DL∕T 698.44-2016 电能信息采集与管理系统 第4-4部分：通信协议-微功率无线通信协议

备案号：56217-2016第4-4部分：通信协议—微功率国家能源局发布 Ⅱ 12规范性引用文件 13术语、定义和缩略语 1 45应用层 76网络层协议 7网络层服务 468MAC层协议 9MAC层服务 10物理层协议 11物理层服务 附录A(规范性附录)白化编译码 92附录B(规范性附录)CRC算法 附录C(规范性附录)参考路由算法 ——DL/T698.31电能信息采集与管理系统第3-1部分：电能信息采集终端技术规范一通用——DL/T698.32电能信息采集与管理系统第3-2部分：电能信息采集终端技术规范一厂站采——DL/T698.33电能信息采集与管理系统第3-3部分：电能信息采集终端技术规范一专变采——DL/T698.34电能信息采集与管理——DL/T698.35电能信息采集与管理系统第3-5部分：电能信息采集终端技术规范一低压集——DL/T698.36电能信息采集与管理系统第3-6部分：电能信息采集终端技术规范一通信单 -DL/T698.41电能信息采集与管理系统第4-1部分：通信协议一主站与电能信息采集终端——DL/T698.45电能信息采集与管理系统第4-5部分：通信协议一面向对象的远程通信 分)和远程通信协议一致性测试(DL/T698的第5-2部分)等相关内容。I1第4-4部分：通信协议—微功率无线通信协议1范围本部分规定了电能信息采集与管理系统微功率无线网络的组网功能、协议层次、空中帧结构、参本部分适用于电能信息采集与管理系统本地通信信道中采用微功率无线通信技术的集中器通信单下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T50780—2013电子工程建设术语标准微功率(短距离)无线电设备的技术要求信息产业部信部无(2005)423号2发射功率不超过50mW、工作频带为470MHz～510MHz、具3BT(Bandwidthofthefilter×timeduration)时宽带宽积LSB(LeastsignificanMSDU(MACservicedataNB(Numberofbackoff)退避数4NWK(Networklayer)网络层SAP(Serviceaccesspoint)服务接入(访问)点5应用子层(APS)NWK管理访问点MAC数据访问点MAC管理访问点PHY数据访问点PHY管理访问点SHRPHR67双方N-user和它们相关的对等协议实体N-layer(或者子层服务用户用户提供者服务服务通过描述服务原语及与该原语相关的参数来指定。一个服务可能有a)Request:Request原语从N-useb)Indication:Indication原语由N-layer发送给N-user通知一个和N-user相关的内部N-layer事件，该事件可能和一个远程服务请求逻辑上相关，也可能是由一个N-layer内部事件引8APS子层的职责包括：——支持端到端的数据传输、确认和重传；——支持应用层维护功能，包括配置指令、模块复位等。设备配置信息的职责包括：——管理设备的配置信息；——定义网络设备的角色；——定义网络设备的应用接口。5.2应用支持子层应用支持子层通过一组通用的服务，提供了网络层和应用层之间的接口，由设备配置信息和制造商定义的应用对象使用。这些服务通过两个实体提供：数据实体和管理实体。APS数据实体(APSDE)通过其相关的SAP提供了数据传输服务，即APSDE-SAP。APS管理实体(APSME)通过其相关的SAP提供了管理服务的数据库，称作APS信息库(AIB)。5.2.2应用层协议帧5.2.2.1通用数据单元帧格式应用层通用单元数据帧格式包括APS帧头和APS载荷，其中APS头包括帧控制域和一个可扩展的业务扩展域，APS载荷包括一个字节长度的数据单元标识和一个可扩展的数据单元。APS通用帧域以固定顺序出现。APS通用帧格式内容如图4所示。