居住区数字技术应用DCN设备控制通信协议

CJ/T××××—2007CJ/T××××—2007PAGE2PAGE1CCJ/T—2007居住区数字技术应用DCN设备控制通信协议（征求意见稿）DCNDeviceControlCommunicationProtocolforDigitalResidentialCommunity200年-××-××发布200年-××-××实施中华人民共和国建设部发布前言本标准由建设部标准定额研究所提出并归口。本标准主要起草单位：沈阳西东控制技术有限公司、厦门立林科技有限公司、厦门市振威安全技术发展有限公司、海湾安全技术有限公司。本标准起草参加单位：广州市安居宝科技有限公司、东北大学东软信息学院、石家庄铁路职业技术学院。本标准的主要起草人：本标准的附录A为规范性附录。

居住区数字技术应用DCN设备控制通信协议1范围本标准规定了DCN控制网络通信中所使用的术语和定义以及共同遵守的数据格式和设备描述。本标准规定DCN控制网络由若干控制子网组成，控制网络可具有多个主机；控制子网通过网桥设备接入；网关设备实现与以太网等其他异构网络的接入。DCN控制网络是把居住区范畴内的公共安防设备、家居安防设备、门禁对讲设备、物业服务与设备控制设备、信息设备、家用电器以及照明设备等通过各种通信媒介以及多种方式连接起来，并通过网关设备接入以太网及其他异构网络。本标准适用于DCN控制网络的设计、实施、评估和验收。可作为设备生产企业产品开发、生产的技术规范的参考依据。本标准提出了DCN控制网络的体系结构和参考模型，包括网络介质、通信协议、设备描述、服务描述、网络结构等的规范内容。本标准提出的宗旨是实现设备间信息交换、资源共享、现场及远程控制和维护；使不同厂家生产的设备能实现互联、互通和互操作。本标准的协议分层包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。本标准在实现居住区中应用设备的互连、互通和互操作的基础上，充分考虑解决DCN控制网络的经济适用性、高效性、可靠性、安全性和开放性等问题。所有应用本标准的设备，都应符合本标准规定的相关规范。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。所有注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T18793-2002信息技术可扩展置标语言(XML)1.0GB/T20299.4－2006建筑及居住区数字化技术应用第4部分控制网络通信协议应用要求

3术语和缩略语3.1术语下列术语适用于本标准，并遵循GB/T20299.4－2006的术语和定义。3.1.1DCN控制设备通讯协议（DCNdevicecontrolcommunicationprotocol）是数字社区控制网络产业联盟（简称DCN）针对居住区数字技术应用制定的控制网络通讯协议，简称DCN协议。3.1.2DCN控制网络（DCNcontrolnetwork）满足DCN协议的控制网络，简称DCN网络。3.1.3节点（node）和通信媒体相连接，具备DCN网络通信功能，具有独立设备地址的物理设备。包括管理设备和终端设备两类。3.1.4管理设备（systemdevice）完成控制网络内各种数据转发、控制及通信传输的设备（或设备组合），特指网桥、网关等。3.1.5终端设备（terminaldevice）实现DCN控制网络应用功能的设备。3.1.6物理网段（physicalsegment）由单一连续物理传输介质直接相连的，可以直接通信的DCN节点集合。3.1.7中继器（repeater）在物理层上连接两个或多个物理网段的设备。3.1.8网段（segment）一个或由中继器互连起来的多个物理网段。同网段的通信波特率相同。3.1.9控制子网（subnet）通过管理设备与上一级网络连接的一个或多个网段。3.1.10网桥（bridge）采用透明转发的方式在数据链路层和网络层实现两个子网间节点通信的管理设备。具有两个物理地址，并分别属于各自的子网中。3.1.11网关（gateway）连接异构网络，用来对数据格式、传输速率及媒体驱动方式等的转换和通信转发的设备。3.1.12协议数据单元（protocoldataunit）协议数据单元是协议对等层间交换的数据单元，内容和格式由协议精确定义。3.1.13可互连性（interconnectability）指两个或两个以上设备，不论其制造商，使用相同的通信协议和通信接口相互一起运行的能力。3.1.14可互操作性（interoperability）指两个或两个以上设备，不论其制造商，在同一系统中一起工作的能力。如果其中一个设备被另一个类似的设备所替代，除了输出特性中有关时间的特性可能有所不同外，其它应用会正常运行。a)可互操作的基本条件是控制网络通信协议的一致性，即同一控制网络的所有控制设备应采用同一标准的通信协议。b)采用不同标准的通信协议的控制网络设备之间应通过网关连接。网关具有协议转换功能。c)接入DCN网络的设备应通过可互操作性检测。缩略语OSIOpenSystemInterconnection开放系统互连PDUProtocolDataUnit协议数据单元MAC MediaAccessControl介质访问控制LLCLogicalLinkControl逻辑链路控制层DDPDeviceDescriptionProtocol设备描述协议XMLeXtensible

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4DCN网络的体系结构及参考模型4.1概述DCN网络是具有低成本、高可靠性的分布式控制网络。支持多种通讯媒体，包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤和无线；同网段内的通信波特率相同；节点具有40比特的地址，可通过网桥设备扩展控制子网的数目；提供网络层协议规范，实现请求/响应、信息传输确认和优先权等服务；适应不同大小的数据包的传送；支持开放性网络体系结构，通过网关实现多种协议（包括IPv4、IPv6等）的转换，完成与以太网及其他网络的通信和设备互联。具体包括：提供网络层协议规范，实现请求/响应、信息传输确认和优先权等服务；提供足够的可扩展的编码空间，可通过网桥设备扩展控制子网的数目，可通过中继器延伸网段的连接距离；保证各厂商的DCN网络设备的可互操作性；支持多种传输介质，包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤和无线等；采用网关的方式与异构网络的设备进行信息交换；支持IPv4、IPv6的协议转换，完成与信息网络的集成。

