(高清版)GBT 40779-2021 信息技术 系统间远程通信和信息交换 应用于城市路灯接入的低压电力线通信协议

信息技术系统间远程通信和信息交换应用于城市路灯接入的低压电力线通信协议2021-10-11发布2022-05-01实施国家市场监督管理总局I前言 2规范性引用文件 13术语和定义 4缩略语 15电力线通信协议栈结构 26应用支持层 36.1总体要求 6.2应用支持层协议帧 36.3数据传输 46.4网络管理命令 47数据链路层 87.1逻辑链路控制子层 87.2媒体访问控制子层 8物理层 8.1总体要求 8.2物理层编码和调制 8.3物理层帧格式 8.4子载波 8.5信道编码 8.6OFDM调制 8.7物理层信号传输模式 8.8物理层服务 Ⅲ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专利的责任。本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口。本文件起草单位：中国电子技术标准化研究院、深圳市力合微电子股份有限公司、安徽德诺科技股份公司、深圳赛西信息技术有限公司、深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司、深圳市灯光照明管理中心、中国电子技术标准化研究院华东分院、北京卓越信通电子股份有限公司、珠海中慧微电子有限公司、广州市照明建设管理中心、江苏赛西科技发展有限公司、厦门瑞德利校准检测技术有限公司。1信息技术系统间远程通信和信息交换应用于城市路灯接入的低压电力线通信协议1范围本文件规定了应用于城市路灯接入的窄带低压电力线通信应用支持层、数据链路层和物理层协议。本文件适用于经由低压供电线路(220V/380V电压等级)与路灯进行通信的应用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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GB/T31983.31—2017低压窄带电力线通信第31部分：窄带正交频分复用电力线通信物理层规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。将数据以某种方式调制到合适的载波频率上，以电力线作为物理媒体进行传输，实现在数据终端之间的通信或控制。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AP:应用(Application)API:应用接口(ApplicationInterface)APDU:应用协议数据单元(APPProtocolDataUnit)APS:应用支持(ApplicationSupport)ASG:有效子载波组(ActiveSub-carrierGroup)CCA:信道状态评估(ChannelConditionAssessment)CFP:无竞争时段(ContentionFreePeriod)CRC:循环冗余校验(CyclicRedundancyCheck)CSMA/CA:带碰撞避免的载波侦听多点接入(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionA-voidance)DIB:数据信息库(DataInformationBase)DID:域标识(DomainIdentification)DLL:数据链路层(DataLinkLayer)2DSC:数据子载波(DataSub-carriers)DSN:数据序列号(DataSequenceNumber)FCS:帧检验序列(FrameCheckSequence)LLC:逻辑链路控制子层(LogicalLinkControl)LPDU:逻辑链路控制子层协议数据单元(LLCProtocolDataUnit)MAC:媒体访问控制(MediaAccessControl)MIB:管理数据库(ManagementInfromationBase)MPDU:MAC层协议数据单元(MACProtocolDataUnit)MSDU:MAC层数据服务单元(MACDataServiceUnit)MSG:被屏蔽子载波组(MaskedSub-carrierGroup)OFDM:正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisinnMultiplexing)PHY:物理(Physical)PSC:导频子载波(PilotSub-carriers)PLC:电力线通信(PowerLineCommunication)RS:里德-所罗门码(Reed-SolomonCode)SCP:竞争时段(SharedContentionPeriod)5电力线通信协议栈结构通过电力线通信的城市路灯接入控制系统所采用的协议栈包括PHY层、DLL层、APS层和注：本文件中DLL包括MAC子层和LLC子层。电力线通信协议栈结构模型见GB/T31983.31—2017。应用层APAP1应用支持层APS逻辑链路控制子层LLC数据链路层DLL媒体访问控制子层MAC物理层PHY电力线信道媒体图1所示协议栈结构模型如下。