1字节1字节1字节帧控制域帧序号域数据单元标识DUI扩展域数据区图4APS通用帧格式帧控制域包括定义帧类型域、业务扩展域等内容。帧控制域长度为8比特，其中最高4个比特为保留位。具体帧控制域格式内容如图5所示。保留图5帧控制域格式帧类型域FTD规定了帧所属类型，不同帧类型域内容不同，表示的帧类型不同。本部分帧类型分为APS层确认/否认帧、APS层命令帧、APS层数据转发帧和APS层数据上报帧四种，帧类型域长度为3比特，数据内容见表1。帧类型域值FTD帧类型名称应用类型条目9帧类型域值FTD帧类型名称应用类型条目保留5.2.2.2.3业务扩展域标识OEI业务扩展域标识OEI取值决定APS数据帧中业务扩展域是否存在，长度为1比特。业务扩展域标01帧序号有效取值范围为0x01-0xFF,在每次传输新的应用层帧后加1,0xFF后返回0x01。响应帧的帧序号与启动帧序号相同。系统初始化时帧序号设为0。5.2.2.4业务扩展域OED业务扩展域OED包含于APS帧头部分，但并非APS帧头内容必有部分，帧头部分是否包含业务业务扩展域提供了功能扩展空间，用户可根据自身需求，对业务扩展域内容进行定制。业务扩展域包括扩展域数据区长度、厂家标识和扩展数据部分，其中扩展域数据区长度部分占1字节，用于标识厂家标识和扩展数据部分长度，厂家标识部分占2字节，格式为ASCII码，用于标识本帧业务扩展域属于哪个厂商。具体格式内容如图6所示。1字节本部分包括四种类型数据单元标识，分别是确认/否认单元标识、命令标识CI、数据转发标识DTI5.2.2.6数据单元DU数据单元DU包含不同应用类型的具体数值参数信息，数据单元长度可变。根据应用操作类型的不同，APDU帧类型可分为APS层确认/否认帧、APS层命令帧、APS层数据转发帧和APS层数据上报帧四种。APS层确认/否认帧包括了确认帧和否认帧两种，具体帧格式如图7所示，其中包括帧控制域、帧1字节1字节1字节帧控制域FCD帧序号域数据单元DU(命令单元内容)确认/否认标识符格式如图8所示。1否认APS层命令帧格式内容符合通用APDU帧格式，APS载荷域包括命令标识符CI和数据单元DU两部分，其中命令标识符长度为一个字节，数据单元长度可变。APS命令帧格式内容如图9所示。1字节1字节1字节帧控制域帧序号域命令标识符CI5.2.3.3.2APS层命令标识符CI命令标识符CI取值不同表示不同的命令操作内容，命令标识符CI采用二进制编码方式表示操作类型。命令标识符数据单元标识格式如图10所示。命令标识符CI1图10命令标识符数据单元标识格式不同APS层命令操作适用的对象不同，对象分为中心节点和子节点两种，命令标识符CI具体内容见表4。表4命令标识符内容命令标识符CI帧载荷格式条目0配置串口中心节点、子节点表4(续)命令标识符CI帧载荷格式条目1设置信道号中心节点、子节点2中心节点、子节点3中心节点、子节点4中心节点、子节点5设备重启中心节点、子节点6软件升级中心节点、子节点7中心节点、子节点保留中心节点、子节点配置串口校验1波特率1数据内容标识自适应保留c)设置信道组号(CI=0x01)下行：本部分规定了32个工作信道组号，用户可通过帧指令对节点工作信道组进行配置操作。信道组配置指令格式详见图12。图12信道组配置指令格式数据内容见表7。表7设置信道组数据单元内容0保留11223344556其中，0、33～255为保留位。d)设置RSSI门限值(CI=0x02)下行：设置RSSI门限命令用于设置网内所有的子节点的场强门限参数。用于微功率设置场强门限命令的数据单元如图13所示。1图13设置RSSI门限数据单元格式场强门限值为子节点在记录邻居场强信息表时所要求的最低接收RSSI门限的值。传输时RSSI门限的值应为apsRSSIValue值的绝对值。e)设置发射功率(CI=0x03)下行：设置发射功率命令用于设置网内所有的子节点的无线发射功率。设置发射功率命令的数据单元格式如图14所示。