 网关方式 说明: 仪表 Gw -具有中继能力的节点; Z 数据采集单元/主站 图3路由器方式和网关方式的对比 在路由器方式中,网络中所有节点都知悉同一网络中的其他节点,在双向通信中使用相同的协议 这些节点也知悉某一节点的路由能力 例如,图2中的节点B知道,得通过中继节点G和F,才能将其 数据发送到数据采集单元 在网关模式下,只有网关下的节点是已知的 网关外的节点是隐形的 对于图2中的节点A、B和 D,网络被限制在虚线的区域内 对所有从属节点而言,节点G是“数据采集单元” 网关也是以层次结 构而组织的,如在图2中,节点E处在最底层,节点F比E高一层,而真正的数据采集单元节点Z则处 于网络的最顶层
GB;/T26831.5一2017 关于网关方式和路由器方式的详细描述见后面的章节 4.4路由器的使用 路由器网络中,节点在网络层上表现为对等实体 节点间的数据传输都基于地址对;发送器节点地 址和接收器节点地址 这就允许网络中非层次结构的节点可以具有并行的路径 事实上，地址对的路由方式与GB/T26831.4的数据链路层不兼容 因此,需要在数据链路层上对 原始的GB/T26831.4数据和路由数据进行区分,从而确保一个简单节点不会试图对路由数据进行错 误的解码和处理 通过网络发送数据包时,可以有两种方法来选择传输路径 第一种是多跳方法;在首次传输前,完 整的通信路径已经建立,它包含了所有的经由节点 第二种是自动网络路由方法:基于路由信息,首个 节点将数据发送到适合的邻近路由器上,后者再决定数据的下一跳转 第二种方法是互联网上IP协议 使用的一种方法 本部分选择的是多跳寻址方法,因为其在网络中执行起来更简易,能有效减少网络冲 突,对节点智能的要求更低 4.5网关的使用 4.5.1概述 -主站和一个或多个从站/仪表组成的网 简单节点具有单一的地址域,它只工作在由控制网络的单一 络中 当接收数据时,简单节点将在地址域中查找自身的地址 这里将假定所有发送给它的数揪都深 于主站 当应答时,简单节点将在响应数据的报头中包含其自身地址 这里将假定所有的响应数据的 接收方都是主站 对于简单节点来说,网关隐藏了网络和网络复杂度 对节点而言,网关表现为主站 假如图2所示 的网络采用的是网关方式,那么节点G将被节点A、B和D视为主站,节点E将节点F视为主站,只有 节点C是直接连接到节点Z(真正的数据采集单元或主站) GB/T26831.4采用的是简单节点 因此,网关模式可向下兼容那些符合GB/T26831.4的节点 网关节点可以是专用的节点或是扩展了该功能的仪表 当向下发送数据给简单节点时,网关表现为一个主站 它将向简单节点发送符合GB/T26831.4 中R2模式格式的数据 当接收来自简单节点的上传数据时,网关也将表现为主站 它将接收符合 GB/T26831.4中R2模式的数据 网关对整个网络的配置没有任何先验知识 数据的中继应或基于固定的规则,或基于数据报头提 供的信息 两种方法都在本网关协议中使用 当数据上行传输时,网关可使用层次网络的一般规则 当网关接收到来自简单节点发送的上行传 输数据后,会将相关数据继续上行传输 该数据将被另一个网关或主站接收到,此上行数据倾中无需包 含目标地址信息 4.5.2数据副本 并非所有上行传输数据都需要被转发,因为这将导致数据副本 图4描述了这一情形 由节点E发出的数据可同时被网关G和F接收到 当节点E发送数据帧时,两个网关都将接收到 该数据帧 相同的数据帧将经由两条路径(E-GF和E一F)到达节点Z数据采集单元) 如采用无 条件的数据中继,将会导致数据采集单元接收到重复的数据,同时产生不必要的网络流量 为避免产生 数据副本,需要一些方法和规则
GB/T26831.5一2017 说明 A一E -简单仪表; F,G 具有中继能力的节点; Z 数据采集单元/主站 图4数据副本 避免产生数据副本的方法有两种 采用使能或禁止列表; a 采用本地节点或全局节点列表 b) 无线通信的特征是其实际传输距离是可随时间而变的 因此,产生一组禁止节点列表是不可行的 在某种特定的传输条件下比如特定的计量条件),节点可能监听到位于非常远的节点数据 另外一种 可能,就是当一个符合本部分的新运行商,在不知道已建网络的情况下增添一些节点 由于不可能预知 这些节点的加人,来自新节点的数据不能够被默认处理 这是采用禁止列表而不能有序处理的实例,因 此,需要采用使能列表 采用节点全局列表需要网络的高层节点应包含一个非常大的地址列表,用于保存所有能接收到数 据的下级单元的地址 同时,所有可能的中间节点也得包含其下级节点信息 这将使网关需要大量数 据存储,并会在更新这些列表时产生大量的网络流量 因此,采用本地列表方式是一个更好的选择 然 而,采用本地列表的方法有一个小弊端,就是上行传输数据应包含发送节点的(本地)地址,以及数据源 仪表)的地址 网关的更多的详细要求将在后续章节中解释 当网关接收到下行传输数据时,它将需要进一步的地址信息 网关需要知道向哪个节点转发 这 些网络控制信息是数据报头的组成部分 4.6使用节电功能 很多仪表和中间节点都是由电池供电,并需要用单一电池运行多年 因此为节省功耗,当不使用 时,节点应切断部分电路 无线收发电路就是其中之一 更详细的描述见图5 当处于非通信状态时 节点的控制程序仅以周定的时间间隔a,3)知暂开启接收器进行侦听 当节点发射时(8),侦听将被禁 止 其他节点想和这个具有节电功能的节点进行通信时,需要发送唤醒信号(2) 具有节电功能的接收 器在侦听间隔内将监测是否有唤醒信号,若未侦听到(I)则再次关闭接收器 当接收器侦听到唤醒信 号(3)时,应搜索接收同步字(4),并开始采集数据(5) 若信息的目的地址不是接收器的节点地址接收 器将关闭接收,切换到节电模式 当发送器被激活(6，7，9)后,发射节点宜打开接收器并持续一段时 间(10,11),以便接收预期的数据响应 由于不需要唤醒信号,这种方式将加快数据处理过程并减少了 信号占用周期
