GBT 40783.2-2022 信息技术 系统间远程通信和信息交换 磁域网 第2部分：带内无线充电控制协议

信息技术系统间远程通信和信息交换国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会 I Ⅱ 1 1 2 3 56.1概述 5 56.3物理元素 66.4地址元素 77网络状态 8 8 8 98物理层帧格式 8.2前导码 8.4有效载荷 8.5帧校验序列 9.3能量状态反馈帧格式 10MAC层功能 23 23 25 25 26 26I本文件按照GB/T1.1—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》的规定本文件是GB/T40783《信息技术系统间远程通信和信息交换磁域网》的第2部分。《信息技术系统间远程通信和信息交换磁域网第2部 发展研究中心(中国软件评测中心)、无锡物联网产业研究院、西安西电ⅡGB/T40783提供了磁域网(MFAN第1部分：空中接口。目的在于确立适用于低载频磁场环境中物理层及媒体访问控制层协议第2部分：带内无线充电控制协议。目的在于为可以在同一频带内同时进行无线能量传输和——第4部分：安全鉴别协议。目的在于为使在特殊环境中可靠运行的无线传感网络而确立安全1—一个同时用于无线能量传输和磁场通信的频带；GB/T40783.1—2021信息技术系统间远程通信和信息交换磁域网第1部分：空中接口23N的连接和释放。对于数据传输，MPAN采用TDMA机制；当MPAN-N加入由MPAN-C管理的如图1所示，MPAN-C和MPAN-N应位于网络中。如果MPAN-C从MPAN-N接收到WPT相4家庭家庭图1MPAN应用场景5物理元素最基础的单元就是设备。一个设备可以根据它的作用，定义为管理网络的MPAN-C或与MPAN-C通信的MPAN-N。6.2时间元素文件中新引入了一些与WPT相关的新功能。MPAN的时间元素见图4,由请求周期、响应周期和自发周期组成。请求和响应时间的长度各不MPAN-N将发送PSF报文作为对来自MPAN-C的PS信标的回应。N-1NN+1在请求周期，MPAN-C发送PTRq报文邀请MPAN-N加入WPT的时间调度。当接收到PTRq6有MPAN-N,则时隙数为0。MPAN-C可以将每个时隙分配给单独一个MPAN-N或一组MPAN-N。安排的MPAN-N可以在响应期内接收WPT。MPAN-C根据收到的信息计算到MPAN-N的距离。(电源状态反馈间隔)PS信标MPAN-C或MPAN-N。一个MPAN-C管理整个MPAN。MPAN-C能够使用RR报文控制MPAN-7GB/T40783.2—2022/ISO/IEC151MPAN-N是关联至MPAN的设备，且不应在该网络中作为MPAN-C。最多65519个MPAN-N请求响应请求响应6.4.4节点ID8内容所有节点没有参与的节点备用 MPAN继承了GB/T40783.1—2021中规定的MFAN所使用的相同网络状态。在此基础上，到MPAN-C返回的PTEC。MPAN-N将发送PTECA并参与WPT。9MPAN设备状态包括GB/T40783.1—2021中规定的MPAN-C状态和MPAN-N状态。具体来当PSFI开始时，MPAN-C进入能量状态报文生成状态。当MPAN-C在PSFI期间向所有果有响应，则MPAN-C进入报文生成状态以创建PTEC(带有确认)并返回待机状态。收到PTECA后，它将进行报文分析，然后进入能量传输状态向低电量设备进行能量传输。在自发周期能量传输超时时，MPAN-C进入待机状态。在自发周期的每次能量传输之后，MPAN-C都会检查MPAN-N所接收到的电量。MPAN-C从待机进入到报文生成状态生成PLRC。MPAN-C在待机状态等待PLRCA。当MPAN-C收到PLRCA时，它将进入报在恢复过程中，在系统命令生成PTEC(无确认)广播时，MPAN-C在自发周期的开始进入报文生成状态。当MPAN-C发送PTEC时，MPAN-N进入能量传输；MPAN-C之后返回待机状态。能量传输后，系统命令广播PLRC。MPAN-C将连续进入报文生成和待机状态。MPAN-C收到PLRCA后，发现MPAN-N电量低便开启充电过程。