4.2DCN网络的体系结构DCN网络是一个自由拓扑结构。不同的层次及网段可具有不同的通信媒体、不同的传输速率。跨接网段传输信息时必须采用网络接口设备，相同类别的网段之间需要网桥接口，不同类别的网段之间则需要网关接口。DCN网络的体系结构如图1所示:控制网控制网网桥网桥网桥网关节点网关全局主机器全局主机器全局主机器节点节点无线网络网桥节点网桥无线网络网桥节点网桥控制子网互联网局域网控制子网节点节点控制子网控制子网节点中继器中继器网关网关节点现场总线节点现场总线家庭总线网关家庭总线网关图1DCN网络拓扑图4.3DCN协议的参考模型DCN协议采用4层结构，即物理层，链路层，网络层和应用层，见表1。设备描述协议（DDP）其他应用协议网络层DCN网络数据链路层其他有线或无线链路层其它网络接口协议DCN网络物理层其他有线或无线物理层表1DCN协议参考模型5物理层本标准所涉及的内容包括对传输介质的规定，物理连接的标准特性。以下只涉及采用双绞线的总线连接方式，其它的传输介质和连接方式，将在后续补充标准中描述。5．1信号电气特性信号以差分方式传输。两条信号线被称为“DCN_H”和“DCN_L”，静态时均是2.5V左右，差分电压小于0.4V，此状态叫做“隐性”电平（对应单端电压为高电平）。用DCN_H比DCN_L高称为“显性”电平（对应单端电压为低电平），此时，节点输出电压值为：DCN_H=3.5V和DCN_L=1.5V。当DCN_H比DCN_L高1.0V时，接收节点认为是显性电平，网段上只要有一个节点输出为显性，则网段上的状态为显性。单个物理网段上最多可有110个节点，单个物理网段最大长度与通信波特率有关，允许的波特率及通信距离，见表2。波特率（BPS）12002400480096001920038400网段长度（m）100001000010000670033001300波特率（BPS）57600768001152002500005000001000000网段长度（m）10005002501206030表2允许的通信波特率与单个物理网段最大长度关系5．2载波侦听多址访问／碰撞检测要求载波侦听多址访问／碰撞检测（CSMA/CD）按优先级判决，高优先级节点将占有总线，继续发送数据，其它节点将停止发送。5．3编码方式数据传输采用曼切斯特编码，编码方法是将每一个码元再分成两个相等的间隔。码元1是在前一个间隔为隐性电平而后一个间隔为显性电平。码元0则正好相反，从显性电平变到隐性电平。这种编码可以保证在每一个码元的正中间时间可以出现一次电平的转换。图2：曼切斯特编码调制时序图6数据链路层数据链路层分为媒体访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）。6.1数据链路层协议的主要特征支持广播方式和点对点方式；支持优先级。6.2MAC层时序每个节点对外发送数据时，需检测总线空闲状态，如总线空闲状态超过20个UI（数据位宽度）时，节点将按照传输规定发送相应的数据位；传输结束后规定在2~10个UI内，接收方必须返回相应的应答，如10个UI内无应答，发送方将重发数据，最多重发3次。针对广播方式，如总线空闲状态超过35个UI，节点将按照传输规定发送相应的数据位，接收方不允许应答，广播命令自动重发3次。6.3数据链路层PDU的结构和特性PDU由半个比特宽度的低电平开始，以一个比特宽度的高电平结束。所有PDU包含整数个8比特位组，每字节为8比特，高位先发送。字节传输顺序自左至右。控制字帧分组地址标识帧序号数据段长度数据段FCS8比特8比特5或10字节3比特5比特0～31字节2字节表3数据链路层PDU结构6．3．1控制字高位低位优先级寻址类型预留表4控制字结构优先级：3比特，数值越小优先级越高。寻址类型：3比特: 001－单独40比特源地址，用于广播帧 101－40比特源地址和40比特目的地址，用于点对点通信其他－保留预留：2比特，为00。6．3．2帧分组8比特，确定控制和管理一类功能号，如“报警”分组信息。6．3．3地址标识每个节点具有5字节的地址标识，点对点通信时，地址标识由5字节源地址和5字节目的地址组成；广播方式时，地址标识为5字节源地址。地址表示可包含安装地点信息，例如可将5字节地址分为四段：4比特位表示片区号；16比特位表示楼栋单元；16比特位表示楼层房间；4比特位表示设备序号。片区号楼栋单元楼层房间设备序号4比特16比特16比特4比特表5地址标识示例6．3．4帧序号为信息的滚动标志，发送新信息帧时滚动标志加1，重发信息滚动标志不变化。6．3．5数据段长度数据段的字节长度。6．3．6数据段传输的数据，可以为0字节，最大31字节。6．3．7帧检验序列(FCS)采用CRC-16帧检验，采用以下生成多项式：g(x)=x16+x15+x2+16.4应答机制节点发出一帧点对点数据后，同一网段内正确接收到该帧数据的目标节点必须对该节点进行应答。目标节点在网段外时，网段管理节点必须发出应答帧。应答帧应在一帧结束后的2-10个UI之间发出。应答帧格式由半个比特宽度的低电平开始，后面跟4个比特的数据，再跟1个比特的高电平结束。应答帧的4位数据固定为0101。任何节点都不允许对广播帧应答，发出广播帧的节点应连续发送3次同一广播帧，每次发送间隔为25-30UI。网桥设备将多个网段互连，它接收与之连接的所有网段上传送的每一帧。当一帧到达时，网桥决定是否转发。6.5控制子网通讯本标准将控制网络划分成多级和多网段的若干控制子网，实行分级分段管理。控制子网中的节点遵守共同的控制网络通信协议。网桥设备将分散在不同地理位置的多个控制子网互连，组成一个大规模网络。网桥设备具备上行和下行网络端。网桥设备接到任一端的信息帧后，只有两种选择动作：转发并返回应答帧或不响应。网桥设备的判断条件是信息帧的目的地址是否属于本子网。