1表8发射功率等级定义发射功率等级配置信息数据类型61222231时隙层次2网络容量2中继数nl1中继列表1中继数n21中继列表2中继数n31中继列表31)节点类型：描述见表10。2)厂家标识：以ASCII码表示，用以区分不同厂商间的设备。3)软件版本信息占3个字节长度，其中高1个字节为bootloader程序版本，低2个字节为4)发射功率最大值不超过50mW(e.r.p)。6)信道组号内容见表7。中心节点子节点(模块化采集器)子节点(非模块化采集器)子节点(电能表)保留0x04～0xFF保留g)设备重启(CI=0x05)设备类型用1字节16进制表示，升级包总包数、当前包序号分别用2个字节的16进制表212当前包序号22)0x01子节点(模块化采集器);4)0x03子节点(电能表);DL/T698.44—2016最大延时以及以DL/T645规范格式帧存在的校时数据。中心节点的工作流程为：与集中器进行交互并告知集中器全网最大延时，供集中器修改校时报文，此后在收到来自集中器的广播校时命令时，生成电能表广播校时命令帧并以广播的方式发送；子节点的工作流程为：收到电能表广播校时命令帧时，仅响应一次比自身层次号小1级的电能表广播校时命令帧，其过程是：用自身的时隙号和层次号对收到的电能表广播校时命令帧进行修改并发送，同时，根据自身的时隙号计算本次校时通信从中心节点发起直到传播到自身所用时间，计算全网最大延时与此时间的差值，在延时此差值的时间后将DL/T645校时数据帧发送至串口，对电能表进行校时。其中，全网最大延时=300ms×网络节点数量。下行：数据单元格式如图16所示。1时隙号与层次号24图16电能表广播校时数据单元格式其中，广播帧序号有效取值范围为0x01～0xFF,中心节点在每次新的广播帧传输后加1,0xFF后返回0x01。系统初始化时广播帧序号设为0。时隙号与层次号的格式如图17所示。保留时隙号图17时隙号与层次号的格式5.2.3.4APS层数据转发帧5.2.3.4.1APS层数据转发帧结构(FTD=010)APS层数据转发帧格式内容符合通用APDU帧单元DU两部分，其中数据转发标识符DTI长度为一个字节，数据单元DU长度可变。APS命令帧格式内容如图18所示。1字节1字节1字节帧控制域帧序号域数据转发标识符DTI图18APS命令帧格式5.2.3.4.2APS层数据转发标识符DTI数据转发标识符DTI取值不同表示不同的数据转发操作内容，数据转发标识符DTI采用二进制编码方式表示操作属性。本版标准，转发目标信道为串表11串口数据转发标识符对应内容数据转发应用操作类型0自适应表11(续)数据转发应用操作类型11200bps速率转发234519200bps数据转发保留LAPS命令帧格式内容如图20所示。1字节1字节1字节帧控制域帧序号域数据上报标识符DRI图20APS上报帧格式帧载荷格式条目0见5.2.3.5.4保留式如图21所示。1字节1字节1字节电能表事件保留保留能表有主动上报事件发生，子节点抄读电能表主动上报状态字(DL/T645数据标识一04001501),数通过中心节点使用数据转发报文查询电能表相应具体事件记录并上报主站，格式内容详见常量名值3属性名范围11发射功率等级31以秒为单位的事件上报间隔1以分为单位的事件上报时延数据类型6设备类型1用于区分不同的应用设备类型，不同的设置上电后的工作流程不同。设置类型定义为：0x00中心节点0x01子节点(模块化采集器)0x02子节点(非模块化采集器)0x03子节点(电能表)0x04～0xFF保留22软件版本号3确定参数MLME-BEACON-NOTIFY.indication<------NO_NEIGHBOUR--配置终端节点—→—NLME-NETWORK-FORMATION.request→<---MLME-SCAN.confirma)确定PanIDPanID=(nwkLocalLongAddressmod一旦NLME做了选择，它通过发出MLME-SET.request原语，将MAC层的macPANInwkScale=apsNumNode+random(x式中