GB;/T26831.5一2017 说明: 接收器“侦听"窗口 唤醒和数据信号 接收器激活 数据发送 图5带节电功能的接收方 唤醒信号的持续时间应足够长,以确保具有节电功能的节点能在第一个侦听间隔中被唤醒并进行 有效的数据传输 即;唤醒信号的持续时间应大于接收器的侦听间隔 为避免不必要的仪表唤醒,唤醒信号使用的通信速率和正常数据传输使用时的通信速率不同 因 此,正在进行数据通信的节点将不会唤醒其他的休眠节点,从而节省能耗 这些用于电源唤醒行为的参数宜标准化以确保数据在无线网络中有效传输 4.7误码处理 无线网络中的数据误码率要高于有线网络,其部分原因是 设备工作于免许可频段,同一时同可能有许多其他设备也在使用该频段 这些设备将会混消 a 或阻塞仪表通信网络中节点间的数据传输 b)来自其他射频源的噪音会妨害传输信号 外界环境的变化(新增建筑物,放置在仪表前的集装箱等)或天气条件的改变 c 从仪表到数据采集单元的信息传输可能会途经多个跳转点,而整个传输的成功是基于路由中 d 每个(双向)跳转都成功 所有的这些都使在无线中继网络中采用有效的错误处理算法成为必要 为缓解错码处理,在协议 的实现中有以下考虑: 在数据传输中的每个跳转都采用确认应答 aa 在链路层使用快速确认应答 b 若被确认应答的消息是混淆的且发送方能被识别,则返回否定确认应答 c 使用标准化的重试算法 d 若重试算法失败,则发起节点方被告知通信失败以及发生失败的跳转点,并将此信息提交给上 e 层协议,使上层能尝试通过其他节点进行路由通信 这种采取其他路由的协议超出本部分的 范围 4.8时间同步 新的能源市场规则要求提高能源的使用效率,这需要有实时的使用报告,以及仪表的准确时钟信 息 电能表的标准(如GB/T17215.421)已经量化了这些要求 它规定了仪表时钟精度的要求,从而使 得通信系统能够对整个网络进行精准的时间同步 这种需求与使用节电功能的仪表和路由器存在某种程度上的冲突,如图6所示
GB/T26831.5一2017 时间 网络节点A 网络节点B 网络节点C 应用层 应用层 链路层 链路层 链路层 时间同步 [发射数据 休眼 唤N 苏醒 发射数据 接收数据 确认 发射数 接收数据 时间同步 图6时间同步传播 图6描述的情形是网络节点A发布时间同步信号给网络中的其余节点(节点B和C) 接收节点B 处于休眼状态,因而在向它发送数据帧前应先向它发送唤醒信号 节点A的管理应用程序在时刻t得到时钟信息,并通过低层协议处理该信息,在时刻t发送到网 络中 该信息将不会被处在休眠状态的节点所检测到 因此在时刻te,节点A会由于未收到应答信号 而产生超时状态 这个超时状态将使节点A的链路层在时刻to发出唤醒信号,并在时刻tE重发送这 个数据包(时钟信息) 接收节点B此时已被唤醒,并在时刻接收到数据包,并应答之 然后,节点B 将该数据包发送给节点C 节点C在时刻t 接收到该数据包,并在时刻t将该信息提交到节点C的 应用层 应用数据中的同步时刻是t,而真实时间是t耳 若一个或多个中间节点在转发数据之前处于休 眠状态,时钟偏移tH一t可达秒或几秒量级 按照GB/T17215.421对现代仪表的要求,这是不能接 受的 因此,应制订一个传输协议,来确保传输准确时钟信息,该协议应考虑端到端的传输过程中产生的 延时 在传输中,时钟信息应在每个跳转都进行更新 数据的这种处理过程应在节点的数据链路层上 完成 由其他精密时钟协议标准(如IEEE1588一2008)的经验表明,它需要在低层的协议中做特殊处 理 为此,需要规定一个特殊的低层协议集 该协议应包含同步时刻t和延时信息tu一t 其中,同 步时刻应是应用数据的一部分,延时信息应是链路层信息的一部分 延迟信息应在数据的每次跳转(或 重发)时进行更新 若存在精准时钟的要求,可使用这种协议 注，通过使用应用层网关,可以实现采用GB/T26831. .4接口的仪表之间的互联 4.9协议可能性 基于本章表述的一般需要,这里定义了三种不同的无线网络中继协议 它们有以下通用性质 a 基于网关的协议;此协议旨在对GB/T26831.4中R2模式的网络进行扩展 使用网关协议的 节点可以是仪表,也可以是专用的网关节点,它们与R2节点无缝互操作 网关协议可用于拓 展R2网络的规模 若欲拓展一个现存的R2节点的网络,可以采用这个协议 无论如何,使 用这种网关的网络仍具有主/从结构和单一地址链路层的条件约束 b 基于路由器的协议;此协议被称为P模式,如同所有现代数据链路层协议,此协议将寻址拓展
GB;/T26831.5一2017 成双地址/平衡协议 它通过使用GB/T18657.1的物理层和GB/T18657.2的链路层而实 现 采用P模式协议的节点不能和R2节点之间直接进行通信,但可以在同一频带上共存 由于P模式和R2模式在结构上非常类似,使实现一种既支持R2模式又支持P模式的双模节 点成为可能 当既想使用带全地址寻址的真实路由网络,又想保持之前的R2模式的结构的 话,可以使用这个协议 支持精准定时的现代协议;此协议被称为Q模式,旨在用于不必遵从GB/T18657系列标准的 场所 GB/T18657系列标准是二十多年前发展起来的，已不能满足现代协议的要求 Q模 式考虑了采用节电功能的节点使用的可能性,考虑了传输精密时钟信息的要求和考虑了基于 数字信号处理器的NRZ编码要求 本协议适用于作为现代面向对象的高层应用层服务如 GB/T26831.1中定义的DLMS协议)的传输服务 S P 模式;使用路由器的协议 5.1概述 此协议适用于具备路由能力的节点之间的通信 P模式协议应仅在物理层和数据链路层上使用. 以确保那些不具备路由能力的节点不用处理这些路由信息 此协议针对使用节能无线装置的电池供电设备进行了优化 5.2物理层协议 5.2.1 一般要求 所有的参数都至少应符合ETSIEN300220-1和ETSEN300220-2的要求,即使在应用上可能 要求扩大温度或电压的范围 表1规定了信道和频段的特性指标 表1 模式要求 P 特性 最小值 最大值 单位 典型值 频段" 433.05 433.65 MHz kH2 信道带宽" 60 发送器占空比" 注:这些SRD频带的特性和GB/T26831.4中描述的S和R2模式的特性是一致的 本部分是针对433,05MHz433,65MHz频段优化设计的,本部分也允许在信部无[2005]423文件许可的其 他频带上运行 信部无[2005]423文件定义的信道带宽是小于或等于400kHz,考虑到与GB/T26831.4一致,且提高接收灵 敏度的爱求,这里定义信道带宽为0kHH 信部无[2005]423文件以及ETSEN300220-1对433.05MHz433.65MHz频段的占空比并无规定,这里 为了确保各类无线系统在同一环境下不互相干扰,规定了占空比 5.2.2发送器 表2规定了发送器参数的特性指标
