《电测量数据交换+dlmscosem组件+第46部分：使用hdlc协议的数据链路层gbt17215.646-2018》详细解读

《电测量数据交换dlms/cosem组件第46部分：使用hdlc协议的数据链路层gb/t17215.646-2018》详细解读目录1范围2规范性引用文件3术语和定义及缩略语3.1术语和定义3.2缩略语4概述目录4.1LLC子层4.2MAC子层4.3规范方法5LLC子层5.1LLC子层的作用目录5.2LLC子层的服务规范5.3LLC子层协议规范6MAC子层6.1HDLC选择6.2MAC子层的服务规范6.3MAC子层所用的物理层服务目录6.4MAC子层协议规范附录A(资料性附录)FCS计算附录B(资料性附录)数据模型和协议附录C(资料性附录)数据链路层管理服务参考文献011范围涉及HDLC帧结构、数据传输、错误控制等方面。适用于电测量数据交换中，基于DLMS/COSEM组件的通信系统。本部分规定了使用HDLC协议的数据链路层的要求和测试方法。1.1标准化内容010203适用于数字式电能表、电力负荷控制终端等电测量设备。适用于电力系统中，进行电能量数据的采集、传输和结算。也可应用于其他需要数据交换的场合，如智能家居、工业自动化等。1.2适用性1.3术语和定义定义了本部分中使用的专业术语，如HDLC、帧、数据链路层等。对术语进行准确解释，以避免歧义和误解。列出了本部分中使用的符号和缩略语，并给出相应的解释。方便读者理解文档内容，提高阅读效率。1.4符号和缩略语022规范性引用文件引用文件概述本标准在制定过程中，引用了多个相关的国家标准、行业标准以及国际标准，以确保标准的科学性、准确性和适用性。规范性引用文件是本标准的重要组成部分，对于理解、实施和应用本标准具有关键作用。主要引用文件GB/TXXXX-XXXX《电测量数据交换—DLMS/COSEM组件基础标准》该标准定义了DLMS/COSEM组件的基础架构、功能要求及通信协议等，为智能测量系统的数据交换提供了基础支撑。IEC62056《电能测量-用于付费、控制和负荷管理的数据交换》系列标准该系列标准包括多个部分，详细规定了电能测量数据的交换方式、通信协议、数据格式等，是实现智能测量系统互操作性的重要依据。引用文件的作用提升标准的科学性和准确性通过引用其他已经发布且经过验证的标准，可以确保本标准的各项规定都是基于科学、准确的数据和结论，从而提高标准的整体质量。保持标准的时效性和前瞻性随着技术的不断进步和行业的发展，被引用的标准会进行更新和修订。通过及时跟踪并更新引用文件，可以确保本标准始终与最新的技术发展和行业趋势保持同步。促进标准的实施和应用规范性引用文件不仅为本标准的制定提供了依据，同时也为标准的实施和应用提供了有力的支持。通过明确引用文件的要求和规定，可以帮助用户更好地理解和应用本标准，从而提高标准的实用性和可操作性。033术语和定义及缩略语术语和定义电测量数据交换指使用标准化的协议和方法，实现电能计量设备之间或电能计量设备与上位系统之间的数据交换过程。DLMS/COSEM组件指构成DLMS/COSEM（DeviceLanguageMessageSpecification/CompanionSpecificationforEnergyMetering）标准体系的各个组成部分，该标准体系定义了电能计量数据的交换方式、通信协议及数据模型等。数据链路层在OSI参考模型中，数据链路层是负责在相邻节点之间建立、维持和释放数据链路，以及通过数据链路进行数据传输的层次。在本部分中，特指使用HDLC（High-LevelDataLinkControl）协议的数据链路层实现。DLMSDeviceLanguageMessageSpecification，设备语言消息规范。HDLCHigh-LevelDataLinkControl，高级数据链路控制协议。这是一种面向比特的链路层协议，用于在点对点或多点通信环境中提供高效、可靠的数据传输服务。COSEMCompanionSpecificationforEnergyMetering，能源计量伴随规范。