：nwkScale为网络规模；apsNumNode为由集中器下发至中心节点的节点数，其值通过0xFF范围内的随机数并维护，以后每次组网时将其加1,0xFF时重新返回0x01;子节点在组网期间维果，如果返回为非SUCCESS则中止组网并通知上层，这个通知时长=macSlotDuration×扫描期间，如果接收到MAC层通过MLME-BEACON节点；集中器下发至中心节点的节点列表通过NLME-NETWORK-FORMATION.request原语的参数DL/T698.44—2016NLME使用通过参数SanType设置为被动扫描的原语MLME——上电后读取所在集抄设备的地址，与节点长地址不相等时，节点清除所游离子节点NLME构造入网申请请求帧，并启动一个定时器，其时长为nwkOrphanApply该信道申请失败可能1:通过已经入网节点路可能2:直接给中心节点发送被拒绝入网后，继续下一个入网申请NLME根据前一节选出的路径构造出游离节点就绪帧并通过向MAC层发出一个MCPS-●新修改的短地址从0xB001开始按16进制递增，即：第一个需修改的短地址修改为0xB001,子节点的PanID在组网的配置阶段由中心节点发出的配置子节点帧获得，否则将保持原来的点的网络层从上层收到传输一个数据帧的请求则丢弃该帧，并通过发出一个状态为DL/T698.44—2016——若本节点为子节点，则丢弃此帧，并发出一个状态为ROUTE_ERROR的NLDE-DATA.●按照由最靠近目标地址到最远离目标地址的顺序，将路径中的中继节点地址加入到中继列e)若上述两个地址相等，则将半径域的值减1,并将中继索引子域的值减1,并根据此值及DstAddr参数设置为广播地址，PanID参数设置为本网络的PanID,TimeSlotEnable参数设置为1,弃该帧；如果列表中不存在该广播序列号，当该广播帧为网络层数据帧时，网络层使用NLDE-1字节2/6字节2/6字节1字节帧控制域目标地址域帧序号域网络层帧载荷域网络层帧头网络层载荷保留目标地址模式帧类型图27帧控制域格式帧类型值帧类型名称网络命令保留目标地址模式网络层目标地址长度(字节)保留保留26网络层源地址长度(字节)保留保留26为表20列出的值。01见6.2.1.2.3。目标地址域确定了信宿的地址。值0xFFFF(当目标地址域长度为2字节)或本部分的帧中必定存在源地址域。源地址域的长度由帧控制域中的源地址模式子域确定，见被转发的次数。半径域的取值范围为0x0～0x7,其值等于信源到达信宿经过的中继节点个数加1,该中继列表地址模式中继索引中继节点数N中继列表中继列表地址模式子域中的组中继节点地址长度(字节)保留保留262/6字节2/6字节2/6字节2/6字节源节点源节点目标节点中继节点1的地址中继节点2的地址中继节点3的地址中继节点4的地址中继节点5的地址中继节点6的地址1字节1字节目标地址域网络层帧载荷域网络层帧头网络层载荷值说明帧类型帧类型为网络层数据帧目标地址模式目标地址长度为2/6个字节目标地址模式子域目标地址长度为2个字节目标地址长度为6个字节目标地址模式子域的值由信宿的类型决定，当信宿为已分配短地址的设备时该值为二进制值源地址模式子域的值由信源的类型决定，当信源为已分配短地址的设备时该值为二进制值0b10,当信源为未分配短地址的设备时该值为二进制值0b11,不过在组网阶段，所有通信的源地址都采用6个字节即源地址模式子域取值为0b11。e)路由指示子域网络层数据帧的帧控制域路由指示子域的取值范围及其说明见表25。表25网络层数据帧的帧控制域路由指示子01根据帧控制域目标地址模式子域所设置的不同值，网络层数据帧的目标地址域长度可为2个或61字节1字节目标地址域网络层帧载荷域网络层帧头网络层载荷图31网络层命令帧格式a)网络层命令帧的帧控制域格式网络层命令帧中必定存在帧控制域，其长度为8比特。网络层命令帧的帧控制域中各子域的定义见表26。