接收端目标地址是否本子网转发/不响应上行网端接收是转发，返回应答帧否不响应下行网端接收是不响应否转发，返回应答帧表6网桥设备端口信息帧处理网桥设备无论转发那一端的信息帧，其源地址和目标地址都不变，保持原来的地址码。属于不同子网的两个节点之间通信，虽然经过多个网桥设备的转发，最后目标节点收到的信息帧，与源节点发送的帧内容完全相同。7网络层7.1网络层协议的主要特征网络层支持可靠和非可靠传输；支持服务类型，支持文件传输。7.2网络层PDU的结构和特性所有PDU包含整数个8比特位组高位低位版本服务类型TF预留包标识(1字节)29字节数据表7网络层PDU结构版本：2比特，目前版本号为00。服务类型：2比特，确定完成的服务功能。如故障检测服务。传输确认标志（T）：1比特，确定是否实现信息传输确认服务。文件传输标志（F）：1比特，确定是否实现文件传输服务。预留：2比特，暂不使用。包标识：8比特，确定包的序号，以保证包的完整。数据段（D）：传输数据，最大29个字节。8应用层本规范使用的内容，与网络底层的物理细节无关，因而它所描述的网络系统是完全开放式的，同样的应用信息可以使用各种传输介质和网络访问方式来传递，即DCN网络允许采用多种网络技术的传输介质和通信协议来实现。8．1设备描述协议（DDP）设备描述协议用于规范设备的出厂信息以及设备参数语义，列举采用表格的形式，表格的每一行称为一个成员。每个设备中必须包含必选成员(表格选项栏中以M表示)，以及不包含、包含全部、包含部分可选成员(表格选项栏中以O表示)。成员的取值范围应该得到满足。数据英文名数据中文名选项类型例子说明DeviceType设备类型M字符安防设备类只读DeviceName设备名称M字符智能终端只读DeviceID设备标识符O整数1234523456只读ModelName型号M字符HST-N7A基本型只读VendorName生产商名称O字符DCN产业联盟只读VendorID生产商标识O字符DCN001只读FirmwareRevision固件版本O数字6.12只读ProtocolVersion协议版本O字符1.00只读Description设备描述O字符只读DeviceStatus设备状态O字符正常、忙、无效、挂起可读写DeviceAddress设备地址M地址1．6．2．9．2可读写DeviceLocation设备位置O字符6号楼2单元6292房间可读写…性能参数1O…性能参数2O……O…性能参数nO表8设备出厂信息规范表示(其中：性能参数部分的具体内容可参照GB/T20299.4－2006附录A“控制网络设备对象定义与描述”)设备类型包括：暖通空调类、照明设备类、电梯类、给排水设备类、供配电设备类、安防设备类、消防设备类、家用电器类、计量仪表类、其他类。通过设备描述文本将设备的可访问资源，提供给系统的主控设备，以实现DCN网络对各种设备的互操作。本标准具备可扩展性和开放性，不限制按此相同描述方法派生出可能的新标签，并由使用者指派新的标记值。附录A《设备描述的XML文本样例和XML大纲（Schema）》提供了一个XML文本样例和相应的XMLSchema。附录A(规范性附录)设备描述的XML文本样例和XML大纲（Schema）1、XML文本本XML是一个基本样例，符合GB/T18793-2002的要求，内容如下：<?xmlversion="1.0"encoding="GB2312"?><Devicexmlns="/data"xmlns:xsi=/2001/XMLSchema-instancexsi:schemaLocation="/data/device.xsd"> <RegularDescription> <DeviceType>安防设备类</DeviceType> <DeviceName>智能终端</DeviceName> <DeviceID>9987654321</DeviceID> <ModelName>HST-N7A基本型</ModelName> <VendorName>DCN产业联盟</VendorName> <VendorID>DCN001</VendorID> <ProtocolVersion>1.00</ProtocolVersion> <FirmwareRevision>6.12</FirmwareRevision> <Description>将可视对讲、家居安防、信息发布、无线紧急求助按钮等功能组合在一起，提供完善的家居智能服务</Description></RegularDescription><RegularParameter> <DeviceStatus>正常</DeviceStatus> <IPAddress></IPAddress> <Location>6号楼2单元6292房间</Location></RegularParameter><DeviceParameter> <Param1>ON</Param1> <Param2> <Value>0</Value> <MinValue>0</MinValue> <MaxValue>100</MaxValue> </Param2> <Paramn>以上为示例，此处需实际加入GB/T20299.4－2006中附录中所定义的设备成员名称</Paramn></DeviceParameter></Device>2、XML大纲（Schema）本XMLSchema符合GB/T18793-2002的要求，内容如下：<?xmlversion="1.0"encoding="GB2312"?><xsd:schemaxmlns:xsd="/2001/XMLSchema"xmlns="/data"targetNamespace="/data"elementFormDefault="qualified"> <xsd:simpleTypename="C"> <xsd:restrictionbase="xsd:string"> <xsd:maxLengthvalue="100"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="ID"> <xsd:restrictionbase="xsd:nonNegativeInteger"> <xsd:totalDigitsvalue="32"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="IP"><xsd:restrictionbase=”xsd:string”><xsd:patternvalue="(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[0-1]{1}[0-9]{2}|[1-9]{1}[0-9]{1}|[1-9])\.