MPAN-C的状态见图7。PSF报文数=总PSF报文数能量传输在自发周期能量传输超时能量传输在自发周期能量传输超时出错响应报文出错或不匹配响应报文出错或不匹配或命令报文(达到N次)报文报文节点ID匹配节点ID匹配报文信标报文能量传输超时发送PS信标报文能量传输待机能量传输待机PSF报文数=总PSF报文数时隙数<总时隙数对于WPT,MPAN-N的状态要复杂一如果MPAN-N已接收到PTS信标并被安排在下一个时隙中，它将进入能量接收状态以接收态时，MPAN-N可以检测到唤醒序列2信号并进入低电量报文分析状态。如果报文是PTPC,则GB/T40783.2—2022/ISO/IEC15149-MPAN-N进入低电量报文生成状态，生成PTRC以请求能量传输；MPAN-N返回休眠电量检测状态。当MPAN-N接收到PTEC时，MPAN-N会唤醒进入低电量报文分析状态，然后从低电量报文生成状MPAN-N进入休眠电量检测状态，然后进入适当的休眠状态。接下来的PLRC将MPAN-N唤醒，以MPAN-N将进入适当的报文生成状态，并进入休眠电量检测。此时提供的电量很小，几乎不会影响发送给其他MPAN-N的WPT。MPAN-N可以在MPAN范围内自动接收能量传输。为了使该过程更加有效，MPAN-C会在自发周期内进行能量传输的同时定期广播PTEC(无应答)。如果关机设备开机并进入低电量休眠状态，则MPAN-N的状态见图8。接收2 没有时险分8.1概述数据(0～255个8位位组)(0～257个8位位组)(3个8位位组)(3个8位位组)唤醒序列和编码(16位)帧校验序8位位组)备用(4位)长度序列传输域网通信，另一类用于无线能量传输通信。用于磁域网通信的唤醒序列1包含[00000000]序列，用于命令的唤醒序列2包含[11111111]序列，用于无线能量传输的唤醒序列3包含[11110000]序列。后续的16位同步序列包含12位的[000000000000]序列，以及4位的[1010]序列。唤醒序列1仅包含在请求周期的响应请求报文中，唤醒序列2仅包含在自发周期的能量传输执行命令前导码采用GB/T40783.1—2021中8.1.3定义的类型0的编码方式。唤醒序列采用ASK方式调LSB(12位)(4位)图10前导码格式帧头中的无线能量传输标志表示整个物理层帧用于无线能量传输通信，或者通用的磁域网通信，标志为1表示用于无线能量传输通信，标志为0表示用于通用的磁域网通信。帧头应符合GB/T40783.1—2021中8.1.3的规定。应符合GB/T40783.1—2021中8.1.4的规定。单位为8位位组122212目标节点ID帧头帧体图11MPAN的MAC层帧格式帧类型值(二进制)内容周期关联请求(ARq)、解关联请求(DaRq)、关联状态请求(ASRq)、数据请求(DRq)、能量传输请求(PTRq)、能量传输信标请求响应帧关联响应(ARs)、解关联响应(DaRs)、关联状态响应(ASRs)、数据响应(DRs)、能量传输响应(PTRs)等响应自发确认MFAN-N的响应(RA*)和数据传输(DA)以及节点命令(CA)响应，自发向设备发送能量传输许可命令(PTPC)、能量传输执行命令(PTEC)、能量请求命令(PLRC)自发·RA包括ARA、DaRA、ASRA等。881L2帧头帧体图12命令帧格式111长度(=2L.)请求块-1类别内容网络备用备用备用能量传输请求能量传输信标请求备用 备用备用6)能量传输请求：PTRq块格式见图14。前2个8位位组用于PTRq的MPAN-N节点ID。如果节点ID为0xFFFF,则向组ID下的所有MPAN-N请求PTRq。第3个8位位组是211时隙号7)能量传输信标请求：PTBRq块格式见图15。第1个8位位组用于PTBRq的MPAN-N的WPTID。如果WPTID为0xFF,则向所有MPAN-N请求PSBRq。第2个8位位组112211E时隙号时间长度(ms)功率等级(W)n响应帧的有效载荷格式包含有关MFAN-C请求的响应信息。响应帧有效载荷见图16。