GB/T26831.5一2017 表2P模式发送器 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 备注 中心频率 433.38 MHz (其他设备 中心频率" 433.080十 MHz n×0,06" 仪表 频率容限 士17 kHz 仪表/其他设备 FSK偏差 士4.8 士6 士7.2 kHz 3.12 keps 码片速率(唤醒期" % 码片速率容限唤醒期 土2.5 5200 6000 唤醒信号持续时间 twn ms 4.8 kcps 码片速率(数据通信期° % 码片速率容限数据通信期 士1.5 士5 位抖动 从s ×1/2 bps 数据速率(曼彻斯特编码" tehip× 前同步码(报头)长度 96 hips L 包括位同步/字节同步 16 ehips 后同步码(报尾)长度" lo 应答窗口 50 tAw ms 数据响应延迟 10000 tRD ms 注，唤醒码片速率的选择原则是;它能够与数据通信码片速率从同一个主时钟获得 本部分是针对433.05MHz一433.65MHa频段优化设计的,本部分也允许在信部无[2005]423文件许可的其 他频带上运行 数据通信码片和唤醒信号码片采用的通信速率是不同的,这是为了确保正常数据通信信号不会被其他休眠中 的节点侦测到 应在微处理器或编码电路的输出端口处测量数位抖动 每数位采用2个码片编码(曼彻斯特编码 后同步码(报尾)数据应包含n个"I","的范围是1一8,如,码片序列为nx(o1). 应答窗口,发送一个消息后,发送节点应在少于最小应答窗口时间内做好接收应答消息的准备,且应在至少不 少于最大应答窗口持续时间的时间内持续保持接收状态 数据响应延时;接收到请求信息后,接收节点应在最小的响应时间内不进行数据响应,且应在最大响应延时内 发送数据响应 "应在0一9的范围 5.2.3接收器 表3中规定了接收器参数的特性指标 10
GB;/T26831.5一2017 表3卫模式接收器 参数 等级符号最小值典型值最大值 单位 备注 灵敏度" H P -105 -l10 dBm 阻塞性能 LR Category" 阻塞性能" M Category" 阻塞性能“" H Category 可接受的码片速率范围 4.7 4.8 4.9 kcps fr % 在报头和顿中,可接受的码片速率变化 Dm 士0. 唤醒周期 5000 twp ms 48 应答延迟 tAD ms 21000 数据响应等待 ms Rw 注，频率和性能的特性与GB/T26831.4中的R2模式相同 接收器等级(Category)依据ETSIEN300220-1;2012中4.1.1 灵敏度应按照ETsIEN ,2012中8.1测量 1300220-l MR和H级接收器的附加要求;设备应满足ETSIEN301489-l:201l中9.2规定的抗扰度要求 H级接收器的附加要求;按照EIsIEN300220-1;:2012中8.3测量时,邻频选择性应> 40dB 应答延时;在接收一个消息后,节点应在最小应答延时内不发送应答顿,并在最大应答延时内开始发送应答 数据响应等待;当发送消息后且等待数据响应期间,在应用层上,节点不应在最大数据响应时间内产生超时 最大数据响应等待时间要考虑部分单元应发送唤醒信号的因素 该最大值可与运行商协商后扩大 5.3数据编码 5.3.1曼彻斯特编码 P模式应采用曼彻斯特编码 这是一种简单的编/解码机制 应采用码片编码“10”来代表数位0; 码片编码“o1”来代表数位1 其中较低的频率对应于码片0 5.3.2编码数据的传送顺序 每个数据字节的发送顺序应以高位(MSB)在前 CRC校验字的发送顺序应为高字节在前 其他 多字节数据的发送顺序应为低字节在前 5.3.3唤醒和前同步码码片顺序 本协议针对采用长寿命电池供电的仪表而设计 因此,重要的是,这些仪表不在错误的时刻被激 活 仪表的通信部分通常是休眠/断电的 仪表应以规律的时间间隔开启接收器一小段时间,以便侦听 专用的唤醒信号 若未能侦测到唤醒信号,则仪表再次进人休眠 唤醒信号采用的码片速率应与正常数据通信采用的码片速率有所不同.以确保正常的数据通信不 会被识别为唤醒信号 当发送方认为接收器处于休眠状态,发送方应在前同步码之前先发送唤醒信号,然后紧随着前同步 码 P模式下总的前同步码报头十同步字)码片序列是"×(01)0001l101011o100101,其中n>39 注1:在曼彻斯特编码中,码片序列“o001l1”是无效的,这里在报头尾部处使用是为了能使接收器重新检测到一个 新的或更强的数据传输的起始 这种码片序列适用于弱信号条件下的数据传输,能保证即使在一个大区域内 1
GB/T26831.5一2017 存在多个使用同一频道的弱信号的发送器情况下也能有效通信,而且它也能有效地阻止对近距离(或更强的) 发送器的信号接收 另外,它也使带节电功能的接收器能安全的区分有效数据赖的起始和正在传输的数据中 偶然出现的“同步”序列 注2:这种同步字的式样不同于GB/T26831.4中的s模式和2模式 每个数据帧的码片(包括前同步码和后同步码)都应是一个不间断的码片序列 5.4数据链路层协议 5.4.1 般要求 P模式的链路层协议是对称的,无论是上行数据传输还是下行数据传输,都采用相同的数据格式 除以下提及的内容,链路层的其他要求都应符合GB/T18657.22002中3.4的帧格式FT3 不使用GB/T18657.1！2002的6,2.4.4.2中规定的两字节启动字符,而用前同步码替代之 a) b) 某些报头信息,如源节点地址(发起方),为使地址域有足够的大小而被扩展到第2个数据 块中 5.4.2顿格式 每个帧应包含至少2个或(可选的)多个数据块 首个数据块的格式应如图7的规定 注1为避免将一个地址分成两个部分,首个数据块的长度小于16个字节 -城 C域 M1-域 A -域 CRC域 6字节 2字节 1字节 1字节 2字节 说明 l-域 -第2个和后续数据块中的数据总长度(字节),见GB/T18657.1中的规定; c域 控制域,见GB/T18657.2一2002中6.1.2(平衡传输)的规定 M1-域 -目的节点的制造商ID域,见GB/T26831.4一2017中1l.5.5的规定 A1-域 目的节点的地址; CRc域 -校验域,见GB/！18657.1一2002的附录B4中帆格式级别FT3的规定 图7首个数据块格式 注2:为兼容GB/T26831.4中的仪表地址格式,以便在链路层能够唯一地识别仪表,两个A-域的长度被设置成6 字节 这就需要将总的地址信息分成两块,其中一部分地址信息插人到第二个数据块中 图8规定了第二个数据块的格式 M2-域 A2域 C域 数据 CRC域 2字节 2字节 6字节 1字节 7或(L-9)(最后一个数据块)字节 说明 M2-域 -源节点发起方)的制造商ID域,见GB/T26831.42017中l1.5.5的规定; 源节点的地址: A2域 CI域 控制信息域; 数据 网络控制与应用数据 CRc域 校验域,见GB/T18657.12002的附录B.4中帆格式级别FT3的规定 图8第二个数据块格式 图9规定了其他后续数据块的格式 12
