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微功率无线通信协议.pdf
ICS
点击此处添加中国标准文献分类号
Q/Q/Q/Q/GDWGDWGDWGDW
国 家 电 网 企 业 标 准
Q/GDW XXXXX—XXXX
电力用户用电信息采集系统通信协议 第
4 部分：
基于微功率无线通信的数据传输协议
Power user electric energy data acquisition system communication protocol Part 4:
Micro-Power Wireless Data Transmission Protocol
点击此处添加与国际标准一致性程度的标识
201X - XX - XX 发布
本稿完成日期：2013-09-10
国 家 电 网 公 司 发 布
201X - XX - XX 实施
Q/XXX XXXXX—XXXX
目 次
Source
Relay
3.1.13 半径域
Radius
3.1.12 目的地址
Destination
3.1.11 中继地址
前言...............................................................................................................................................................XIII
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
3.1.1 包 Packet...................................................................................................................................1
data......................................................................................................... 1
3.1.2 载荷数据 Payload
3.1.3 连接 Association.....................................................................................................................1
3.1.4 事务 Transaction.....................................................................................................................1
data unit...................................................................................... 1
3.1.5 协议数据单元 Protocol
3.1.6 帧 Frame.....................................................................................................................................1
3.1.7 自组织 Self-organizing......................................................................................................... 1
Central node..................................................................................................... 2
3.1.8 中心节点
3.1.9 子节点 Subnode.........................................................................................................................2
address................................................................................................... 2
3.1.10 源地址
address................................................................................................. 2
address..................................................................................... 2
field....................................................................................................... 2
Neighbor.....................................................................................................................2
number....................................................................................................... 2
round................................................................................................... 2
Robustness............................................................................................................. 2
3.2 符号和缩略语.......................................................................................................................................2
4 总体概述.......................................................................................................................................................4
4.1 概述.......................................................................................................................................................4
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
4.5.1 超帧结构.......................................................................................................................................7
4.5.2 数据传输模型...............................................................................................................................7
4.5.3 鲁棒性...........................................................................................................................................7
4.5.4 安全...............................................................................................................................................8
4.5.5 原语的概念...................................................................................................................................8
4.6 特别说明...............................................................................................................................................8
5 应用层...........................................................................................................................................................9
3.1.16 信标轮次
3.1.15 层次号
Layer
3.1.14 邻居
3.1.17 鲁棒性
Beacon
I
Q/XXX XXXXX—XXXX
5.2.4
5.2.4.1
5.2.4.2.2
5.2.4.2.1
5.1 概述.......................................................................................................................................................9
5.2 应用支持子层.......................................................................................................................................9
5.2.1 概述...............................................................................................................................................9
5.2.2 帧格式...........................................................................................................................................9
5.2.3 通用的 APDU 帧格式.....................................................................................................................9
5.2.3.1 帧控制域 FCD........................................................................................................................9
5.2.3.1.1 帧类型域 FTD..............................................................................................................10
5.2.3.1.2 业务扩展域标识 OEI.................................................................................................. 10
5.2.3.2 帧序号域.............................................................................................................................10
5.2.3.3 业务扩展域 OED..................................................................................................................10
5.2.3.4 数据单元标识 DUI..............................................................................................................11
APS 层数据单元 DU.............................................................................................................11
5.2.3.5
APS 四种帧类型..........................................................................................................................11
APS 层确认/否认帧结构（FTD=000）.............................................................................. 11
5.2.4.1.1 确认/否认标识符....................................................................................................... 11
5.2.4.1.2 确认/否认数据单元................................................................................................... 12
APS 层命令帧结构（FTD=001）........................................................................................ 12
APS 层命令标识符 CI................................................................................................. 12
APS 命令帧帧数据单元 DU......................................................................................... 13
5.2.4.2.2.1 配置串口（CI=0x00）....................................................................................... 13
5.2.4.2.2.2 设置信道组号（CI=0x01）............................................................................... 13
5.2.4.2.2.3 设置 RSSI 门限值（CI=0x02）......................................................................... 14
5.2.4.2.2.4 设置发射功率（CI=0x03）............................................................................... 14
5.2.4.2.2.5 读取配置（CI=0x04）....................................................................................... 15
5.2.4.2.2.6 设备重启（CI=0x05）....................................................................................... 16
5.2.4.2.2.7 软件升级（CI=0x06）....................................................................................... 16
5.2.4.2.2.8 电表广播校时（CI=0x07）............................................................................... 17
APS 层数据转发帧结构（FTD=010）................................................................................ 17
APS 层数据转发标识符 DTI....................................................................................... 18
