(高清版)GB∕T 38618-2020 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

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国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 I 1 4缩略语 3 4 56.1概述 56.2操作频率范围 5 6 87数据链路层 217.1数据链路层参考模型 7.3数据链路子层 I1GB15629.11—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第GB/T15629.15—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GB/T26790.1—2011工业无线网络WIA规范第1部分：用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范IEEE802.15.4—2011局域网和城域网第15.4部分：低速率无线个域网(LR-WPAN)[Localandmetropolitanareanetworks—Part15.4:Low-R2一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3超帧superframeAFH自适应跳频(AdaptiveFrequencyHopping)AFS自适应频率切换(AdaptiveFrequencySwitch)CAP竞争接入期间(CompetitiveAccessPeCFP免竞争期(ContentionFreePeriod)CSMA/CA载波侦听多路接入/冲突避免(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoid-DLDE数据链路子层数据实体(Datalinksub-LayerDataEntity)DLDESAP数据链路子层数据实体服务访问点(DLDEServiceAccessPoint)DLME数据链路子层管理实体(Datalinksub-LayeDLMESAP数据链路子层管理实体服务访问点(DLMEServiceAccessPoint)DLSL数据链路子层(DataLinkSub-Layer)DMAP设备管理应用进程(DeviceManagementApplicationProcess)4PAN个域网(PersonalAreaNetwork)PLMESAP物理层管理实体服务接入点(PhysicalLayerManagementEntityServiceAccess52003构建的物理层。相对于GB/T15629.15—2010,增加了433MHz操作中心频率、470MHz~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比特率1O-QPSK(可选)1MPSK(可选) 6表1(续)比特率注：一——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。433MHz～510MHz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433MHz～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7433MHz～510MHz频段模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.11—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433MHz频段的每一个信道的ED曲线满足左右平移6dB²)精度要求，在此范围内呈线性470MHz～510MHz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—50dBm¹时，误包率不大于1%。特定条件为工作信道内的输入功率等于-82dBm¹,间隔信道对工作信道的干扰信号输入功率相470MHz～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—35dBm¹)时，误包率不大于1%。特定条件为工作信道内的输入功率等于82dBm¹),非相邻信道对工作信道的干扰信号输入功率相470MHz～510MHz模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.11—2003构建的较强干扰场景下470MHz～510MHz频段的每一个信道的ED曲线满足左右平移6dB²)精度要求，在此范围内6.3.3780MHz频段射频要求780MHz频段模块接收机灵敏度应符合：780MHz频段的每个信道内，接收机灵敏度降至—100dBm¹时，误包率不大于1%。780MHz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-40dBm¹时，误包8率不大于1%。包率不大于1%。9PDSAPPLMESAPPDSAPPLMESAP物理层数据服务接入点接口PD-DATA.request(请求)PD-DATA.confirm(确认)PD-DATA.indication(指示)见6.4.2.3见6.4.2.4)表3列出了PD-DATA.request的参数。参数名取值范围说明无符号整型≤aMaxPHYPacketSize(物理层最大数据包容量)2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个SUCCESS状态的PD-DATA.confirm。物理层实体将忽略PSDU,并返回一个带有RX_ON状态的PD-DATA.confirm。当物理层收到PD-DATA.request时，设备的收发机如果正处于关闭状态(即TRX_OFF状态),物理层实体将忽略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PD-DATA.confirm。)表4列出了PD-DATA.confirm的参数。参数类型取值范围说明SUCCESS,RX_ON,TRX_OFF或者BUSY_TX6.4.2.4PD-DATA,indi物理层利用PD-DATA.indication向本地MAC层实体传送一个MPDU(即PSDU)。)表5列出了PD-DATA.indication的参数。取值范围说明无符号整型从PPDU的接收过程中测量的LQIPD-DATA.indication由物理层实体产生，用来向MAC层实体发送一个收到的物理层服务数据单元。如果收到的psduLength为0或者比aMaxPHYPacketSize还大，则不产生该原语。MAC层收到PD-DATA.indication之后，MAC层实体即获知了一个MPDU的到来。的箭头表示时间在后。图4～图8的箭头从上到下的时间先后关系与图3一致。当MAC层协议数据单元(MPDU)要发往接收设备的MAC层数据实体时，发送设备的MAC层数据实体生成PD-DATA.request。