GB;/T26831.5一2017 数据 CRC-域 16或[[(L-1)mod16]+1(最后一个数据块)字节 2字节 说明 数据 网络控制与应用数据 CRC-域 校验域,见GB/T18657.12002的附录B,4中格式级别FT3的规定 图9可选的后续数据块格式 注3:每一顿的后续数据块总数最多为16(由l-域的值制约 5.4.3控制域(C-域 5.4.3.1 要求 对于采用路由器方案的中继,C域应按照GB/T18657.2一2002中6.1.2的规定进行编码 这是个 平衡传输 注，GB/T18657.,2的定义也在后续章节中被采用 C-域的格式(按比特位)应符合图10的规定 此外,也应符合以下要求 最高位 最低位 FCB FCV 发起节点 DIR PRM 功能码 应答节点 RES DFC 图10C-域数据格式 5.4.3.2当发起数据交换时 当发起数据交换时,应符合以下条件 DIR应为1,表示数据方向是来自发起节点; a b)若为下行传输,PRM应为1;反之应为o; FCB和FcV的编码应符合GB/T18657.2的规定 c 功能码(functioncode)的值应为表4中列出之 表4发起功能码 功能码" 符号名 功能 应答 否 0oh LRESET 链路复位,当该链接的FCB位应被复位时应使用 是 3h SEND 发送数据,当节点发送正常数据时应使用 广插数据,当节点发送广插数据时应使用 4h 否 BCAST INSTALL 6h 安 装信息,当节点发送数据且其处在安装模式时应使用 是 注由于请求和响应由应用层来处理,因此链路层不需要‘REQUEST'功能码 4比特的功能码的值用16进制格式表示,并带后缀“h” 广播数据不应通过路由器进行中继 13
GB/T26831.5一2017 5.4.3.3当对数据交换进行确认应答时 当对数据交换进行响应时,应符合以下条件: DIR应为0,表示数据方向是来自应答节点; a b)若是下行传输,PRM应为l;反之应为0; RES应为0 c DFC应为1 d 功能码的值应为表5中列出之一 表5确认应答功能码 功能码 符号名 功能 oh ACK 确认应答,当节点确认带“SEN"”或“INSTALI”功能码的消息时应使用 lh 否认应答,当节点拒绝带“SEND”或“INSTALL”功能码的消息时应使用 NACK 5.4.4制造商域M-域)和地址域(A-域 GB/T18657.l中首个数据块的长度限制为l6字节 按照GB/T18657.2的规定,该数据块应包含 全部地址域 因此,无法使用8字节的完整地址域 为了能使用8字节的完整地址域,该地址被扩展到 第二个数据块中 这和GB/T18657.2一2002中3.4的规定不完全兼容 制造商域M和M2应包含节点的唯一的用户/制造商识别码 在2字节的M域中,低15位应按 照GB/T26831.3的规则由三字母编码形成 若M域的最高位为0,表示相应的地址域(A-域)是制造 商专用的唯一(硬编码的)六字节节点地址 若M域的最高位为1,则表示相应的地址域(A-域)可以是 软编码的地址 该地址在网络的最大覆盖中是唯一的 该地址通常在安装模式时被分配 节点可能是多宿主的,也就是说它可能需要响应多个目的地址 注:M-域和A-域的次序要确保接收节点能尽早地区分数据顿中的目的地址 这将改善数据接收的时间,从而达到 节约功耗的目的 GB/T18657.2规定广播地址是“地址域所有比特位都为1”的地址 在当前上下文中,这应当以如 下方式理解;在广播消息中,一连串的目的节点M-域和A-域应全部置1 而源地址的M域和A-域应 分别为广播消息发送方的制造商ID和地址 5.4.5控制信息域(CI-域 CI域是上层数据的报头 该字节的用法在随后的网络层和应用层中进行解释 5.4.6消息处理 5.4.6.1 要求 这里的消息处理要求都是针对数据链路层层面的 5.4.6.2发起节点的数据发送 在发起传输前,发起方宜先对所选信道进行侦听,以确保本次发送不会阻塞其他正在进行的数据 传输 发起节点首次发送的消息中应不包含引导唤醒信号 14
GB;/T26831.5一2017 若首次发送和第二次重发都接收到NACK应答的话,发起节点应在消息中前置一个链路复位消 息,且此消息的发送不应包含唤醒信号 若首次发送超时,第二次重发之前应先发送唤醒信号 若第二次重发也超时,第三次重发不需要再发送唤醒信号 若连续3次通信尝试均不成功,发送节点应向网络层提交“不成功(notsuccess)”标志 5.4.6.3应答节点的数据发送 应答节点发送确认应答时不带唤醒信号 注:由于是对最近发送消息的节点确认应答,而此时发送节点还处于激活状态 5.4.6.4接收来自发起节点的数据 当接收来自发起节点的数据时,应符合以下要求 若接收帧中的目的地址(M域或A1域)不正确,则节点应丢弃该数据帧 aa 若首个数据块的CRC校验失败,节点应丢弃该数据; b 若数据帧中的功能码(见表4)是无需应答的,节点不应对该消息进行应答 d 若DIR位为0,节点应返回NACK 若FCV/FCB控制位错误,节点应返回NACK 若数据帧中的功能码不属于表4规定的集合中,节点应返回NACK 着任意后续数据块的CRC校验错误,节点应返回NACK g h 若以上判断均通过,节点应发送ACK,并把数据提交到网络层 5.4.6.5接收来自应答节点的数据 当接收确认应答时,应符合以下要求 a 若数据帧中的目的地址(M域或Al域)不正确,则节点应丢弃该数据 b 若首个数据块的CRC校验失败,节点应发起数据重传 当DIR位为1时,节点应发起数据重传 o 若接收到NACK,节点应复位链路并开始数据重传; d 如以上判断均通过,节点应抛交"接纳(Gaecepueb"标志给网络层 5.4.7定时要求 这里规定的定时要求都是数据链路层的 本节涉及的定时参数在表2和表3中规定 当数据链路层应发送ACK或NACK时,节点在aw的最小值之前不应启动应答 注1;这是为了确保先前的发送节点之接收器能够在接收应答赖之前已经进人到稳定的接收状态 当数据链路层应发送ACK或NACK时,节点应在接收数据结束后的'A0之内启动应答 若在最大的tw时间范围内仍未收到ACK或NACK,节点应产生超时 注2:数据的请求和响应都在应用层处理 5.5网络层协议 5.5.1 -般要求 本协议应仅适用于P模式数据链路层 15