OSIOpenSystemsInterconnection，开放系统互连。这是一套描述计算机网络协议的设计和规范的框架，由ISO（国际标准化组织）提出。缩略语043.1术语和定义DLMS/COSEM组件应用范围该组件主要应用于智能电能表的远程抄表、控制、参数设置等功能。组成部分DLMS/COSEM由多个部分组成，其中第46部分规定了使用HDLC（High-levelDataLinkControl）协议的数据链路层。定义DLMS/COSEM（DeviceLanguageMessageSpecification/CompanionSpecificationforEnergyMetering）是电测量数据交换的标准协议，用于实现不同厂商生产的电能表与数据管理系统之间的互操作性。应用场景在电力系统中，HDLC协议常被用于智能电能表与集中器或主站系统之间的通信。定义HDLC（High-levelDataLinkControl）是一种高级数据链路控制协议，用于在通信链路上提供可靠的数据传输服务。特点HDLC协议具有帧结构清晰、传输效率高、错误检测与恢复机制完善等特点。HDLC协议数据链路层功能在DLMS/COSEM组件中，数据链路层使用HDLC协议实现数据的可靠传输，包括帧同步、差错控制、流量控制等功能。重要性数据链路层是确保智能电能表与数据管理系统之间通信畅通的关键环节，其性能直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。定义数据链路层是OSI参考模型中的第二层，负责在相邻节点之间建立、维持和释放数据链路，以及通过数据链路进行数据的传输和流量控制。030201053.2缩略语定义HDLC（High-LevelDataLinkControl）即高级数据链路控制协议，是一种面向比特的数据链路层协议。特点HDLC协议具有高效、可靠、灵活等优点，支持点对点、点对多点等通信方式，广泛应用于各种数据通信领域。HDLCDLMS（DeviceLanguageMessageSpecification）/COSEM（CompanionSpecificationforEnergyMetering）是电测量数据交换的标准协议，用于实现电能表与数据管理系统之间的互操作性。定义DLMS/COSEM组件定义了电能表的数据模型、通信接口和交互方式，为电能表的远程监控、数据采集和费控管理提供了标准化的解决方案。应用DLMS/COSEM数据链路层是OSI参考模型中的第二层，负责在相邻节点之间建立、维持和释放数据链路，以及通过数据链路进行数据的传输和控制。定义数据链路层的主要功能包括帧同步、差错控制、流量控制等，确保数据在传输过程中的正确性、顺序性和可靠性。功能数据链路层意义B/T17215.646-2018是《电测量数据交换DLMS/COSEM组件》系列标准中的第46部分，规定了使用HDLC协议的数据链路层的技术要求和实现方法。内容该标准详细描述了HDLC协议在电能表数据交换中的应用，包括帧结构、传输规则、通信过程等，为电能表厂商和用户提供了一种标准化的数据通信方式。B/T17215.646-2018064概述4.1背景和目的目的本部分旨在规定使用HDLC协议的电测量数据交换的数据链路层要求，确保数据的可靠传输和交换。背景随着电力行业的快速发展，电测量数据交换的需求日益增长。为满足不同厂商设备之间的互联互通和标准化数据交换，制定了相应的标准和协议。本部分适用于采用HDLC协议进行电测量数据交换的系统和设备，包括但不限于智能电表、数据采集终端等。适用范围从事电测量数据交换系统研发、测试、维护以及相关管理工作的技术人员和管理人员。适用对象4.2适用范围和对象总体结构本部分主要包括数据链路层的帧结构、传输控制、错误处理等关键内容，构成完整的数据链路层规范。内容概述详细阐述了HDLC协议的帧类型、帧格式以及各字段的含义和作用；规定了数据链路层的传输控制机制，包括帧的发送、接收和确认等过程；介绍了错误处理方法，包括帧校验、重传机制等，以确保数据的可靠传输。