表26网络层命令帧的帧控制域值说明帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为2/6个字节表26(续)值说明b)帧类型子域网络层命令帧的帧控制域中帧类型子域的值固定为二进制值0b01。网络层命令帧的帧控制域目标地址模式子域的值为表27所列的值之一。表27网络层命令帧的帧控制域目标地址模式子域的值目标地址模式子域目标地址长度为2个字节目标地址长度为6个字节d)源地址模式子域网络层命令帧的帧控制域中源地址模式子域的值为表28所列的值之一。表28网络层命令帧的帧控制域源地址模式子域的值e)路由指示子域网络层命令帧的帧控制域中路由指示子域的值为表29所列的值之一。表29网络层命令帧的帧控制域路由指示子域的值01根据帧控制域目标地址模式子域设置的值，网络层命令帧的目标地址域长度可为2或6个字节。根据帧控制域源地址模式子域设置的值，网络层命令帧的源地址域长度可为2或6个字节。字节数：1网络命令标识网络命令载荷网络层帧载荷域网络命令标识章节配置子节点值说明帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为6个字节0半径域的值设置为0x01。帧序号域的值设置为节点当前的nwkSequenceNumb入网申请帧的网络层帧载荷域格式如图33所示。1字节1字节网络命令标识图33入网申请帧的网络层帧载荷域格式a)网络命令标识：入网申请帧的网络命令标识为0x01。b)命令选项：入网申请帧的命令选项作为扩展参数备用，其缺省值为0。在网工作状态的子节点，收到游离节点的入网申请请求帧后回复入网申请响应帧。信源为在网工入网申请响应帧的帧控制域的值见表32。表32入网申请响应帧的帧控制域的值值说明帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为6个字节0半径域的值设置为0x1。入网申请响应帧的网络层帧载荷域格式如图34所示。1字节1字节2字节1字节1字节中心节点地址时隙号层次号中继数中继列表图34入网申请响应帧的网络层帧载荷域格式a)网络命令标识入网申请响应帧的网络命令标识为0x02。b)命令选项入网申请响应帧的命令选项作为扩展参数备用，其缺省值为0。d)中心节点地址设置为本节点所在网络的中心节点的长地址，长度为6。设置为本节点的时隙号层次号。时隙号层次号的格式如图35所示。保留时隙号图35时隙号层次号的格式设置为本节点存储的上行至中心节点的最优路径中的中继节点个数+1,若本节点为中心节点，中继数为0。h)中继列表设置为本节点存储的上行至中心节点的最优路径中的中继节点列表，并包括本节点在内，每个中继节点地址长度为2。游离节点发出入网申请请求帧后，在nwkcOrphanRequestDuration时间内，若收到附近一个或多个在网节点回复的入网申请响应帧，则选择到达中心节点的最优路径发送游离节点就绪帧，选择的规则游离节点就绪帧的帧控制域的值见表33。表33游离节点就绪帧的帧控制域的值值帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为6个字节表33(续)值为0b0,不存在路由信息域；若选择的路径不能直达中心节点，路由指示子域的若路由指示子域的值为0b0,则游离节点就绪帧中不存在路由信息域；若路由指示子域的值为——构造中继列表子域：将所选最优路径的中继列表子域拷贝到游离节点就1字节1字节时隙号层次号b)命令选项保留时隙号值帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为2/6个字节1字节1字节网络命令标识保留目标无响应保留值帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为6个字节否存在中继节点确定存在/不存在路由信息域DL/T698.44—20帧序号域的值设置为中心节点当前的nwkSequenceNumber加1。