APS 数据转发帧数据单元 DU..................................................................................... 18
5.2.4.3.2
5.2.4.3.3 转发数据单元格式..................................................................................................... 18
APS 层上报帧结构（FTD=011）........................................................................................ 18
APS 层上报标识符 DRI............................................................................................... 19
APS 数据上报帧帧数据单元 DU................................................................................. 19
5.2.4.4.2
5.2.4.4.3 事件上报（DRI=0x00）............................................................................................. 19
5.2.5 应用支持子层常量和属性......................................................................................................... 19
5.2.5.1 应用支持子层常量.............................................................................................................20
5.2.5.2 应用支持子层属性.............................................................................................................20
5.3 设备管理平台.....................................................................................................................................20
5.3.1 子节点初始化配置信息管理..................................................................................................... 20
6 网络层协议.................................................................................................................................................20
6.1 网络层一般要求和定义.....................................................................................................................20
5.2.4.3
5.2.4.3.1
5.2.4.2
5.2.4.4
5.2.4.4.1
II
Q/XXX XXXXX—XXXX
6.1.1 网络和设备维护.........................................................................................................................20
6.1.1.1 建立一个新网络.................................................................................................................21
6.1.1.1.1 信道能量检测.............................................................................................................22
6.1.1.1.2 确定组网信标参数..................................................................................................... 23
6.1.1.1.3 发送组网信标.............................................................................................................24
6.1.1.1.4 场强收集.....................................................................................................................24
6.1.1.1.5 建立路由表.................................................................................................................25
6.1.1.1.6 配置子节点参数......................................................................................................... 25
6.1.1.1.7 完成组网.....................................................................................................................25
6.1.1.2 加入一个网络.....................................................................................................................25
6.1.1.2.1 发送入网申请请求帧................................................................................................. 27
6.1.1.2.2 接收入网申请响应帧................................................................................................. 28
6.1.1.2.3 发送游离节点就绪帧................................................................................................. 28
6.1.1.3 地址分配机制.....................................................................................................................28
6.1.2 网络层传输和接收.....................................................................................................................29
6.1.2.1 传输.....................................................................................................................................29
6.1.2.2 接收和拒收.........................................................................................................................29
6.1.3 路由.............................................................................................................................................30
6.1.3.1 源路由.................................................................................................................................30
6.1.3.1.1 发起一个源路由帧..................................................................................................... 30
6.1.3.1.2 中继一个源路由帧..................................................................................................... 31
6.1.3.2 路由表.................................................................................................................................31
6.1.3.2.1 路由表的建立.............................................................................................................31
6.1.3.2.2 路由表的刷新.............................................................................................................31
6.1.3.2.3 路由表的使用.............................................................................................................31
6.1.4 广播通信.....................................................................................................................................32
6.1.5 永久性数据.................................................................................................................................32
6.2 网络层协议帧格式.............................................................................................................................32
6.2.1 通用网络层帧格式.....................................................................................................................32
6.2.1.1 帧控制域.............................................................................................................................33
6.2.1.1.1 帧类型子域.................................................................................................................33
6.2.1.1.2 目标地址模式子域..................................................................................................... 33
6.2.1.1.3 源地址模式子域......................................................................................................... 34
6.2.1.1.4 路由指示子域.............................................................................................................34
6.2.1.2 目标地址域.........................................................................................................................34
6.2.1.3 源地址域.............................................................................................................................34
6.2.1.4 半径域.................................................................................................................................34
6.2.1.5 帧序号域.............................................................................................................................34
6.2.1.6 路由信息域.........................................................................................................................35
6.2.1.6.1 中继节点数子域......................................................................................................... 35
6.2.1.6.2 中继索引子域.............................................................................................................35
6.2.1.6.3 中继列表地址模式子域............................................................................................. 35
6.2.1.6.4 中继列表子域.............................................................................................................35
III
Q/XXX XXXXX—XXXX
6.2.1.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................36
6.2.2 网络层各类型帧的帧格式......................................................................................................... 36
6.2.2.1 网络层数据帧格式.............................................................................................................36
6.2.2.1.1 网络层数据帧的帧控制域......................................................................................... 36
6.2.2.1.1.1 帧类型子域......................................................................................................... 36
6.2.2.1.1.2 目标地址模式子域............................................................................................. 36