GB/T26831.5一2017 CI域之后紧随的是高层数据 高层协议的结构应如图11所示 当网络层为空时,应使用CI81h的CI域 空的网络层仅在两个端节点直连通信时使用 这种情 形下,将不传送网络层信息,高层数据的第一个字节应为应用层cI域 当存在网络层时,应使用cI=81h的CI域 在网络层信息后应跟随着第二个CI域,即应用层 CI域 跳转信息 应用层c应用数据 地址1 地址" 2字节 8字节 8字节 字节 字节 81h 网络层信息 应用层信息 图11高层数据格式 5.5.2网络层数据格式 网络层信息的格式主要是一个跳转经由的中间路由器的地址列表 其格式应如图12所示 跳转计数 当前跳转 源地址中间地址 "*" |中间地址n目标地址 1字节 81h 1字节 8字节 8字节 8字节 8字节 说明: CI 控制信息,1字节,0x81,指明其后是网络层信息 跳转计数 1字节,欲执行的跳转总数,范围是110 注1;若是两个淄节点之间的直连通信,“跳转计数”的值为1 网络层信息中的地址元素的总个数是 “‘跳转计数'十1”",其中“十1”是由于源地址的传送 当前跳转 字节,用作目标的下 个中间节点的地址编号,范囤是1~l0 注2首次跳转时,"“当前跳转”域的值是1,即;端节点发送数据 在最后一级跳转时,该域值是“跳转计 数”,即;端节点接收数据 源地址 8字节的发起端节点的数据链路层地址 它同时应存在于网络层数据中,以确保应答数据能正确 返回 该域是数据链路层中M域和A域的串联 8字节,可选,本次传输中的第一个中间节点(路由器)数据链路层地址,当端对端直接通信时,该域 中间地址1 为空 -8字节,可选,本次传输中的最后一个中间节点(路由器)数据链路层地址 若只有一级路由器,它 中间地址" 就是“中间地址1” 当端对端直接通信时,该域为空 中间地址最多可为9 目标地址 -8字节,数据传输中接收端节点的数据链路层地址 图12网络层数据格式 在数据传输的过程中,网络层协议中的数据不应被移动 在每一次跳转中,唯一应改变的参数是 “当前跳转”域,它应是递增的 接收端节点在返回应答数据前,应将网络层地址元素的顺序颠倒过来 5.5.3中继规则 这里列出了网络层处理信息应遵循的规则,以及网络层向数据链路层传递控制信息时应遵循的 规则 在发起端节点,“当前跳转”应为1 a “跳转计数”的范围应在1到10之间,若超出了该范围,数据赖应被拒绝 b 若“当前跳转”的值超出1到“跳转计数”的范围,该数据帧应被拒绝 c d 在网络层中应有“跳转计数’+1”个地址元素,其中包括源地址和目标地址 16
GB;/T26831.5一2017 源地址可理解为“中间地址0”,目标地址可理解为“中间地址(跳转计数)” e 在中间节点(路由器),下一级跳转的数据链路层地址应按以下方式产生: fD 1将“中间节点(当前跳转一1)”信息拷贝到数据链路层的源地址域中; 2)将“中间节点(当前跳转)”信息拷贝到数据链路层的目的地址域中 然后,中间节点(或发起节点)将信息传递到数据链路层,即;发送数据 g 在接收端,若“当前跳转”=“跳转计数”,则应将数据提交到应用层 h) 在接收端,若“当前跳转”一“跳转计数”,则“跳转计数”加一,并从步骤)继续重复执行 当试图发送数据.但是数据链路层返回“不成功(notsuccess)”标志时,发送节点应进行如下错 j 误处理 若为下行传输,则应返回一个错误消息给数据采集单元端节点 2)若为上行传输,则可在错误日志中记录一个“上行传输连接丢失”的信息(可选),并应置起 “上行连接故障”的标志 注，本协议在链路层和网络层是对称的,但在应用层是主激励(masterdrivem)的 只有当数据采集单元发出请求 时仪表才会发送数据 上行传输路径中的错误,将在下行传输路径中导致要么是在数据链路层产生确认超 时,要么是在应用层产生响应超时 这时,只有数据采集单元才能决定下一步的操作 当上行传输的方向上发 生错误时,中间节点不应对数据进行排队等待 5.6应用层协议 5.6.1控制信息域(CI一域 控制信息域(CI一域)指示后继的应用层数据类型,其格式与GB/T26831.4兼容 表6列出了可 以在应用层C域使用的值,其余未列出的值应为今后保留 表6应用层,控制信息域 C值 名称 备注 从读取设备向仪表发送数据,无固定报头 为与GB/T26831.4兼容 51h 7ol 错误报告 兼容GB/T26831.3 71h 报警报告 兼容GB/T26831.3 72h GB/T26831.3,带全报头的应用层 为与GB/T26831.4兼容 78h GB/T26831.3,无报头的应用层(待定义) 为与GB/T26831.4兼容 7Ah GB/T26831.3,带短报头的应用层 为与GB/T26831.4兼容 81h 网络层数据 不允许作为应用层数据 82h 保留给将来使用 为与GB/T26831.4兼容 83h 网络管理应用 用于网络层管理 A0hB7h 制造商自定义的应用层 5.6.2错误报告服务 5.6.2.1 要求 路由节点应包含错误报告服务 节点应使用该服务来返回错误状态信息 返回的错误信息的CI 17
GB/T26831.5一2017 应为70h CI域之后的第一个字节的是类型(type)字节 其格式应如图13所示 CT 类型 应用数据 7oh XXh 详细的错误信息 1字节 1字节 字节 图13错误状态数据格式 类型域的可用值在表7中定义 表7类型域,错误状态信息 类型值 名称 备注 00h 未定义 兼容GBy/T26831.3 01h 未实现 未实现的CI域 02h09h 应用错误 兼容GB/T26831.3 0Ah~10h 保留 在网络管理中未实现此功能 1lh 无此功能 12h 数据错误 数据不正确 3h 中继错误 无法进一步中继数据 14h1Fh 保留 保留为以后使用 20h 安装 仪表在安装模式 21hBFh 保留 保留为以后使用 Coh~FFh 制造商定义 制造商自定义的错误信息 5.6.2.2未实现 若被请求应用的CI域在本节点中未实现,应用层应返回“未实现”错误状态 在类型域后应跟随这 个不正确CI域的副本 5.6.2.3应用错误 若实现GB/T26831.3的应用层,此错误代码可被使用 5.6.2.4无此功能 若被请求的功能(它是已有定义的功能)没有在真实的应用层实现.则应用层应返回该错误状态 在类型域后应跟随该未实现的功能域副本 5.6.2.5数据错误 若提交给应用层的数据不正确,则应用层应返回该错误状态 5.6.2.6中继错误 若节点不能向下一级节点转发该数据,则应用层应返回此错误状态 返回的数据应表明中继错误 发生前的数据路径 返回数据的格式应如图14所示 18