a)AP层包括路灯控制、管理、信息采集等应用业务和应用层协议。应用层协议不属于本文件规定范围。3b)APS层为AP层提供数据服务并支持城市路灯接入相关应用层协议。c)DLL经由APS层为AP层提供端到端数据传输连接。DLL包括LLC子层和MAC子层。LLC子层负责建立、管理和控制网络路由，包括节点中继转发控制。MAC子层负责电力线接入控制，并支持CSMA/CA算法。d)PHY层负责将MAC子层数据通过电力线进行发送，包括信道编码、载波调制、物理层信号帧产生和注入电力线上进行发送。在接收端向上PHY层将从电力线上接收到的信号帧进行解调和解码，恢复数据并将其提交给MAC子层。6应用支持层6.1总体要求APS层为AP层提供数据服务，应支持城市路灯接入相关应用层协议；能够将AP层数据采用APS层协议进行封装并使用LLC子层的数据服务进行传输；APS层应提供网络管理功能，供网络管理实体调用。6.2应用支持层协议帧APS层协议帧格式见表1。其中控制域用于对应用帧的控制。控制域1对应用场景控制，包括应用情形、安全加密和支持的应用协议；控制域2是对应用帧的分帧传输控制，包括分帧标识和帧序号；载荷域用于承载应用协议。表1APS协议帧格式帧头载荷控制域1(1字节)控制域2(2字节)载荷域(0～511字节变长)注：字节传输顺序为自左至右。对于多个字节域，高字节在前、低字节在后。APS协议帧中的控制域1长度为1字节，控制域2长度为2字节，具体含义见表2和表3。表2控制域1定义域字段描述应用情形b7b6b5b4应用配置(ApplicationProfile):0001:自动抄表；0010:路灯控制；其他：保留安全使能b31:加密，启用加密算法，接收端解密；0:无加密，不启用加密算法；默认设置为0应用协议b2blb0000:帧载荷中包含具体命令代码及命令数据；001:应用层透明数据；其他：保留4表3控制域2定义域字段描述分帧标识00:单帧发送，帧序号每次加1;01:分帧首帧，帧序号设置为0;10:分帧中间帧，帧序号每次加1;11:分帧最后一帧帧序号bl3b12b11b10帧流水号保留—数据长度b8～b0本帧载荷域中的数据字节数(0～511字节变长)注：应用层一帧传输的字节数超过底层传输一帧的最大传输长度，就可以分帧传输，接收端根据帧序号可以拼成完整的应用传输帧。6.2.3载荷域载荷域传递命令和数据。数据长度可变，由控制域2种的“数据长度”域指出具体长度。最大长度为511字节。载荷域字节自左至右表示为D1,D2,……。对于网络管理命令，载荷域中D1为命令码，后随与命令相关的命令数据。对于应用数据传输，载荷域携带要传输的应用数据。6.3数据传输APDU由APS层协议帧中的载荷域承载，透明传输。若APDU长度超过511字节，APS层将该APDU分帧发送。每个分帧中的数据长度不超过511字节。控制域2中的分帧标识域中的字段设置为相应的值，以指出该分帧的性质。在接收端，APS层将接收到的APDU传递给AP层。对于分帧发送，接收端在完成整个APDU(即，该数据单元的所有分帧)的接收后将整个APDU传递给AP层。6.4网络管理命令6.4.1APS命令帧载荷结构APS应具有网络管理功能。AP层通过APS命令对远程节点进行管理操作，例如管理、控制、测试等。管理操作在接收端APS层进行。APS命令帧帧头控制域“应用协议”应设置应为000b,帧载荷域的第1字节为命令码，第2字节为命令选项，后随和命令有关的数据，APS命令帧载荷结构见表4。表4APS命令帧载荷结构命令代码命令选项命令数据1字节1字节可变长度其中，命令代码是指网络中节点应用管理功能的代码。命令选项对命令请求是否确认进行标识。命令数据是指命令功能的具体信息。若命令代码确认标志为1,则接收端应发送确认。发送确认时，命令代码使用0,第2字节为0表示5肯定确认，非0为错误代码，见表5。表5命令代码命令选项描述b6～b0保留确认标志0:不需要确认1:需要确认节点管理命令见表6。若命令本身要求应答，则接收端直接发送应答，不管确认标志是否为1都不再发送确认。发送应答时，命令码为接收到的命令码，第2字节为命令选项，后随命令数据。表6节点管理命令命令代码(CMD)命令功能说明0确认当确认标志为1时，接收端发出确认使用此命令码1复位从节点命令主节点发出2复位从节点应答从节点发出3激活从节点主动上报命令主节点发出4停止从节点主动上报命令主节点发出5从节点注册请求从节点发出6从节点注册确认主节点发出7读节点信息命令主节点发出8读节点信息应答从节点发出9读节点附属节点信息命令主节点发出读节点附属节点信息应答从节点发出从节点事件上报从节点发出从节点事件确认主节点发出配置从节点事件开关命令主节点发出配置从节点事件开关应答从节点发出配置从节点组播地址命令主节点发出查询从节点已配置组播地址命令主节点发出6.4.2复位从节点主节点可使用该命令远程复位从节点。D1为命令码，D2为复位选项，设置为0。收到复位命令后，若确认标志为1,则先发送确认，然后执行复位。66.4.3激活从节点主动上报从节点主动上报功能(包括主动注册、事件上报等)只有在被主节点“激活”后才能进行。命令定义待定。6.4.4停止从节点主动上报命令当需要停止从节点主动上报时，主节点APS层广播发送该命令，从端无需应答。