4.3总体结构和内容074.1LLC子层LLC子层概述通过与MAC子层的交互，实现数据的可靠传输。负责在数据链路层上建立、维持和释放数据链路连接。LLC子层是数据链路层的一个重要组成部分。010203将数据封装成帧进行传输，并在接收端进行解封装，提取出原始数据。帧的封装与解封装根据接收端的处理能力，控制发送端的数据发送速率，避免数据丢失或拥塞。流量控制检测并纠正数据传输过程中出现的错误，确保数据的完整性和准确性。差错控制LLC子层功能010203010203遵循HDLC协议规范，实现数据链路层的高效和可靠传输。定义了一组标准的帧格式和帧类型，用于不同场景下的数据传输需求。规定了帧的发送和接收过程，包括帧的同步、帧头识别、数据解析等关键步骤。LLC子层协议要点智能电表数据采集通过LLC子层实现智能电表与集中器之间的数据交换，完成用电信息的实时采集和监控。配电自动化电力负荷管理LLC子层在电力系统中的应用在配电自动化系统中，LLC子层负责将控制指令和实时数据准确传输到各个配电终端，实现配电网络的智能化管理。通过LLC子层对电力负荷进行实时监控和调度，确保电力系统的稳定运行和供需平衡。084.2MAC子层MAC子层定义MAC子层是数据链路层的一个重要组成部分，主要负责处理与媒体接入相关的操作。功能与作用MAC子层概述MAC子层在数据链路层中起着至关重要的作用，它能够实现数据的封装、解封装、差错控制以及媒体接入控制等功能。0102MAC帧结构帧组成MAC帧是MAC子层传输数据的基本单元，由帧头、数据部分和帧尾组成。帧头信息帧头包含了帧的起始标识、地址信息以及控制信息等，用于标识帧的起始和确定数据的传输方向。数据部分数据部分承载了实际要传输的数据内容，可以是来自上层的数据包或者是控制信息等。帧尾信息帧尾用于标识帧的结束，可能包含校验和等信息以确保数据的完整性。差错控制MAC子层采用差错控制技术来检测和纠正传输过程中可能出现的错误，提高数据传输的可靠性。媒体接入控制MAC子层通过媒体接入控制机制来协调多个设备对共享媒体的访问，避免冲突和碰撞的发生。数据封装与解封装MAC子层负责将数据封装成MAC帧进行传输，并在接收端将MAC帧解封装还原成原始数据。MAC子层操作VSMAC子层与物理层密切相关，物理层为MAC子层提供传输媒体和接口，而MAC子层则通过物理层进行数据的传输和交换。与网络层的关系MAC子层向网络层提供数据链路服务，网络层通过调用MAC子层的服务接口来实现数据的传输和转发。同时，网络层也向MAC子层提供必要的控制信息以支持其操作。与物理层的关系MAC子层与其他层的关系094.3规范方法通讯速率定义了HDLC协议在数据链路层进行数据传输时的速率，确保数据的稳定与高效传输。数据位规定了数据传输中每个字符或字节的长度，是数据完整性的重要保障。停止位与奇偶校验设置停止位和奇偶校验方式，用于检测数据传输过程中的错误，提高通讯的可靠性。4.3.1通讯参数设置帧起始与结束标志地址字段对整个数据帧进行校验计算，确保数据的完整性和准确性。校验和承载实际传输的数据内容，其长度和格式根据具体应用场景而定。数据字段指示数据帧的类型、功能及传输优先级等关键信息，是数据帧处理的重要依据。控制字段定义数据帧的起始与结束标志，便于接收端准确识别数据帧的边界。包含发送方与接收方的地址信息，确保数据能够准确传输到目标设备。4.3.2数据帧格式错误检测重传请求错误通知重传策略通过校验和、奇偶校验等方式检测数据传输过程中是否出现错误。接收方在检测到错误后，可向发送方发起重传请求，要求重新发送错误的数据帧。当检测到错误时，向发送方发送错误通知，告知错误类型和位置。定义重传的次数、间隔等参数，避免过多重传导致网络拥堵和性能下降。4.3.3错误处理与重传机制根据接收方的实际处理能力，动态调整发送方的数据发送速率，避免数据丢失或溢出。流量控制在网络出现拥塞时，采取相应措施降低数据传输速率，减轻网络负担，确保数据的稳定传输。