(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[0-1]{1}[0-9]{2}|[1-9]{1}[0-9]{1}|[1-9]|0)\.(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[0-1]{1}[0-9]{2}|[1-9]{1}[0-9]{1}|[1-9]|0)\.(25[0-5]|2[0-4][0-9]|[0-1]{1}[0-9]{2}|[1-9]{1}[0-9]{1}|[0-9])"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="VER"> <xsd:restrictionbase="xsd:decimal"> <xsd:minInclusivevalue="0.00"/> <xsd:maxInclusivevalue="9.99"/> <xsd:totalDigitsvalue="4"/> <xsd:fractionDigitsvalue="2"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="N"> <xsd:restrictionbase="xsd:int"/> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="SN"> <xsd:restrictionbase="xsd:short"/> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="TN"> <xsd:restrictionbase="xsd:unsignedByte"/> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="BOOL"> <xsd:restrictionbase="xsd:boolean"/> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="F"> <xsd:restrictionbase="xsd:float"/> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="D"> <xsd:restrictionbase="xsd:string"> <xsd:patternvalue="([1-2][0-9][0-9][0-9]-([1-9]|0[1-9]|1[0-2])-([1-9]|0[1-9]|[1-2][0-9]|3[0|1]))?"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="T"> <xsd:restrictionbase="xsd:string"> <xsd:patternvalue="(([0-9]|[0|1][0-9]|2[0-3]):([0-9]|[0-5][0-9]):([0-9]|[0-5][0-9]))?"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="DT"> <xsd:restrictionbase="xsd:string"> <xsd:patternvalue="([1-2][0-9][0-9][0-9]-([1-9]|0[1-9]|1[0-2])-([1-9]|0[1-9]|[1-2][0-9]|3[0|1])T([0-9]|[0|1][0-9]|2[0-3]):([0-9]|[0-5][0-9]):([0-9]|[0-5][0-9]))?"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="BB"> <xsd:restrictionbase="xsd:base64Binary"/> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="SwitchType"> <!--开关量--> <xsd:restrictionbase="xsd:string"> <xsd:enumerationvalue="ON"/> <xsd:enumerationvalue="OFF"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:simpleTypename="DeviceType"> <xsd:restrictionbase="xsd:string"> <xsd:enumerationvalue="暖通空调类"/> <xsd:enumerationvalue="照明设备类"/> <xsd:enumerationvalue="电梯类"/> <xsd:enumerationvalue="给排水设备类"/> <xsd:enumerationvalue="供配电设备类"/> <xsd:enumerationvalue="安防设备类"/> <xsd:enumerationvalue="消防设备类"/> <xsd:enumerationvalue="家用电器类"/> <xsd:enumerationvalue="计量仪表类"/> <xsd:enumerationvalue="其他类"/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:complexTypename="Temperature"> <!