6.4.5从节点注册请求当从节点接收到“激活从节点主动上报”命令后，如果节点符合命令中的上报控制条件且需要上报，则从节点使用该命令向主节点发送请求。如果节点不具有上行路径，则应首先进行邻居发现。6.4.6从节点注册确认当主节点接收到“从节点请求”,且请求类型为“主动注册”,且接受从节点注册，则使用此命令对从节点注册进行确认和必要的配置。主节点使用该命令读取从节点信息。命令数据的第1字节为信息选项，见表7。表7信息选项定义信息选项描述1:读取节点基本信息；0:不读取1:读取软件版本信息；0:不读取信息选项描述其他保留从节点接收到“读取节点信息”命令后，根据命令的要求进行应答。6.4.8从节点事件上报当从节点检测到所接附属节点的重要事件后，并且从节点的事件主动上报开关为允许时，从节点可使用“从节点事件上报”向主节点主动发送。“从节点事件上报”APDU载荷格式如表8所示，命令及节点定义见表8和表9。表8从节点事件上报载荷格式命令数据事件类型事件序号事件协议类型事件长度事件数据1字节1字节1字节1字节变长7表9从节点事件上报命令定义域描述事件类型b1b0:事件类型；00:节点事件；01:附属节点事件；10、11:保留；b3b2:事件等级；00:低级事件；01:普通事件；02:高级事件；03:重要事件；b7b6b5b4:节点类型；0000:主节点；0001:从节点；0010:保留；0011:保留；0100:保留；0101:中继节点；0110:保留事件序号本次上报的事件序号(从节点自己维护)事件协议类型本次上报事件数据的协议识别事件长度本次上报事件数据的长度事件数据本上次上报事件的二进制数据注1:当事件类型为附属节点事件时，可用APS命令格式中的附属节点地址表明具体产生事件的附属节点，如为节点事件时，节点的地址为网络层源地址。注2:事件等级目前仅为区分事件处理优先级，可使用01。注3:节点类型指从节点本身的类型，而不是附属节点。6.4.9从节点事件确认当主节点接收到“从节点事件上报”帧后，如果APS命令中命令应答标志为“应答”,主节点需要使用“从节点事件确认”进行事件确认应答，使从节点在1个事件检测周期内(1个事件检测周期目前可暂定在6h)不再重复上报同一事件(事件状态信息未发生改变表示同一事件),若有新事件产生，则重新上报，再次等待确认，若事件源已被清除，则从节点无需再等待确认。从节点事件确认命令格式如表10、表11所示。表10从节点事件确认命令格式命令数据父节点识别节点个数n(最大16)节点1长地址节点1事件序号节点1附属节点信息表…节点n长地址节点n事件序号节点n附属节点信息表261变长…61变长8表11附属节点信息表格式字节：111附属节点个数n(最大16)b4～b0:地址表示值32b7～b5:协议类型附属节点1长地址b4～b0:地址长度Ln当Ln=0时，表示值32b7～b5:协议类型附属节点n长地址从节点事件确认命令协议类型定义如表12所示。表12协议类型定义值定义未知规约通用透明应用数据其他保留7数据链路层7.1逻辑链路控制子层7.1.1概述LLC子层负责建立基于端到端数据传输链路，为AP层提供数据传输服务。为此，LLC子层负责网络组网以及路由控制，并支持多种路由方式，包括源路由、盲路由。LLC子层的主要功能如下。a)组网：网络主节点LLC子层负责组网，为从节点建立路由并维护路由表。b)数据发送：发起节点LLC子层接受应用层数据请求，通过增加一个合适LLC子层协议帧头生成LLC子层协议帧(LPDU),并提交给MAC子层发送。c)中继转发控制：中继节点LLC子层根据指定的路由方式控制中继转发，将LPDU转发给朝向目标节点的下一个节点。7.1.2逻辑链路控制子层协议帧7.1.2.1通用帧格式LPDU格式包括LLC子层帧头及载荷，见表13。LLC子层帧头由控制域、帧序号、源地址、目标地址，以及路由域组成。LLC子层载荷域承载应用层数据。字段名LLC子层帧头LLC子层载荷控制域帧序号源地址目标地址路由域扩展路由域长度/字节21变长变长变长变长变长注：逻辑链路控制子层协议帧控制域变长定义见表15。9LLC子层帧控制域包括帧类型、源地址类型、目标地址类型、路由方式、要求确认、安全使能、版本标识等网络路由控制相关信息。格式见表14,帧控制域定义见表15。表14LLC子层帧控制域格式字段名帧类型扩展标识源地址类型目标地址类型路由方式要求确认安全使能备用版本标识长度/位211131124表15LLC子层帧控制域定义域名长度/位帧类型2帧类型：00:数据帧(应用层数据);01:LLC子层命令；10:保留；11:事件帧(应用层事件)扩展标识10:无路由扩展域；1:有路由扩展域源地址类型10:48位长地址(扩展地址);1:16位短地址目标地址类型10:48位长地址(扩展地址);1:16位短地址路由方式3000:点对点，此时帧头中无路由域；001:源路由，此时帧头中为源路由域；010:盲路由，此时帧头中为盲路由域；其他：预留要求确认10:不要求接收端确认；1:要求确认安全使能10:不启用安全加密；1:启用安全加密版本标识4协议版本帧序号域出现在每个帧中，长度为1字节。节点LLC子层维护一个帧序号计数器，初始化时设置为一个随机数，每次产生新帧时将计数器的值复制到帧序号域，并将计数器加2,应答时帧序号为当前序号加1。