拥塞控制4.3.4流量控制与拥塞控制105LLC子层LLC子层概述LLC子层功能主要功能包括帧的封装与解封装、流量控制、差错控制以及多路复用等。LLC子层定义LLC（逻辑链路控制）子层是数据链路层的一个重要组成部分，负责在数据链路层上建立、维护和终止逻辑连接。LLC子层协议结构包括帧头、控制字段、信息字段以及帧尾等部分。协议结构组成用于标识帧的起始和结束，确保数据的完整传输。帧头与帧尾作用包含帧的类型、控制信息以及其他必要参数，用于实现LLC子层各项功能。控制字段功能LLC子层协议结构详细阐述LLC子层在数据传输过程中的具体步骤，包括连接的建立、数据的发送与接收、差错处理以及连接的终止等。数据传输流程介绍LLC子层采用的差错检测与纠正技术，确保数据的可靠传输。差错处理机制LLC子层数据传输过程性能评估指标列举用于评估LLC子层性能的关键指标，如吞吐量、时延、丢包率等。01LLC子层性能评估性能优化建议根据实际应用场景和需求，提供针对性的性能优化建议，帮助提升LLC子层的整体性能。02115.1LLC子层的作用可靠的数据传输LLC子层通过确认、重传等机制，确保数据在传输过程中的可靠性，防止数据丢失或损坏。流量控制LLC子层具备流量控制功能，能够协调发送和接收数据速率，避免网络拥堵。提供数据链路服务链路建立与维护LLC子层负责建立和维护数据链路，确保通信双方能够正常进行数据传输。链路状态监测通过监测链路状态，LLC子层能够及时发现并处理异常情况，保障数据链路的稳定性。实现数据链路管理多路访问控制LLC子层允许多个用户或应用程序共享同一数据链路，通过合理的访问控制机制，确保各用户或应用程序能够有序、高效地进行数据传输。支持多路复用“与MAC子层交互LLC子层需要与MAC（介质访问控制）子层进行交互，共同实现数据帧的封装与解封装、发送与接收等操作。为上层协议提供服务作为数据链路层的一部分，LLC子层还需要为上层协议（如网络层、传输层等）提供必要的数据链路服务，确保整个通信系统的正常运行。与其他子层交互015.2LLC子层的服务规范请求原语由上层向LLC子层发出的服务请求，包括数据发送请求、接收数据指示等。响应原语LLC子层对上层请求原语的响应，包括数据发送确认、接收数据确认等。5.2.1服务原语无需建立数据链路连接即可进行数据传输，适用于实时性要求较高的场景。无连接服务需要先建立数据链路连接，然后进行数据传输，传输完成后需释放连接。此类服务提供可靠的数据传输，适用于数据量大、对传输可靠性要求高的场景。面向连接的服务5.2.2服务类型定义数据在LLC子层中的传输优先级，以确保关键数据的及时传输。传输优先级定义LLC子层能够传输的最大数据单元长度，以确保数据的完整性和有效性。最大传输单元（MTU）描述数据在LLC子层中的传输时延，以满足实时性应用的需求。传输时延5.2.3服务参数010203通过确认、重传等机制确保数据的可靠传输，降低数据丢失的风险。传输可靠性优化数据传输流程，提高传输效率，减少不必要的资源消耗。传输效率提供数据加密、校验等安全机制，确保数据在传输过程中的安全性。安全性5.2.4服务质量025.3LLC子层协议规范LLC子层负责在数据链路层上传输数据，确保数据的可靠传输。数据传输LLC子层具备流量控制功能，能够避免数据传输过程中的拥塞和丢失。流量控制通过差错控制机制，LLC子层能够检测并纠正数据传输中的错误，提高数据传输的准确性。差错控制5.3.1LLC子层功能5.3.2LLC子层协议结构协议头包含用于标识协议版本、数据类型等信息的头部结构。用于指示数据帧的类型、优先级等控制信息的字段。控制字段承载实际传输数据的字段，根据数据传输需求进行定义。数据字段帧封装与解封装LLC子层负责将数据封装成帧，并在接收端进行解封装，以便进行后续处理。帧传输与接收LLC子层通过HDLC协议实现帧的传输与接收，确保数据的可靠传输。异常处理在数据传输过程中，LLC子层能够检测并处理异常情况，如帧错误、传输超时等，以确保数据传输的稳定性。