当帧控制域路由指示子域的值为0b1时，帧中存在路由信息域，其构造方式如下：a)中继节点数子域的值设置为中心节点到达目标子节点需要经过的中继节点个数；b)中继索引子域的值按照通用网络层帧格式构造，即用a)中所得中继节点数子域的值初始化；c)中继列表地址模式子域格式符合通用网络层帧格式；d)中继列表子域格式符合通用网络层帧格式。场强收集命令帧的网络层帧载荷域格式如图39所示。1字节1字节图39场强收集命令帧的网络层帧载荷域格式a)网络命令标识场强收集命令帧的网络命令标识为0x10。b)命令选项场强收集命令帧的命令选项为图40所示的非保留值之一。保留页序号图40场强收集命令帧的命令选项在各子节点中，场强信息分页存储，页序号是指所存储的场强信息页的序号，页序号从0开始。6.3.7场强收集应答帧场强收集应答帧用于组网的第二阶段，子节点收到中心节点的场强收集命令帧后，构造场强收集应答帧回复中心节点，信源为子节点，信宿为中心节点。场强收集应答帧的帧控制域的值见表37。表37场强收集应答帧的帧控制域的值值帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为6个字节否存在中继节点确定存在/不存在路由信息域目标地址域的值设置为信宿的地址，即中心节点的地址，地址长度由目标地址模式子域确定。源地址域的值设置为信源的地址，即子节点的地址，地址长度由源地址模式子域确定。帧控制域路由指示子域的值为0b1时，帧中存在路由信息域，其构造方式如下：a)中继节点数子域的值设置为收到的场强收集命令帧中的中继节点数子域的值；b)中继索引子域的值按照通用网络层帧格式构造，即用a)中所得中继节点数子域的值初始化；c)中继列表地址模式子域的构造方法是：以2比特为单位，依次从收到的场强收集命令帧的路由信息域的中继列表地址模式子域的有效比特位数中由后往前取出数据，按照从前往后的顺序放入场强收集应答帧的路由信息域中继列表地址模式子域中，所述过程的次数为a)中所得d)中继列表子域的构造方法是：根据收到的场强收集命令帧的路由信息域中继列表地址模式子域的值，依次从收到的场强收集命令帧的路由信息域中继列表子域中由后往前取出中继节点地址，按照从前往后的顺序放入场强收集应答帧的路由信息域中继列表子域中，所述过程的次数为a)中所得中继节点数子域的值。场强收集应答帧的网络层帧载荷域格式如图41所示。1字节1字节图41场强收集应答帧的网络层帧载荷域格式a)网络命令标识场强收集命令帧的网络命令标识为0x11。b)命令选项场强收集命令帧的命令选项如图42所示。页序号图42场强收集命令帧的命令选项每一页存放16个邻居场强信息，最大存贮页数为5页。c)邻居场强信息场强收集命令帧的邻居场强信息格式如图43所示。1字节6字节1字节1字节—图43场强收集命令帧的邻居场强信息格式1)节点个数为1个字节的十六进制数，取值范围为0x00～0x10;2)地址长度为6个字节；3)场强值为1个字节，取值符合本部分对RSSI取值的要求。DL/T698.44—2016配置子节点帧用于组网的第三阶段即中心节点对各子节点进行配置的阶段，或在收到游离节点就配置子节点帧的帧控制域的值见表38。表38配置子节点帧的帧控制域的值值帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为6个字节帧序号域的值设置为中心节点当前的nwkSequenc对于已完成邻居场强收集的节点，中心节点计算出中心节点与各子节点的路径。根据该路径可确当存在路由信息域时，其中继节点数子域、中继索引子域、中继列表地址模式子域及中继列表子配置子节点帧的网络层帧载荷域格式如图44所示。1字节1字节图44配置子节点帧的网络层帧载荷域格式a)网络命令标识配置节点帧的网络命令标识为0x12。b)命令选项配置子节点帧的命令选项长度为8比特，每一个比特对应着一种配置项，每一个比特在置1时代表对应配置项存在，置0时代表对应配置项不存在，如图45所示。