源地址发起节点的网络地址，地址类型由控制域中的地址类型域定义。LLC子层属性LLCShort-Address和LLCLongAddress分别保存节点的短网络地址和扩展网络地址。如源地址域为0xffff,则表示源节点网络地址未定义。目标地址应为最终目标节点的网络地址，或广播地址0xffff。地址类型由控制域中的地址类型域定义。目标地址由AP层在数据请求时指定。路由域携带链路的中继路由信息。路由域是否出现以及路由域的格式与控制域所规定的路由方式有关。源路由方式下路由域格式及定义见表16、表17。表16源路由方式路由域格式域名中继级数N中继索引中继节点列表长度/位44N×2×8注：中继列表位宽度为中继级数(N)×短地址长度(2×8)。表17源路由方式路由域定义域名长度/位说明中继级数4链路中继节点数N,N取值范围1～15中继索引40..N-1,指向中继节点列表中下一个中继节点。该域由发起节点初始化为0,每次中继转发时加1中继列表N×2×8中继节点地址列表。次序为：最接近发起节点的中继节点地址先被列出，最接近目标节点的中继节点地址最后被列出。地址应使用短地址。目标节点需要颠倒中继节点的接收和发送信道中继列表格式见表18。表18中继列表定义2字节…2字节b10～b0:节点1短地址b11:备用b13b12:节点1接收信道b15b14:节点1发送信道b10～b0:节点n短地址b11:备用b13b12:节点n接收信道b15b14:节点n发送信道扩展路由域包含点对点、源路由、盲路由域的扩展信息。由扩展标识位定义，当扩展标识位为1时，扩展路由域格式如表19所示。表19扩展路由域命令格式域名扩展路由域长度L命令码命令数据长度/字节1命令码及命令数据与本层命令帧格式保持一致，如需扩展只需同步扩展命令帧格式。命令数据为扩展网络路由命令携带的信息。帧载荷域长度可变，承载指定帧类型的帧数据。数据帧承载AP层数据，LLC子层命令帧承载命令数据或对命令的应答数据。LLC子层数据帧格式建立于通用帧格式的基础上用于传输AP层数据，格式见表20。表20LLC子层数据帧格式域名LLC子层帧头LLC子层载荷帧控制域帧序号源地址目标地址路由域扩展路由域长度/字节21变长变长变长变长变长数据载荷域承载AP层的发送数据。如果待发送的数据要求安全处理，则根据相关安全套件对数据载荷进行加密处理。在最终目标节点(中间转发节点不应进行解密处理),如果帧控制域中安全使能子域为0,则数据载荷域包含的字节序列直接传递给AP层；如果安全使能子域为1,则需根据所选择的安全套件对载荷域进行解密处理后再传递给AP层。根据路由方式的不同，数据帧各部分的设置包括以下内容。a)源路由方式数据帧发送：帧头应包含帧控制域、帧序号、源地址、目标地址，以及路由域。在帧控制域中，帧类型设置为数据帧，路由方式设置为源路由。其他子域应根据数据帧的要求设置为适当值。路由域应包含源路由信息并进行初始化。数据载荷域应包括上层请求传输的字节序列。当发送本数据帧时，MAC子层帧头应符合以下要求：●DID置为本网络标识；●MAC目标地址一开始设置为第一级中继节点地址，每次中继转发时设置为自中继节点向目标节点方向的下一级中继节点的地址；●帧控制域中帧类型设置为数据帧，确认请求设置为无确认请求。b)盲路由方式数据帧发送：帧头应包含帧控制域、帧序号、源地址、目标地址，以及路由域。在帧控制域中，帧类型设置为数据帧，路由方式设置为盲路由。其他子域应根据数据帧的要求设置为适当值。路由域应包含盲中继参数信息并进行适当初始化。数据帧的数据载荷域应包括上层请求传输的字节序列。当发送本数据帧时，MAC子层帧头应符合以下要求：●DID置为本网或全网标识；●MAC源地址一开始设置为数据帧发起节点地址。每次中继转发时设置为中继节点的地址；●MAC目标地址设置为广播地址OxFFFF;●帧控制域中的帧类型设置为数据帧，确认请求设置为无确认请求。LLC子层数据帧格式建立于通用帧格式的基础上，LLC子层命令帧格式见表21。表21LLC子层命令帧格式域名LLC子层帧头LLC子层载荷帧控制域帧序号源地址目标地址路由域命令码命令数据长度/字节21变长变长变长1变长LLC子层命令帧帧头域应包含帧控制域，并根据需要包含一个合适的路由域。在帧控制域中，帧类型设置为“LLC子层命令”。7.1.3逻辑链路控制子层功能发送、接收和中继转发功能应符合如下要求。a)发送：LLC子层应支持以下发送。●节点LLC子层接受应用层数据请求，生成LPDU数据帧，使用MAC子层数据服务发送。路由方式由应用层指定，并包括在帧头中。●节点LLC子层命令帧发送或发送对命令的回应，生成LPDU命令帧，使用MAC子层数据服务发送。使用合适的路由方式，并包括在帧头中。●中继转发发送。LLC子层负责中继转发控制，转发时帧头中有关中继转发控制的信息被更新，其他内容不变，使用MAC子层数据服务进行发送。LLC子层通过给MAC子层发出一个数据发送请求(Request)发起一个LPDU传输。MAC子层通过数据传输确认(Confirm)返回传输的结果。b)接收和中继转发：MAC子层接收到数据帧后，如网络标识和MAC地址匹配或为广播帧，则MAC子层通过数据接收指示(Indication)将数据帧传递给LLC子层。LLC子层对数据帧进行如下处理。