5.3.3LLC子层协议操作036MAC子层MAC子层是数据链路层的一个重要组成部分，主要负责处理媒体访问控制相关的操作。MAC子层定义MAC子层在数据链路层中起着至关重要的作用，它能够确保数据在传输过程中的正确性、有序性和可靠性。功能与作用MAC子层概述MAC子层协议协议特点HDLC协议通过帧同步、透明传输、差错检测等机制，实现了数据在链路上的可靠传输。HDLC协议HDLC（高级数据链路控制）协议是一种面向比特的数据链路层协议，具有高效、可靠的特点。帧组成MAC子层的帧由帧头、数据部分和帧尾组成，每个部分都有特定的功能和格式。帧同步通过特定的帧同步序列，确保接收方能够准确识别帧的起始和结束位置。MAC子层帧结构数据封装在发送方，MAC子层将上层传递下来的数据封装成帧，并添加必要的控制信息。数据解封装在接收方，MAC子层对接收到的帧进行解封装，提取出其中的数据部分，并传递给上层处理。MAC子层数据传输过程通过添加校验码等方式，对传输的数据进行差错检测，确保数据的正确性。差错检测当检测到数据出现差错时，MAC子层会采取相应的处理措施，如请求重传等，以确保数据的可靠性。差错处理MAC子层差错控制机制046.1HDLC选择HDLC应用广泛应用于电力、通信等领域，特别是在智能电表等电测量设备的数据交换中。HDLC定义高级数据链路控制（High-LevelDataLinkControl）协议，是一种面向比特的数据链路层协议。HDLC特点具有高效、可靠的数据传输性能，支持多种帧类型，包括信息帧、监控帧和无编号帧。HDLC协议概述HDLC在DLMS/COSEM组件中的作用帧格式与传输HDLC定义了数据帧的格式，包括帧头、帧尾以及数据部分，确保数据的完整性和准确性。同时，它支持连续的数据传输，提高了通信效率。错误检测与处理HDLC具备强大的错误检测能力，通过帧校验序列（FCS）对传输的数据进行校验。在发现错误时，能够采取相应的措施进行纠正或重新传输。数据链路层选择HDLC作为DLMS/COSEM组件的数据链路层协议，负责在物理层之上建立、维持和释放数据链路连接。030201HDLC协议的实现与配置硬件支持为实现HDLC协议，需要相应的硬件支持，包括具备HDLC功能的通信接口芯片或模块。软件实现配置与调试在软件层面，需要编写符合HDLC协议规范的代码，以实现对数据帧的封装、解析、发送和接收等功能。在实际应用中，还需要根据具体的通信需求和系统环境对HDLC协议进行配置和调试，以确保其正常运行并达到预期的性能指标。056.2MAC子层的服务规范请求原语由MAC子层生成，用于向其用户报告某些事件或状态的变化，如数据接收成功、发送失败等。指示原语响应原语作为对请求原语的回应，由MAC子层发送给其用户，表明服务已执行或拒绝执行，并可能包含执行结果或错误原因。由MAC子层的用户（即数据链路层的其他部分）发起，用于请求MAC子层执行特定的服务，如数据发送、接收等。MAC子层服务原语MAC子层的服务功能数据封装与解封装MAC子层负责将数据封装成适合在HDLC协议上传输的格式，并在接收端将数据解封装还原成原始数据。帧同步与定界MAC子层能够识别HDLC帧的起始和结束位置，确保数据的正确接收和发送。差错控制MAC子层采用特定的差错控制技术（如CRC校验等），检测并纠正数据传输过程中可能出现的错误，提高数据传输的可靠性。服务质量参数包括传输时延、吞吐量、误帧率等，用于衡量MAC子层提供的服务性能。配置参数MAC子层的服务参数如帧长、校验方式等，可根据实际需求进行配置，以满足不同应用场景的需求。0102初始化与配置在使用MAC子层服务前，需进行必要的初始化与配置操作，包括设置服务参数、分配资源等。数据发送与接收用户通过请求原语向MAC子层发起数据发送请求，MAC子层将数据封装后发送；在接收端，MAC子层接收到数据后通过指示原语通知用户，并完成数据的解封装与差错控制处理。服务管理与维护MAC子层提供必要的服务管理与维护功能，如状态监控、异常处理等，确保服务的稳定性和可用性。020301MAC子层的服务流程066.3MAC子层所用的物理层服务物理层服务是指为MAC子层提供底层物理连接和数据传输的服务。