保留中继列表时隙号图45配置子节点帧的命令选项1字节1字节1字节1字节1字节n路径1中继节点数nl路径1中继中继节点数n2中继中继节点数n3中继保留时隙号中继列表2)若命令选项中对应PanID位置0,则子节点配置信息中无PanID,若命令选项中对应PanID位置1,则子节点配置信息中有PanID,PanID的值为本网络的PanID值。3)若命令选项中对应短地址位置0,则子节点配置信息中无4)若命令选项中对应中继列表位置0,则子节点配置信息中无中继列表5)子节点配置信息中，时隙号、层次号所在的2字节始终存在，命令选项中对应时隙号的项置0则子节点配置信息中的时隙号项忽略，命令选项1)信道组号的取值范围为十进制数1～32;2)层次号的取值范围为十进制数1～7;3)短地址长度为2个字节；5)路径1中继节点数、路径2中继节点数、路径3中继节点数分别代表路径1、路径2、路6)路径1中继列表、路径2中继列表、路径3中继列表中分别包含路径1、路径2、路径3值帧类型帧类型为网络层命令帧目标地址模式目标地址长度为6个字节1字节1字节服务接入点服务接入点服务接入点PDU,生成一个NPDU。网络层数据实体SAP(NLDE-SAP)支持在对等的应用程序实体之间传输应用协议数据单元表40NLDE-SAP原语章节NLDE-DATA.confirmNLDE-DATA.indicationNsduLength,Nsdu,NsduHandle,)表41指明了NLDE-DATA.request原语的参数。有效范围0x000000000000~目的地址0x000000000000~1:启用安全功能每当一个网络服务数据单元(NSDU)要被传输给一个对等的应用层实体时，本原语由一个本地应——如果Radius参数的值不为0,则半径域设置为Radius参数的值，如果Radius参数的值为0则如果NIB属性nwkSecurity)有效范围枚举型从安全服务或者MCPSDATA.NsduLength,)有效范围整型0x02或0x036字节地址0x000000000000～0xFF目的地址整型0x02或0x036字节地址0x000000000000～0xFF整型组成NSDU的字节序整型DATA.indication原语的一整型与实际执行相关TRUE或FALSE从本地MAC层实体收到一个正确寻址的数据帧时，本原语由NLDE生成，发给APS子层。网络管理实体SAP(NLME-SAP)为其上层和NLME之间传输管理命令提供接口。表44列出了NLME通过NLME-SAP接口支持的原语，以及包含这些原语详细信息的章节。表44NLME-SAP原语章节NLME-NETWORK-FORMATNLME-NETWORK-FORMATION.requNLME-NETWORK-FORMATION.confirmNLME-ED-SCAN.confirmNLME-GET.confirmNLME-SET.confirm7.3.2NLME-NETWORK-FORMATION.requestNodelist)表45指明了NLME-NETWORK-FORMATION.request原语的参数。表45NLME-NETWORK-FORMATION.request原语的参数有效范围指定工作信道组号本原语由中心节点的应用层生成，发给其NLME来请求发起一次组网。子节点NLME收到本原语时，NLME发出状态参数设置为INVALID_REQUEST的NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原语。中心节点NLME收到本原语时，开始发起一次组网，并将组网结果通过NLME-NETWORK-DL/T698.44—20FORMATION.confirm原语通知应用层实体。组网的过程见6.1.1.2小节。7.3.3NLME-NETWORK-FORMATION.confirm本原语报告请求组网的结果。本原语的语义如下：)表46指明了NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原语的参数。