●如为重复接收(源地址、目标地址和帧序号与之前接收到的相同),则丢弃。●检查目标地址：如地址匹配或为广播帧，则本节点为目标节点。对于数据帧，传递给上一●中继转发：对于广播帧或目标地址不匹配的单播帧，则根据路由方式和转发条件进行中继转发。网络中的任何节点可以发起一个广播发送。LPDU目标地址为广播地址(0xffff)。使用MAC子层发送广播帧时，数据传输服务中DstAddr参数设置为0xffff,DID设置为本网络识别。广播发送不使用MAC子层接收确认。当节点LLC子层接收到一个广播帧时，如为重复接收(接收帧序号与记录的广播帧序号相等),则丢弃；否则，如为数据帧则传递给上层；如为命令帧，则在LLC子层进行解析处理。同时，如果帧的生命周期大于0,则减1,并进行转发，否则不再转发。7.1.3.3源路由发送、接收和中继转发网络中的任何节点可以对数据帧或者命令帧进行源路由发送、接收和中继转发，要求如下：a)源路由发送：当数据帧或命令帧采用源路由方式发送时，发起节点根据目标地址从路由表中检索路由。如目标节点的路由不存在，则应通知AP层。如路由存在，LPDU帧头控制域的路由方式设置为源路由，帧头路由域必须出现，路由域中继列表包含路径上中继节点的地址。使用MAC子层数据传输服务发送时，DstAddr参数为沿路由的第1级中继节点地址。b)源路由接收与中继转发：当节点LLC子层从MAC子层收到一个源路由数据帧时，如果中继索引为0,则应检查帧头目标地址域。如果自己为目标节点，那么对于数据帧则传递给上层，对于命令帧，则在LLC子层进行解析处理。如果此时目标地址域与自己不匹配，则丢弃。如果中继索引子域值大于0,则应检查中继列表中继索引所指向的中继节点地址。如与自己不匹配，则丢弃。否则，自己是中继节点，应将中继索引减1,并中继转发。7.1.4逻辑链路控制子层服务接口7.1.4.1数据服务接口LLC子层数据服务接口包括“发送数据请求”“发送数据确认”和“数据指示”命令。数据帧或命令帧格式要求如下。a)LD-DATA.request:LLC子层通过“发送数据请求”原语LD-DATA.request允许APS层向LLC子层请求发送数据。LLC子层对待发送数据进行必要的处理并进行发送。LLC子层通过“发送确认”原语LD-DATA.confirm返回发送结果。APS使用LD-DATA.request请求DLL发送APS数据或命令帧，见表22。addrType,dstAddr,nsduLength,nsdu,)表22LLC-DATA.request参数参数名数据类型取值范围说明addrType整型0:扩展地址；1:短地址dstAddr整型目标节点地址nsduLength整型≤aMaxNSDUSizeNSDU数据长度nsdu整型nsduHandle整型0～255字节NSDUhandletxOptions变量b2b1b0:路由方式，与LLC子层定义一致。b3:保留；b4:接收确认；0:不要求接收确认；1:要求接收确认；b5:安全使能；0:不启用安全加密；1:启用安全加密LLC子层收到请求后，根据指定的路由方式组建LPDU帧并使用MAC子层数据服务发送。对于源路由方式，LLC子层首先应检查通向目标节点的路由是否存在。b)LD-DATA.confirm:LLC子层使用LD-DATA.confirm原语向上级子层报告先前LD-DATA.request的执行结果，见表23。如LD-DATA.request有错误(例如，无路由、数据错误等)则立即返回错误结果；否则，对于无确认发送，返回MAC子层的返回结果；对于有确认发送，则等待LLC子层接收确认或超时后，返回结果。()表23LD-DATA.confirm参数参数名数据类型数值范围说明整型DSDU相关句柄枚举型NO_ROUTINGFAILURE——c)LD-DATA.indication:LLC子层通过“数据指示”原语LD-DATA.indication允许LLC子层将数据或命令主动向APS层发送数据，使用LD-DATA.indication向APS层传递所收到的数据帧或命令帧，见表24。)(表24LD-DATA.indication参数参数名数据类型数值范围说明addrType整型0=扩展地址；scrAddr整型源节点地址dsduLength整型≤aMaxDSDUSize接收到的DSDU数据长度整型DSDU7.1.4.2管理服务接口LLC子层管理服务接口包括“获取管理服务请求”“获取管理服务确认”“设置管理服务请求”和“设置管理服务确认”命令。数据帧或命令帧格式要求如下。a)NLME-GET.request:LLC子层通过“获取管理服务请求”原语NLME-GET.request允许高层获取LLC子层相关指定属性，使用NLME-GET.request读取DIB指定属性的值，见表25。)参数名数据类型数值范围说明DIBAttribute枚举型见LLC子层属性表b)NLME-GET.confirm:LLC子层通过“获取管理服务确认”原语NLME-GET.confirm先前的NLME-GET.request请求进行回应，使用NLME-GET.confirm对先前的NLME-GET.request请求进行回应，见表26。