GB;/T26831.5一2017 类型 状态 目标地址 域数量 中间地址n =-* 中间地址1 发起地址 1字节 1字节 8字节 8字节 13h 8字节 8字节 说明: 类型 -13h,指明是中继错误信息 状态 枚举型,指明尝试的状态: 0节点无响应,超时3次; 1节点响应,但是为NACK 2节点有应答,但数据有错 目标地址 -8字节,未能到达的目的地址 域数量 1字节,跟随的地址域的总数(包括发起方地址) 该列表保存了中继错误发生前的中间节点数目. 范围是110. 中间地址" 8字节,当前节点的地址,即当数据“被卡住了”时,处理数据的那个节点 若只有一个中继节点是 激活的,那么该值为“中间节点1” 中间地址1 -8字节，即;中继消息的第一个节点的地址 发起地址 -数据发起方节点的地址,既可以是数据采集单元也可以是仪表 图14中继错误格式 最小的中继错误情形是端节点的数据仅能到达第一级中继 这种情形下,“域数量”应为1,除了 “中间地址1”外的所有的中间节点地址应为空,发起方地址就是端节点地址 5.6.2.7安装模式 节点应使用本功能来通知外界,其处于安装模式,即该节点尚未配置 在安装模式下的使用规则超 出本部分的范围 5.6.3网络管理服务 5.6.3.1要求 路由节点应包含网络管理应用 只要C域为83h,数据都应被提交给网络管理应用 此数据的格 式应如图15所示 紧随cI域的1字节是功能域或称F域 功能域定义了数据的解释方法 CI 功能(F域 应用数据 83h XXh 详细功能信息 1字节 1字节 字节 图 15网络管理数据格式 表8列出的功能涵盖了以下的网络管理需求 由于节点的实时时钟存在漂移,所以存在精准时标信息的需求 因此,节点的时间应能够设 a 置 时钟设置应包含对中间节点产生的延时的修正 b 应能产生或重新获取网关能够收到其数据的那些节点之列表,以便设置合适的传输路径 应能传递经由网关的信息中继的失败信息 存在两种失败情形;数据下行传输时产生的失败 和数据上行传输时产生的失败 这些错误消息的功用是能够检测到失败的链接,以便维护数 据传输网络的效率和鲁棒性 F域可为表8中定义的值 19
GB/T26831.5一2017 表8F域,网络管理功能列表 F域 名称 备注 00h 时间同步 时间同步信号 01h 转发时间同步 向下一级转发时间同步 14h 已知节点列表 已知路由节点的网络节点列表 15h 清除节点列表 清除已知路由节点的节点列表中的内容 中继错误状态 请求和返回先前失败中继的消息 21h 注中继错误的处理是通过CI=70h且“类型”=13h的通用错误报告服务来执行的 范围在00h一7Fh内的F域值被作为标准化使用 在这个范围内且在表8中未提及的值都保留为 日后使用(RFU),不应使用 范围在8OhFFh内的F域值可由制造商自定义 对于以上列出的F域值,其后随的应用数据的格式及其相应功能描述如下 5.6.3.2时间同步 当主站、数据采集单元或中间节点试图与其周围可以直接通信的节点进行时间同步时,使用此功 能 图16描述了其数据格式 F域 年 月 日 时 分 秒 延时 时区 2字节1字节1字节1字节1字节1字节1字节 1字节 00 说明" F域 -功能域=0oh,指定是时间同步 延时 2字节无符号整型,传输延时,单位是ms,范围0一640003 1字节无符号整型,从2000年起始,范围5 一99; 1字节无符号整型,范围1一12 目 1字节无符号整型,范围1一31: 1字节无符号整型,范围023 时 分 1字节无符号整型,范围0一59; 秒 1字节无符号整型,范围0一59 时区 字节有符号整型,范围一1212,相对于格林威治标准时间的偏差 注;这将使处理时区和夏令时间成为可能 图16时间同步数据格式 发起节点应将延时值桶人延时域中,该延时值是发起方从时钟源读取时钟值到到前同步码的同步 序列发送完毕为止的延时时长 目的节点还宜考虑由于中间节点传输而引人的延时 这可通过跳转计数和预估的延时值来计算 注1:由于中间节点不参与分析应用层数据的内容,因此它不能将自身产生的时延插人到数据顿中 此命令可以使用GB/T18657.2规定的广播地址来发送 接收到该命令的节点不应继续广播该命 令,以避免“广播风暴” 注2:广播方式下避免使用应答信号,从而也没有对命令的确认， 制造商应声明其发起节点和中间节点的准确延时数据 注3:需要更高精密定时的应用,宜为其系统选择Q模式协议 5.6.3.3转发时间同步 当主站数据采集单元)希望某个中间节点向该节点周围可以直接通达的所有节点实施时间同步 20
GB;/T26831.5一2017 基于该中间节点自身的时钟)时,使用本功能 其数据格式应如图17所示 F域 目标地址 8字节 0lh 说明 -功能域=0lh,指明转发时间同步; F-域 目标地址 -8字节,转发时间同步所使用的目标地址 图17转发时间同步数据格式 接收到该命令的目标节点应向更远离数据采集单元的下一级节点发布时间同步消息 目标节点的 地址应为数据域中指定的地址 若目标地址域为“全1”,该命令应按照GB/T18657.2的规定的广播地址发送 注;广播方式下避免使用应答信号,从而也没有对命令的确认 5.6.3.4已知节点列表 为了能够维护主站中使用的跳转列表,应能获得下述信息哪个路由器能够从哪些路由器和端节点 接收到消息 本功能请求一个路由器返回某种信息,这些信息表明该路由器能够从哪些端节点和路由 器中接收到数据 跳转列表中包含所有已知的节点的地址,也可能包含每个节点的链路质量指标信息 以下是其请求和响应数据的格式 请求数据的格式应如图18所示 F域 描述符 14h 1字节 说明: F域 -功能域=14h,功能类型指示; 描述符 1字节,按位定义的描述符域,其中 位7 0=从列表中返回第一个数据块 1=从列表中返回后续数据块 位6: 仅返回地址信息; 1=返回地址和链路质量信息 位5一0s 保留,不用时应置为0. 图18已知节点数据请求格式 响应数据的格式应如图19所示 F域 计数/描述符 地址1 品质指示1 ， 地址"n 品质指示" 14h 1字节 8字节 1字节(可选 8字节 1字节(可选 说明: F域 功能域=14h,功能类型指示; 计数/描述符 1字节,按位定义的描述符域,其中 位7 图19已知列表响应数据格式 21