发送设备的PHY收到PD-DATA.request后，就会尝试发送一个物理层服务数据单元。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PPDU,该单元包含有要发送的PS-DU,之后发送物理层协议数据单元。在物理层实体完成发送任务后，它将返回一个SUC接收设备的PHY调用PD-DATA.indication向接收设备的MAC层数据实体汇报收到的数据帧。MACPHYPHY物理层管理实体各接入点接口见6.4.3.2见6.4.3.3见6.4.3.4见6.4.3.5见6.4.3.6见6.4.3.7见6.4.3.8见6.4.3.9见6.4.3.11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TPLME-CCA.confirm报告信道清除评估请求的执行结果。)表7列出了PLME-CCA.confirm的参数。取值范围说明层管理实体。PLME-CCA.confirm将返回一个BUSYMAC层管理实体收到PLME-CCA.confirm之后，得知请求清除信道评估执行的结果。如果清除图4给出了物理层管理实体清除信道评估的时序。MACMAC层管理实体PHY管理实体)表8列出了PLME-ED.confirm的参数。取值范围说明当前信道的能量检测等级。如果状态被设置为SUCCESS,这是当前信道的能量检测等级。否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；或者返回一个图5给出了物理层管理实体能量检测时序。PHY管理实体MACPHY管理实体PLME-GET.request请求获得有关物理层PIB属性的信息。)表9列出了PLME-GET.request的参数。取值范围说明当物理层管理实体收到PLME-GET.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。PLME-GET.confirm向MAC层报告请求物理层PIB属性信息的结果。)表10列出了PLME-GET.confirm的参数。表10PLME-GET.confirm参数取值范围说明SUCCESS,UNSUPPORTED果状态多种类型属性确定所得到的物理层PIB属性值。当状PLME-GET.confirm由物理层管理实体产生，作为对PLME-GET.request的响应返回管理实体。PLME-GET.confirm将返回一个代表成功获得物理层PIB属性的状态SUCCESS,或者返当MAC层管理实体收到PLME-GET.confirm之后，就可得知物理层PIB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图6给出了物理层管理实体获取信息时序。6.4.3.8PLME-SET-TRX-STATE.request(物理层管理实体设置发射机状态请求)PLME-SET-TRX-STATE.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：a)收发机关闭状态(TRX_OFF);b)发射机激活状态(TX_ON);c)接收机激活状态(RX_ON)。PLME-SET-TRX-STATE.r)表11列出了PLME-SET-TRX-STATE.request的参数。表11LME-SET-TRX-STATE.request参数类型取值范围说明RX_ON,TRX_OFF,FORCE_TRX_O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_为FORCE_TRX_OFF状态，之后物理层将返回一个带有SUCCESS状态的PLME-SET-TRX-PLME-SET-TRX-STATE.)表12列出了PLME-SET-TRX-STATE.confirm的参数。取值范围说明设置收发机工作状态的请求结果STATE.request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PLME-SET-当MAC层管理实体收到PLME-SET-TRX-STATE.confirm之后，就可得知执受。状态值为RX_ON,TRX_OFF或者TX_ON,表明收发机已经是PLME-SET-TRX-STATE.)表13列出了PLME-SET.request的参数。取值范围说明多种类型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)表14列出了PLME-SET.confirm的参数。类型取值范围说明SUCCESS,UNSUPPORTED_INVALID_PARAMETER,R理层PIB属性，或者返回一个UNSUPPORTED_ATTRIBUTE,INVALID_PARAMETER或者图8给出了物理层管理实体设置时序。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MAC层和数据链路子层以及相关的服务接入点(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(MLDESAP)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MAC层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/T26790.1—2011的第8章。d)支持设备安全功能；f)处理和维护GTS;h)为对等设备的MAC层之间提供可靠链路；i)现场设备对应RFD;j)充当父节点的终端节点设备和接入点设备对应FFD。MAC层帧格式支持TSCH、LLDN、DSME。LLDNMAC通用帧格式如图10所示。MAC层帧头(MHR)序列号1字节图10LLDNMAC通用帧格式帧控制字段包含定义LLDN帧的子帧类型的信息。帧控制字段格式应如图11所示。MAC层帧头(MHR))帧控制序列号图12LLDNMAC命令帧格式识正在使用的MAC命令。命令帧载荷字段包含MAC命令本身。命令帧载荷字段具有可变长度，并802.15.4—2011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a)接入点周期性广播时间同步信标帧给它的邻居父节b)点到点按需同步。节点向时间源申请时间同步命令帧。其步骤如下：1)节点向时间源节点发出装载发送时间戳T₁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T₂,并且解析请求中时间信息；式(1)和式(2)中：0——时间偏差；d——同步帧传输时间；T₂——源节点接收请求时间； (1) (2)T₃——同步命令帧发送时间；T₄——命令帧接收时间。输才可到达接入点，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。Tn——同步帧的接收时间；β——原始时间偏差。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。TSA=fskew×(Ti,+XS+d⁵A)+0sfset………TSA——第i次同