NLME-GET.confirm(status,DIBAttribute,)参数名数据类型数值范围说明status枚举型DIBAttribute整型见LLC子层属性表DIB属性DIBAttributeValue变量见LLC子层属性表被读取的属性的值；当status参数值c)NLME-SET.request:LLC子层通过“设置管理服务请求”原语NLME-SET.request允许高层对指定的DIB属性进行设置，见表27。DIBAttribute,)参数名数据类型数值范围说明DIBAttribute整型见LLC子层属性表要设置的DIB属性标识DIBAttributeValue变量见LLC子层属性表所设置的属性的值d)NLME-SET.confirm:LLC先前NLME-SET.request子层通过“设置管理服务确认”原语使用NLME-SET.confirm的执行结果，见表28。给出NLME-SET.confirm()表28NLME-SET.confirm参数参数名数据类型数值范围说明枚举型READ_ONLY,LLC子层属性要求见表29。表29LLC子层属性属性名类型长度/字节范围描述缺省值/初始化值adpSoftVersion整型1软件版本—adpRoutingTable变长路由表项——Wait整型2站点等待信标帧的最大时间，单位为秒(s)adpMaxDiscoveryPerHour整型1每小时最大的链路检测次数adpNumDiscoveryAttempts整型1每一次链路检测，最大检测次数6AttemptsTime整型2链路检测的最大时长，单位为秒(s)NetworkActiveScanDuration整型2站点主动网络探询定时器时长，单位为秒(s)5整型2路由算法中的最大跳数8整型2路由表中表项的最大存活时间，单位为秒(s)Network_Flag布尔型1True/False组网是否完成整型10:主站点；1:中继站点；2:终端站点；3:其他站点角色(当站点变为中继站点时，需要更改)默认：终端站点7.2媒体访问控制子层7.2.1总体要求基于路灯供电线路的通信环境是一个由主节点和若干个从节点组成的网络，在该网络中包括以下内容。a)节点在发送时可能会发生冲突，例如：●主节点和从节点作为启动方发送时可能发生冲突(主节点发送命令，从节点主动注册或事件上报);●多个从节点启动发送时可能发生冲突；●盲路由转发时多个从节点竞争信道。b)MAC子层负责控制节点在发送时的信道接入方式，控制冲突，实现数据帧的可靠传输。MAC为网络层提供的数据传输服务及信道接入方式包括：●盲路由转发；●有确认或无确认单播发送。MAC子层协议数据帧(MPDU)包括以下部分：MAC帧头(包含帧控制域、帧序号和地址信息)、帧载荷、帧尾(帧校验),通用帧格式见表30。表30MPDU通用帧格式长度/字节212变长变长变长2域名帧控制域帧序号网络识别源地址目标地址帧数据帧校验寻址域帧尾帧控制域帧控制域承载MAC子层帧类型、确认请求、地址标志、发送相位、协议版本等帧控制信息。长度为16位，命令格式及定义见表31、表32。表31MAC帧控制域格式域帧类型保留确认请求地址标志发送相位保留协议版本长度/位2112244表32MAC帧控制域定义域名长度/位描述帧类型200:保留；01:数据帧；10:MAC接收确认；11:终止转发(特殊格式)保留1设置为0确认请求1对于单播传输：1:要求接收端MAC子层发送接收确认；0:不要求发送接收确认源地址标志10:地址格式为长地址；1:地址格式为短地址目标地址标志10:地址格式为长地址；1:地址格式为短地址发送相位200:A相；01:B相；10:C相；11:未知相位保留4—版本号4MAC子层协议版本号长地址为48位且具有PLC域所有节点唯一性，用于节点进行全网唯一寻址。长地址范围为0x000000000000～0xFFFFFFFFFFFE,0xFFFFFFFFFFFF用于广播地址。MAC短地址为16位，在终端节点入网后，由主节点分配的所在PLC域内短地址且在网络中具有唯一性，用于在网络中对节点进行唯一寻址。MAC子层维护一个帧序号计数器macDSN,在初始化时赋予一个随机值。当节点发送一个新的MPDU帧时，复制macDSN值到帧序号域中，并将macDSN加1。帧序号在转发过程中不改变。确认帧使用与所接收到的帧相同的序号。在重发的情况下，帧序号不变。DID为16位，唯一标识一个载波网络。如DID为0xFFFF,则全域的节点都可以接收。否则DID标识一个载波网络，节点在组网时被配置的DID与接收帧中的DID必须匹配才能响应。源地址域是本MAC帧发送节点的地址，在每次中继转发时被设置为中继节点的地址。地址格式由控制域中的地址类型定义。0xFFFF表示源节点地址不确定。当源节点为主节点时，应使用短地址。目标地址是由网络层指定的下一个接收节点的地址或广播地址。地址的格式由控制域中的地址类型定义。该值为0xFFFF时表示广播。如目标节点是主节点，应使用主节点短地址。载荷域的长度可变，它根据帧类型包含不同的信息。如果帧控制域中的安全子域设置为1,则有效载荷部分的数据受到安全组件的保护。帧校验域为一个16位CRC序列。帧校验域的数值是通过对MAC帧头和有效载荷域计算得到的。CRC产生多项式见公式(1):G(X)=X¹6+X¹⁵+X²+1…(1)帧校验域的计算将在物理层实现。