6.2.2.1.1.3 源地址模式子域................................................................................................. 37
6.2.2.1.1.4 路由指示子域..................................................................................................... 37
6.2.2.1.2 网络层数据帧的目标地址域..................................................................................... 37
6.2.2.1.3 网络层数据帧的源地址域......................................................................................... 37
6.2.2.1.4 网络层数据帧的半径域............................................................................................. 37
6.2.2.1.5 网络层数据帧的帧序号域......................................................................................... 37
6.2.2.1.6 网络层数据帧的路由信息域..................................................................................... 38
6.2.2.1.7 网络层数据帧的网络层帧载荷域............................................................................. 38
6.2.2.2 网络层命令帧格式.............................................................................................................38
6.2.2.2.1 网络层命令帧的帧控制域......................................................................................... 38
6.2.2.2.1.1 帧类型子域......................................................................................................... 38
6.2.2.2.1.2 目标地址模式子域............................................................................................. 38
6.2.2.2.1.3 源地址模式子域................................................................................................. 38
6.2.2.2.1.4 路由指示子域..................................................................................................... 39
6.2.2.2.2 网络层命令帧的目标地址域..................................................................................... 39
6.2.2.2.3 网络层命令帧的源地址域......................................................................................... 39
6.2.2.2.4 网络层命令帧的半径域............................................................................................. 39
6.2.2.2.5 网络层命令帧的帧序号域......................................................................................... 39
6.2.2.2.6 网络层命令帧的路由信息域..................................................................................... 39
6.2.2.2.7 网络层命令帧的网络层帧载荷域............................................................................. 39
6.2.2.2.7.1 网络命令标识子域............................................................................................. 39
6.2.2.2.7.2 网络命令载荷子域............................................................................................. 40
6.3 网络层命令帧.....................................................................................................................................40
6.3.1 入网申请请求帧.........................................................................................................................40
6.3.1.1 帧控制域.............................................................................................................................40
6.3.1.2 目标地址域.........................................................................................................................40
6.3.1.3 源地址域.............................................................................................................................40
6.3.1.4 半径域.................................................................................................................................40
6.3.1.5 帧序号域.............................................................................................................................41
6.3.1.6 路由信息域.........................................................................................................................41
6.3.1.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................41
6.3.2 入网申请响应帧.........................................................................................................................41
6.3.2.1 帧控制域.............................................................................................................................41
6.3.2.2 目标地址域.........................................................................................................................41
6.3.2.3 源地址域.............................................................................................................................41
6.3.2.4 半径域.................................................................................................................................41
6.3.2.5 帧序号域.............................................................................................................................41
IV
Q/XXX XXXXX—XXXX
6.3.2.6 路由信息域.........................................................................................................................42
6.3.2.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................42
6.3.3 游离节点就绪帧.........................................................................................................................42
6.3.3.1 帧控制域.............................................................................................................................42
6.3.3.2 目标地址域.........................................................................................................................43
6.3.3.3 源地址域.............................................................................................................................43
6.3.3.4 半径域.................................................................................................................................43
6.3.3.5 帧序号域.............................................................................................................................43
6.3.3.6 路由信息域.........................................................................................................................43
6.3.3.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................43
6.3.4 路由错误帧.................................................................................................................................44
6.3.4.1 帧控制域.............................................................................................................................44
6.3.4.2 目标地址域.........................................................................................................................44
6.3.4.3 源地址域.............................................................................................................................44
6.3.4.4 半径域.................................................................................................................................44
6.3.4.5 帧序号域.............................................................................................................................45
6.3.4.6 路由信息域.........................................................................................................................45
6.3.4.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................45
6.3.5 场强收集命令帧.........................................................................................................................45
6.3.5.1 帧控制域.............................................................................................................................46
6.3.5.2 目标地址域.........................................................................................................................46
6.3.5.3 源地址域.............................................................................................................................46
6.3.5.4 半径域.................................................................................................................................46
6.3.5.5 帧序号域.............................................................................................................................46
6.3.5.6 路由信息域.........................................................................................................................46
6.3.5.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................46
6.3.6 场强收集应答帧.........................................................................................................................47