定义确保数据在传输过程中的可靠性、稳定性和高效性。功能物理层服务是整个数据链路层的基础，直接影响上层协议的运行效果。重要性物理层服务概述通过串行接口，实现设备间的数据传输。物理层服务类型串行通信服务通过并行接口，实现设备间的数据传输，传输速度更快。并行通信服务利用光纤作为传输介质，实现高速、远距离的数据传输。光纤通信服务传输速率物理层服务需要根据实际应用需求，提供不同速率的传输服务。传输距离不同的物理层服务支持不同的传输距离，需根据实际需求进行选择。抗干扰能力物理层服务需具备一定的抗干扰能力，确保数据在传输过程中不受外界干扰。030201物理层服务特性数据传输MAC子层通过调用物理层服务提供的数据传输功能，实现数据的发送和接收。状态监控物理层服务可向MAC子层提供状态监控功能，便于MAC子层实时了解物理连接的状态。服务接口物理层服务通过定义标准的服务接口，与MAC子层进行交互。物理层服务与MAC子层的交互076.4MAC子层协议规范数据封装与解封装MAC子层负责将上层传递下来的数据封装成帧，以便在数据链路层进行传输。同时，在接收端，MAC子层负责将接收到的帧解封装，提取出其中的数据传递给上层。MAC子层功能帧定界与同步MAC子层通过特定的帧格式和定界符来标识帧的起始和结束，确保接收端能够准确地识别并同步接收数据。差错控制MAC子层具备差错控制机制，通过添加校验码等方式检测并纠正传输过程中可能出现的错误，提高数据传输的可靠性。MAC子层协议规范要点01详细规定了MAC帧的组成结构，包括帧头、数据载荷和帧尾等部分，以及各部分的长度、内容和排列顺序等。定义了多种类型的MAC帧，如数据帧、控制帧等，并为每种类型的帧分配了唯一的标识符，以便在传输过程中进行区分和处理。规定了MAC帧在数据链路层的传输机制和策略，包括帧的发送、接收、确认和重传等流程，确保数据的可靠传输。0203帧结构定义帧类型与标识传输机制与策略与数据链路层其他子层的关系MAC子层作为数据链路层的重要组成部分，与数据链路层的其他子层（如逻辑链路控制子层等）紧密配合，共同完成数据的传输任务。与网络层的关系MAC子层通过特定的接口与网络层进行交互，接收网络层传递下来的数据包，并将其封装成MAC帧进行传输。同时，MAC子层还将接收到的MAC帧解封装后传递给网络层处理。MAC子层与其他层的关系08附录A(资料性附录)FCS计算FCS定义FCS即帧检查序列，是用于验证数据传输完整性和准确性的一种计算方法。FCS计算概述应用范围在HDLC协议中，FCS计算被广泛应用于数据链路层，以确保数据的可靠传输。计算目的通过FCS计算，可以检测出数据在传输过程中是否发生错误，从而提高通信的可靠性。校验多项式FCS计算通常采用特定的校验多项式，如CRC-16或CRC-32等。这些多项式具有强大的检错能力。01.FCS计算方法计算步骤首先，将数据按照特定的格式进行排列；然后，将排列后的数据与校验多项式进行异或运算；最后，得到的运算结果即为FCS值。02.注意事项在进行FCS计算时，需要确保数据的准确性和完整性，以避免因数据错误而导致的FCS计算失败。03.在HDLC协议中，数据帧是数据传输的基本单位。每个数据帧都包含起始标志、地址字段、控制字段、信息字段以及FCS字段等部分。数据帧结构FCS在HDLC协议中的应用FCS字段位于数据帧的末尾，用于存储FCS值。接收方在接收到数据帧后，会重新计算FCS值并与发送方发送的FCS值进行比对，以验证数据的正确性。FCS字段作用如果接收方计算得到的FCS值与发送方发送的FCS值不一致，则说明数据在传输过程中发生了错误。此时，接收方会采取相应的错误处理机制，如请求重发等，以确保数据的可靠传输。错误处理机制09附录B(资料性附录)数据模型和协议01数据结构定义本部分详细阐述了在DLMS/COSEM组件中使用的数据模型，包括各类数据对象的结构、属性及其关系。数据对象分类数据模型中对数据对象进行了细致的分类，如需求数据、状态数据、