因此，在向物理层提交MPDU发送数据时不包括FCS。FCS域将由物理层添加。在接收端，物理层传递给MAC的接收数据也不包括FCS部分。信道接入描述如下。a)CSMA/CA信道接入：窄带高速低压电力线通信技术主要采用CSMA/CA信道接入方式。在路灯低压供电线路通信网络中，存在以下几种可能的发送冲突。●由于从节点可以启动主动注册及事件上报，因而主节点和从节点作为启动方发送时可能发生冲突。●多个从节点启动发送时发生冲突。●盲路由转发时多个从节点竞争信道。CSMA/CA是解决上述冲突的一种机制。CSMA/CA的基本原理是：节点MAC子层进行载波侦听，如信道空闲被占用(即别的节点在发送),则进行避让，等待信道空闲时再发送。针对CSMA/CA机制对电力线信道时间划分如图2所示。CFP— —前一帧CFP—图2CSMA对电力线信道时间划分以前一帧发送结束为时间基准，后随CFP及SCP。在无竞争时段，只有特定的节点可以发送，不产生竞争。在竞争时段，待发送节点根据自己的优先级进行退让，让优先级高的节点先发。基于CSMA/CA机制，MAC子层支持以下几种信道接入方式(MAC子层接入方式由网络层在数据发送请求时指定)。●无竞争发送。MAC子层不进行载波侦听，立即发送。在已知网络中不存在竞争的情况下使用该方式，例如，在盲路由模式下，目标节点在CFP使用该接入方式发送接收确认。在其他情况下不应使用该接入方式，这是因为可能存在邻居台区载波信号串扰，主节点与从节点同时发送，或多个从节点同时发送等冲突情况。●CSMA/CA发送。MAC子层进行载波侦听，如信道空闲则立即发送；否则，在CFP后根据优先级竞争发送。节点作为启动方发送(例如，主节点发送命令或从节点主动注册或事件上报),节点作为从动方应答，节点源路由中继转发等情况下应使用该方式。采用CSMA/CA方式发送可避免邻居网络信号串扰的影响。●盲路由转发：在盲路由模式下，多个中继节点竞争发送，节点MAC子层采用该方式进行中继转发。b)信道状态评估：节点MAC子层利用物理层的载波信号检测服务对信道状态进行评估。节点所检测到的信道状态有以下几种情况：●发送忙(TXBUSY):本节点在发送，信道被占用；●接收忙(RXBUSY):本节点在接收，信道被占用；MAC子层接收描述如下。a)无确认接收和处理：MPDU帧控制域中“确认请求域”等于0。MAC子层从物理层接收到一个完整的数据帧MPDU后，首先进行帧校验。如校验错误则丢弃，如校验正确，则进行如下●确认帧控制域的帧类型为合法的帧类型值；●检查帧头中的DID标识，应与macDID的值一致或等于广播标识0xFFFF;●检查帧头中的目标地址，如果目标地址不匹配，则丢弃；如果与本节点地址一致或等于广播地址0xFFFF,则本节点为MAC子层目标节点；●如为重复接收(源地址及帧序号相同),则丢弃。b)确认的使用和重传：当MAC子层单播发送时，可根据需要设置帧控制域中的确认请求子域为1或0(广播发送及盲路由发送时，应设置为0)。当设置为0时，接收端MAC子层不发送确认；当设置为1时，接收端MAC子层发送接收确认。如果确认请求子域设为1,则节点MAC子层发送完成后等待接收相应的确认帧。如果在macAckWaitDuration周期的时限内，收到了一个确认帧，并且该确认帧的DSN与发送帧的DSN相同，则表示帧发送成功；如果在这个时限内没有收到确认帧或确认帧的DSN与发送帧的DSN不一致，则表示帧发送失败，设备将重新发送数据帧或命令帧，最多可以重发aMax-FrameRetries次。重发的帧包含和第一次发送帧相同的DSN。如果一个数据帧或MAC命令帧重发aMaxFrameRetries次仍然没有收到确认帧，则MAC子层判断为发送失败，并报告给上层。由于电力线载波信道的非理想特性，发送帧不会总是被接收端成功接收。源路由、点对点传输过程中可能出现下面三种情况。●数据发送成功：发送节点MAC子层确认物理层成功发送后，启动一个定时器，计时时间为macAckWaitDuration周期。接收节点MAC子层收到数据帧后，向发送节点回送一个确认帧，并把收到的帧提交给上层。发送节点MAC在计时结束前收到接收端发回的确认后，就关闭和复位定时器。数据发送完成，发送节点MAC子层向上层传递一个发送成功确认。●数据帧丢失：接收节点MAC子层没有收到数据帧，因此也不会向发送节点回馈确认。发送方在计时结束前没有收到确认帧，帧发送失败，发送方将再次发送该数据帧，最多可以重复aMaxFrameRetries次。如果(1+aMaxFrameRetries)次传输尝试都失败了，发送节点MAC就向上层传递一个发送失败确认。●确认帧丢失：接收节点MAC子层收到数据帧，并向发送节点回送了确认帧。发送方MAC子层没有收到确认帧，定时器超时，帧发送失败，发送节点将再次发送该数据帧，最多可以次传输尝试都失败了，发送节点MAC就向上层传递一个发送失败确认。7.2.4MAC子层服务接口7.2.4.1MAC子层数据服务MAC子层数据服务接口包括“发送数据请求”“发送数据确认”“接收数据指示""终止处理请求”和“终止处理指示”命令。数据帧或命令帧格式要求如下。a)MD-DATA.request:MAC子层通过“发送数据请求”原语MD-DATA.request允许逻辑链路控制子层向MAC子层请求发送数据。