--温度--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="F"default="0"/> <xsd:elementname="MinValue"type="F"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="F"default="100"/> <xsd:elementname="LinearModule"type="C"fixed="C"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexTypename="Concentration"> <!--浓度--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="SN"default="0"/> <xsd:elementname="MinValue"type="SN"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="SN"default="5000"/> <xsd:elementname="LinearModule"type="C"fixed="ppm"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexTypename="AirQuantity"> <!--风量--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="N"default="0"/> <xsd:elementname="MinValue"type="N"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="N"default="65535"/> <xsd:elementname="LinearModule"type="C"fixed="/s"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexTypename="Consumption"> <!--功耗量--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="N"/> <xsd:elementname="MinValue"type="N"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="N"default="65535"/> <xsd:elementname="LinearModule"type="C"fixed="W"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexTypename="ConsumptionKW"> <!--KW功耗量--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="N"/> <xsd:elementname="MinValue"type="N"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="N"default="200"/> <xsd:elementname="LinearModule"type="C"fixed="KW"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType><xsd:complexTypename="FlowRate"> <!--流量--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="F"default="0"/> <xsd:elementname="MinValue"type="F"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="F"default="655.34"/> <xsd:elementname="LinearModule"type="C"fixed="m3/h"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType><xsd:complexTypename="Pressure"> <!--压力量--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="F"default="0"/> <xsd:elementname="MinValue"type="F"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="F"default="3276.7"/> <xsd:elementname="LinearModule"type="C"fixed="kPa"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexTypename="Percentage"> <!--百分比--> <xsd:sequence> <xsd:elementname="Value"type="TN"default="0"/> <xsd:elementname="MinValue"type="TN"default="0"/> <xsd:elementname="MaxValue"type="TN"default="100"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexTypename="DeviceDescription"> <xsd:sequence> <xsd:elementname="RegularDescription"type="RegularDescription"/> <xsd:elementname="RegularParameter"type="RegularParameter"/> <xsd:elementname="DeviceParameter"type="DeviceParameter"/> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexTypename="RegularDescription"> <