第1个8位位组是组ID,第2个8位位组是响应代码，第3个8位位组是响应数据长度(L),后面L个8位位111长度(=2L,)请求块-1类别响应代码内容网络MFAN-N的UID传输MFAN-N的UID传输MFAN-N的UID传输备用数据备用备用 能量传输响应备用备用备用池中的剩余电量，再由2个8位位组表示其所需的电量。接下来的4个8位位组用于信单位为8位位组2222电池剩余电量组是组ID,第2个8位位组是响应确认码，第3个8位位组是长度(L),后面L个8位位组是响应确单位为8位位组111L响应确认代码长度(=ZL,)响应确认块-1响应确认块-2响应确认块-n类别响应确认代码内容网络关联响应确认UID和节点ID传输MFAN-N关联状态响应确认UID传输MFAN-N备用数据备用备用—表5响应帧有效载荷响应确认代码(续)类别响应确认代码内容能量传输响应确认能量传输执行命令确认能量请求命令确认备用备用备用1)关联响应确认：应符合GB/T40783.1—2021中9.4.4.5a)的规定。2)解关联响应确认：应符合GB/T40783.1—2021中9.4.4.5b)的规定。3)关联状态响应确认：应符合GB/T40783.1—2021中9.4.4.5c)的规定。4)数据响应确认：应符合GB/T40783.1—2021中9.4.4.5d)的规定。6)能量传输响应确认：能量传输响应确认块格式见图19。前2个8位位组用于目标节点ID,后1个8位位组用于分配给WPTID。21图19能量传输响应确认块格式7)能量传输请求命令确认：能量传输请求命令确认块格式见图20。前2个8位位组用于目标节点ID,后1个8位位组用于命令策略(如果为0,则接受；如果为1,则拒绝),最后1个8位位组用于分配WPTID。211图20能量传输请求命令确认块格式8)能量传输执行命令确认：能量传输执行命令确认块格式见图21。前2个8位位组用于目标节点ID,后1个8位位组用于接收功率强度。21图21能量传输执行命令确认块格式9)能量请求命令确认：能量请求命令确认块格式见图22。前2个8位位组用于目标WPTID,后1个8位位组用于接收功率强度。11当前的能量命令帧块格式见图23。前8个8位位组用于UID,后1个8位位组用于命令代码，后面L个8位81La)UID:UID字段的长度为8个字节。类别内容能量传输请求命令能量传输执行命令能量传输许可命令自发周期允许传输包能量请求命令备用备用备用1)能量传输请求命令：能量传输请求命令块由2个8位位组组成。前1个8位位组表示能11时间11能量传输时间长度(ms)3)能量传输许可命令：省略了用于能量传输许可命令的块，通过为其类型放置适当的值，可4)能量请求命令：能量请求命令块由1个8位位组组成。它可以从标头中识别出来，通过设置WPTID指定其目的地。块格式见图26。1图26能量请求命令块格式所有WPT帧由帧头和帧体组成见图27。b)帧体：由包含要发送到MPAN设备的PSF数据的有效载荷和用于校验有效载荷内错误的112时隙号总数时隙号帧校验序列帧头帧体图27能量状态反馈帧格式包括时隙号的总数，有1个8位位组。表示当前时隙号，有1个8位位组。帧类型帧策略备用图28控制帧字段策略类型值内容响应帧传输策略帧体长度可变，由有效载荷和FCS组成。每个有效载荷根据帧控制字段中的帧类型具有不同的格WPT的有效载荷大小是在0～256。帧类型值内容期间能量状态信标能量状态信标帧响应能量传输启动信标能量传输启动信标帧响应能量状态反馈能量状态反馈帧响应备用在MPAN-C的响应期内，WPT之间有一个PSFI。每当WPT到某个MPAN-N或某个组的时隙当PSFI开始时，MPAN-C发送PS信标，对能量状态和异常情况进行快速更新。请求帧格式见图29。1111状态报告图29PS信标有效载荷格式值帧状态备用111其他功能见GB/T40783.1—2021第10章。MPAN-C可以向MPAN-N发送PTRq报文。MPAN-N希望接收能量时将PTRs报文返回给MPAN-C。根据接收到的PTRs报文，MPAN-C将计算WPT时间如果MPAN-C在WPT期间检测到错误，MPAN-在接收WPT的MPAN-N将进入充电状态。为了获得最好的确定性，将响应周期设置为超帧的结束点。当MPAN-C请求PTBRq时，将从下一个超帧点充电状态待机状态图31稳定过程(未检测到错误)准备能量状态更新充电状态休眠状态待机状