6.3.6.1 帧控制域.............................................................................................................................47
6.3.6.2 目标地址域.........................................................................................................................47
6.3.6.3 源地址域.............................................................................................................................47
6.3.6.4 半径域.................................................................................................................................47
6.3.6.5 帧序号域.............................................................................................................................47
6.3.6.6 路由信息域.........................................................................................................................47
6.3.6.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................48
6.3.7 配置子节点帧.............................................................................................................................48
6.3.7.1 帧控制域.............................................................................................................................48
6.3.7.2 目标地址域.........................................................................................................................49
6.3.7.3 源地址域.............................................................................................................................49
6.3.7.4 半径域.................................................................................................................................49
6.3.7.5 帧序号域.............................................................................................................................49
6.3.7.6 路由信息域.........................................................................................................................49
6.3.7.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................49
6.3.8 配置子节点应答帧.....................................................................................................................50
V
Q/XXX XXXXX—XXXX
6.3.8.1 帧控制域.............................................................................................................................50
6.3.8.2 目标地址域.........................................................................................................................51
6.3.8.3 源地址域.............................................................................................................................51
6.3.8.4 半径域.................................................................................................................................51
6.3.8.5 帧序号域.............................................................................................................................51
6.3.8.6 路由信息域.........................................................................................................................51
6.3.8.7 网络层帧载荷域.................................................................................................................51
7 网络层服务.................................................................................................................................................52
7.1 概述.....................................................................................................................................................52
7.1.1 网络层数据实体(NLDE).............................................................................................................52
7.1.2 网络层管理实体(NLME).............................................................................................................53
7.2 网络数据服务.....................................................................................................................................53
NLDE-DATA.Request...................................................................................................................53
7.2.1.1 语义.....................................................................................................................................53
7.2.1.2 原语生成.............................................................................................................................54
7.2.1.3 接收结果.............................................................................................................................54
NLDE-DATA.confirm...................................................................................................................54
7.2.2.1 语义.....................................................................................................................................55
7.2.2.2 原语生成.............................................................................................................................55
7.2.2.3 接收结果.............................................................................................................................55
NLDE-DATA.indication.............................................................................................................55
7.2.3.1 语义.....................................................................................................................................55
7.2.3.2 原语生成.............................................................................................................................56
7.2.3.3 接收结果.............................................................................................................................56
7.3 网络管理服务.....................................................................................................................................56
NLME-NETWORK-FORMATION.request......................................................................................... 57
7.3.1.1 语义.....................................................................................................................................57
7.3.1.2 原语生成.............................................................................................................................57
7.3.1.3 接收结果.............................................................................................................................57
NLME-NETWORK-FORMATION.confirm......................................................................................... 57
7.3.2.1 语义.....................................................................................................................................57
7.3.2.2 原语生成.............................................................................................................................58
7.3.2.3 接收结果.............................................................................................................................58
NLME-ED-SCAN.request.............................................................................................................58
7.3.3.1 语义.....................................................................................................................................58
7.3.3.2 原语生成.............................................................................................................................58
7.3.3.3 接收结果.............................................................................................................................58
NLME-ED-SCAN.confirm.............................................................................................................59
7.3.4.1 语义.....................................................................................................................................59
7.3.4.2 原语生成.............................................................................................................................59
7.3.4.3 接收结果.............................................................................................................................59
NLME-GET.request.....................................................................................................................59
7.3.2
7.3.3
7.3.4
7.3.1
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.3.5
VI
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