GB/T26831.5一2017 0=列表中的第一个数据块; 1=列表中的后续数据块 位6 0=仅返回地址信息; 1=同时返回地址信息和链路质量信息 位5: 0=有后续数据; 1=列表中的最后一个数据块 位4一0 本返回的地址元素集地址和链路品质指示)数量,范围是0~27 地址1 8字节,本数据赖中的第一个地址的全地址(M域和A域),该地址是该中继节点的中继列表中的 个节点地址 链路质量指示1,l字节,范脚0一255 此参数是可选的,仅当"计数/描述符”域的位6为""时迟 品质指示1 回 它指示了从端节点到此中继的接收连接质量 该值越大表示连接越好,越小则连接越差 产生该值的方法超出本部分的范围 地址n 8字节,本数据中的最后一个地址的全地址(M域和A-域),该地址是该中继节点的中继列表中 的一个节点地址; 品质指示n -链路质量指示n,1字节,范围0255 此参数是可选的,仅当“计数/描述符”域的位6为"1”时返 回 它指示了从端节点到此中继的链路质量 该值越大表示连接越好,越小则连接越差 产生 该值的方法超出本部分的范围 注:链路层的长度是限制数据块中地址数目的因素 图19(续) 5.6.3.5清除节点列表 为了能够维护主站中使用的跳转列表,就应能重新生成关于网关可以从哪些节点接收的信息 本 功能请求网关重启这些信息的收集 它将清除网关内的已知节点列表 “清除节点列表”命令的格式应 如图20所示 F域 15h 说明 F-域 -功能域=15h,指明是清除已知节点列表 图20清除节点列表的命令格式 5.6.3.6中继错误状态 上行数据传输中的错误,同时也是错误信息传输路径中的故障 因此,它将阻碍错误信息向主站的 传输 此时,路由器应按两个步骤来处理这个错误 首先,它应在本地存储这个错误状态,并等待传输 路径的恢复 上行传输的数据都是对请求的响应,因此,主站将会检测到本次数据响应的丢失,主站应 重试该请求 若重试依旧失败,主站应建立替代传输路径来访问这个路由器 若该路径故障维持了较长时间,路由器可切换回安装模式,并向外主动发送安装请求命令,以建立 替代的路径 注本地错误状态的存储机制和替代路径的建立机制超出了本部分的范围 -旦传输路径被重建,包含该错误条件的信息将可被主站检索到 中继错误状态请求帧及其响应 22
GB;/T26831.5一2017 帧的格式列下 中继错误状态请求的帧格式应如图21所示 F域 描述符 1字节 21h 说明 F域 功能域=21h,功能类型指示; 描述符 1字节,按位定义的描述符域,其中 位7: -返回列表的首个数据块; 0一 1=返国列表的后继数据块 位6 0=不返回中继错误数据的时标; =返回中继错误数据的时标 位5: 0=不返回中继错误数据的应用数据" 1=返回中继错误数据的应用数据 位40 0,为以后保留 图21中继错误状态请求帧格式 中继错误状态响应的帧格式应如图22所示 F-域 计数/描述符 时标1目标地址应用数据 时标" 目标地址"应用数据" 21h 1字节 7字节 8字节 川字节 7字节 8字节 n字节 说明: -功能域=21lh,功能类型指示 F-域 计数/描述符 1字节,各比特位定义为 位7 1=返回时标; O =不返回时标 位6 -返回应用数据" 1=不返回应用数据 位5: 1=列表中的最后一个数据块 0=仍有后续数据 位4一3: 保留,应置为0 位20 错误数据集的数目,范围是0一7 7字节,可选,该时间指首个传输错误的发生时间 格式与5.6.3.2使用的时间同步功能相同 时标1 -8字节，在首个错误发生时,不能访问的节点之全地址(含M域和A-域). 目标地址1 应用数据1 n字节,可选,在首个错误发生时,无法传输的应用数据 时标" 7字节,可选,该时间指最后一个传输错误的发生时间 格式与5.6.3.2使用的时间同步功能相同 目标地址" -8字节，最后一个错误发生时,不能访问的节点之全地址(含M域和A域); 应用数据n 字节,可选,在最后一个错误发生时,无法传输的应用数据 22中继错误状态响应帧格式 图 23
GB/T26831.5一2017 中继错误状态响应帧中的时标返回功能是个可选功能 中继错误状态响应倾中的应用数据返回功能也是个可选功能 若没有中继错误发生,“计数/描述符”为0,且不应有数据返回 注1:节点中存贮的为事后检索所需的错误数据数量及其结构不属于本部分的范围 注2;链路层的赖长度可能是制约单个数据块中包含的错误数据数量的因素 6 R2模式:基于网关的协议 6.1概述 本协议适用于符合GB/T26831.4中的R2模式的节点之间以及节点和网关之间的数据通信 6.2物理层协议 使用网关方式的中继应符合GBT26831.4中R2模式关于以下参数的要求 aa 许可的频段; 发送器性能 b 接收器性能" e 数据编码 d 关于数据编码和传输顺序,应符合以下附加的要求 所有的数据都应作为网络层功能的一部分来发送,所有发往和来自应用层的网络管理数据均 a 应低字节在前发送; b)关于发送器的占用周期,应符合GB/T26831.4中R2模式对sRD频段的要求,但如具有本地 无线管理机构的许可,也允许在其他频带上采用其他功率水平和占用周期的条件下运行 6.3数据链路层协议 6.3.1一般要求 使用网关方式的中继应符合GB/T26831.4中R2模式下关于以下参数的要求 长度域1域; a b) 制造商域M-域 地址域A-域; c d 校验域CRC-域 注:本协议是非对称的,即在上行传输和下行传输的数据中采用不同的规则 6.3.2制造商域和地址域(M-域和A-域 网关方式的中继通信中,可能会使用广播地址 按照GB/T18657.2一2002中5.1.3的规定,广播 地址中所有的比特位均为1 该地址应包含M域和A-域 6.3.3控制域C-域 6.3.3.1 要求 对于采用网关方式的中继通信,C域的编码要求应适用GB/T18657.22002中5.1.2的规定 这 是个非平衡传输 注GB/T18657.2的定义在后续的章节中采用 在采用网关方式的中继通信路径上,靠近主站或数据采集单元的一侧为上游,靠近仪表一侧的为 24