逻辑链路控制子层发出该请求MAC子层对待发送数据进行必要的处理并进行发送。MAC子层通过“发送确认”原语MD-DATA.confirm返回发送结果，参数见表33。网络层使用MD-DATA.request原语向MAC子层请求发送网络层协议数据单元。)表33MD-DATA.request参数参数数据类型取值范围说明整型——0:扩展地址；1:短地址整型下一跳节点地址msduLength整型MSDU数据长度msdu整型msduHandle整型0～255字节整型b2b1b0:信道接入方式；000:无竞争发送；001:CSMA/CA发送；010:盲中继转发；011:时分多址转发；100～111:保留；b3:CSMA/CA接入方式时SCP内优先级；0:优先；1:普通；b7b6b5b4:保留，设置为0发送触发沿通过属性macEdgeMode设置。MAC子层收到请求后，组建MPDU帧并提交给PHY层。然后根据所指定的信道接入方式，MAC子层进行信道接入控制。对于竞争方式，在于时分多址方式，则按源路由机制的路由表确定发送时隙并控制发送。MAC子层对触发沿及信道状态的评估在CCA中断处理中进行。MAC子层延时处理后，通过PD-SEND.request启动PHY层发送。在分帧发送情况下，后续分帧发送的定时控制由PHY层b)MD-DATA.confirm:MAC子层接收到“发送数据确认”原语MD-DATA.confirm确认后进行层使用MD-DATA.confirm原语向高层报告先前MD-DATA.request的执行结果，参数见表34。(msduHandle,)表34MD-DATA.confirm参数参数名数据类型数值范围说明msduHandle整型0～255字节枚举型SUCCESS,FAILURE,INVALID_DATA——层传递所接收到的MSDU数据，参数见表35。MAC子层使用MD-DATA.indication原语向高层传递所收到的数据。addrType,msduLength,msdu,表35MD-DATA.indication参数参数名数据类型数值范围说明addrType整型0:扩展地址；1:短地址——源节点地址msduLength整型≤aMaxMSDUSize接收到的MSDU数据长度msdu整型—MSDURSSI整型0～15字节接收信号强度指示d)MD-STOP-RELAY.request:在帧转发情况下，如信号帧到达最终目标节点，则节点LLC层使用MD-STOP-RELAY.request原语指示MAC子层发送“终止处理请求”命令帧，参数见表36。MD-STOP-RELAY.reque)参数名数据类型取值范围说明addrType整型——0:扩展地址；1:短地址scrAddr整型指定转发的设备地址procType整型0～15字节控制终止命令帧终止的帧或命令类型e)MD-STOP-RELAY.indication:MAC子层接收到“终止处理指示”命令帧后，使用MD-STOP-RELAY.Indication原语通知LLC层。7.2.4.2MAC子层管理服务MAC子层管理服务接口包括“MAC子层读属性请求”“MAC子层读确认”“MAC子层设置属性请求”和“MAC子层设置属性确认”命令。数据帧或命令帧格式要求如下。a)MLME-GET.request:MAC子层执行“MAC子层读属性请求”原语MLME-GET.request允许高层获取MAC子层属性值，参数见表37。)表37MLME-GET.request参数参数名数据类型数值范围说明MIBAttribute枚举型见表42b)MLME-GET.confirm:MAC子层执行“MAC子层读确认”原语MLME-GET.confirm对先前的MLME-GET.request请求进行回应，参数见表38。)参数名数据类型数值范围说明枚举型SUCCESS,INVALID_ATTRIBUTE 一MIBAttribute整型见表42MIBAttributeValue变量见表42指出被读取MIB属性的值；当status参数值为UNSUPPORTED_ATTRIBUTE时，MIBAttributeValue=0c)MLME-SET.request:MAC子层执行“MAC子层设置属性请求”原语MLME-SET.request允许高层获取MAC子层属性值，设置指定的MIB属性，参数见表39。(MIBAttribute,)表39MLME-SET.request参数参数名数据类型数值范围说明MIBAttribute整型见表42要改写的MIB属性标识MIBAttributeValue变量见表42要向指定的MIB属性改写的值d)MLME-SET.confirm:MAC子层执行“MAC子层设置属性确认”原语MLME-SET.confirm返回先前MLME-SET.request的执行结果，参数见表40。status,)参数名数据类型数值范围说明Status枚举型SUCCESS,READ_ONLY,INVALID_ATTRIBUTE,INVAILD_VALUE7.2.5MAC子层常量与属性MAC子层常量设置要求见表41。表41MAC子层常量参数名描述缺省值CSMA/CA算法中的退让指数最大值7(可根据需要调整)CSMA/CA算法