GB;/T26831.5一2017 下游 以比特位定义的C-域的一般格式如图23所示 MSB l.SB FCB FCV 主站到从站 RES PRM 功能码 从站到主站 ACD DFC 图23C-域的数据格式 6.3.3.2向下游发送 当从网关向下游发送数据时,应符合以下要求 REs位应始终为0; aa 5 PRM位应始终为1: c FCB和FCV位应采用GB/T18657.2规则编码 功能码应为表9列出的值之一 表9下行传输帧的功能码 名称 确认" 功能码 功能 LRESET 链路复位,当本连接的FCB位应被复位时应使用 0h 否 3h SEND 发送数据,当网关向下游发送正常数据时应使用 是 4 BCAST 广播数据,当网关向所有下游节点发送广播数据时应使用 否 6 INSTALL 安装信息,当网关向处在安装模式的节点发送数据时应使用 是 7h RACK 响应应答,当网关应答一个从下游接收到的响应消息时应使用 否 状态请求,可用于网关查询端节点是否有未决的等级1的数据(如 8h S-REQUEST 是 报警) 网关可能期待一个确认且应期待一个对此消息的响应 优先请求,可用于网关从节点请求等级1优先》的数据 网关可能 是 Ah PREQUEST 期待一个确认且应期待一个对此消息的响应 请求,可用于网关向节点请求等级2(正常)的数据 网关可能期得 l 是 REQUEST 个确认且应期待一个对此消息的响应 和GB/T26831.4相比.扩展这个功能是确保实现双向握手的可能性 网关应能处理此消息的确认,并期望获得对此消息的数据应答 功能码用4比特的16进制格式表示,带后缀“h” 本列规定了接收节点是否需要以应答或非应答(AcK或NACK)来确认消息的收到 注:后面的章节中,xRQUEST是一种简写形式,代表了表9中的REQUEST,PREQUEST或SREQUEST 6.3.3.3向上游发送 当从网关向上游发送时,应符合以下要求 RES位应始终为0. b)PRM位应始终为0. c DFC位应为O 由于任一时刻仅询问一个设备，因此不需要流控 d 若网关有等级1(优先)数据,如报警信息,ACD位可为1. 25
GB/T26831.5一2017 功能码应为表10规定的值之一 表10上行传输功能码 功能码 名称 功能 oh ACK 应答,当网关对带SEN或INSTALL功能码的消息确认时应使用 oh 应答,可用于网关在发送x-RESPONSE之前,对接收到的x-REQUEST确认 ACK l NACK 否认应答,当网关对带SEND.INSTALI或x-REQUEST功能码消息拒绝时应使用 安装,当网关转发来自安装模式下节点的消息时,或安装模式下其自身发送消息时 6h NSTAL 使用 REsPoNSE 响应,当网关转发来自节点的带功能码 或N-REsPONsE的响应时,或网 8i RESPONNSE 关自身对一个带功能码PRQUEST或REQUEST的请求进行应答时使用 否认响应， ,当网关转发来自节点的带功能码NREsONSE的响应时,或网关自身的应 9h N-RESPONSE 用层无法对带x-REQUEST功能码的请求进行回复时使用 状态响应,当网关转发来自节点的带S-REPONSE功能码的消息时,或其自身对sRE B SRESPONSE QUEST消息应答时使用 注:后面的章节中,x-RESPONSE是RESPONSE、N-RESPONSE或SRESPONSE的一种简写形式 6.3.3.4从下游接收 当网关从下游接收时,应符合以下要求 a 若PRM位为1,网关应丢弃该帆 b)当任一数据块的CRC校验错误,网关应丢弃该帧 c 若数据帧是上行传输的,网关应传递ACD位的值 d 网关应忽略DFC位的值 若接收到ACK(功能码oh)作为对x-REQUEST(功能码8h,Ah或Bh)的响应,网关应置位一 个内部标志,以确保在接收到x-RESPONSE(功能编码8h或Bh)时,发出反向应答RACK(功 能编码7h) ACK消息不应上行转发 若接收到NACK(功能编码为lh),网关可重发被拒绝的数据帧最多2次 在重发前,网关可 发送LRESET倾(功能码oh) NACK消息不应上行转发 如重传失败,网关应产生一个错 误处理状态 若接收到一个x-RESPONSE,除在本节后面说明的条件外,网关应将接收数据继续向上转发 原M-域和A-域均应保留在消息中 若在x-RESPONSE之前接收到ACK,网关应返回 RACK(功能编码7h) h)若发送方节点地址不在转发数据的节点列表中,该消息不应被转发 进一步的细节见网络管 理应用 若接收到INsTALL(功能码6h),即来自安装模式节点的数据,网关应向上转发 原M域和 i) A-域应保留在该消息的网络信息中 6.3.3.5从上游接收 当网关从上游接收时,应符合以下要求: 如PRM位为0,网关应丢弃该消息; a b)若第一个数据块的CRC校验失败,网关应丢弃该消息 26

社区能源计量抄收系统规范第5部分：无线中继GB/T26831.5-2017解读

随着社区能源计量管理的不断发展，针对无线抄读距离限制和信号受干扰等问题，国家发布了《社区能源计量抄收系统规范》（GB/T 26831）系列标准，其中第5部分重点规定了无线中继的方法及技术要求。

首先，该标准明确了适用范围，即适用于需要采用无线中继器实现抄表数据传输的场合。其次，该标准对术语和定义进行了详细讲解，方便读者理解。例如，“中继器”、“无线接入点”等术语在该标准中都有具体的定义。

在技术要求方面，该标准对无线中继器的类型、特性和功能进行了详细规定。其中，无线中继器需要具备良好的传输性能和稳定性，并且需要满足实际使用环境中的需求。同时，为保证数据的安全性，该标准还对数据加密、认证等方面进行了明确规定。

此外，该标准还规定了无线中继器的设备管理和维护要求，包括设备的安装、配置、监控和故障处理等方面。这些规定有助于提高无线中继器的运行效率和稳定性，保证社区能源计量系统的正常运行。

总之，社区能源计量抄收系统规范第5部分：无线中继GB/T26831.5-2017的发布，为社区能源计量管理提供了科学、规范的指导，也为相关从业人员提供了技术支持和参考。未来，在社区能源计量管理领域，将有更多的创新和发展。

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