表46NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原语的参数名称类型有效范围枚举型组网的结果本原语由NLME生成，发给其上层，以响应一个NLME-NETWORK-FORMATION.request原语。本原语返回一个INVALID_REQUEST、BAD_CHANNEL,NO_NEIGHBOUR或其他状态值。这些值可以返回的条件如6.1.1.2所述。在接收本原语时，APS子层被告知其请求组网的结果。如果组网尝试成功，状态参数将设置为SUCCESS。否则，状态参数将指示错误。7.3.4NLME-ED-SCAN.request该原语允许设备应用层要求一个能量检测去评估本地的信道。本原语的语义如下：)表47指明了NLME-ED-SCAN原语的参数。表47NLME-ED-SCAN原语的参数有效范围指定工作信道组号扫描时间，信道组中的信道平均分配该时间设备应用层产生这个原语要求执行一个信道的能量扫描。接收到本原语之后，设备会暂时停止网络上的操作执行一次能量扫描。为了此次操作，NLME会发布MLME-SCAN.request原语到MAC层，它的ScanType参数设置为表示一个能量检测扫描，)有效范围枚举型SUCCESS,或者从MAC型，成员数为2每个成员的范围成员1代表信道1的能量扫描结果，NIBAttribute)表49指明了NLME-GET.request原语的参数。有效范围NIBAttribute,NIBAttributeLength,NIBAttributeValue)表50指明了NLME-GET.confir有效范围枚举型具体属性(见表54)NIBAttribute,NIBAttributeLength,NIBAttributeValue)有效范围表51(续)有效范围设置属性值的字节的长度可变的具体属性(见表54)NIBAttribute)类型有效范围枚举型INVALID_PARAMETER或整型本原语由NLME生成，发给应用层，以响应一个NLME-SET.request原语。本原语返回一个常量名值网络最大深度7表53(续)常量名值网络层最大载荷长度中心节点的路由表中针对每个子节点的最大路径数5中心节点的路由表中针对每个子节点的最小路径数23属性名范围1网络层帧序号的值0101网络层帧头开销1以分钟为单位的临时邻居表老化时间2以分钟为单位的游离节点等待组网超时时间1060x000000000000~出厂值2出厂值的1以小时为单位的已入网节点在未与本身相关)时进入游离态的时间中心节点可选择用超帧结构对其信道的时间划出范围。超帧是以信标帧的传输作为边界的。信标帧通常用来与已连接设备之间保持同步、网络的节点定位和测量，以及描述超帧结构，这个信标帧包含了超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息。在一个超帧的活动周期内时间被划分为N个等长的时隙，每个时隙的长度、超帧包含的时隙数等参数均由中心节点设定，并通过超帧开始时发出的信标帧广播到整个网络。超帧仅可能出现在广播形式的传输或对广播的单播回图49超帧结构图子节点同时维护中心节点发送信标的超帧(流入超帧)的计时，以及自己信标的超帧(流出超帧)的计时。两种帧的联系如图50所示。第一帧不带确认帧传输：第一帧第二帧第二帧ACK所有的设备都能够对指定的信道进行被动扫描，信道被分为33个信道组(见10.1.9条),每次扫描将至少包括一个信道组，对信道组的扫描包括对该信道组中所有信道的扫描。参数只能接收通过PHY数据服务得到的和正在执行的扫描操作有关的帧。扫描结果通过MLME-如果接收到的是MAC命令帧，则根据不同的命令种类作出相应操作，并将结果通过对应的MIME-SCAN.reques(AR=图52能量检测扫描8.1.3.5CSMA-CA算法d每个设备在每次尝试发送时都需要维护2个变量：NB和BE。NB是尝试当前帧发送过程中完整退避周期(第①步)后，请求物理层开始执行空闲信道评估(CCA)(第②③步NB=0NONONB=NB+1NB>失败成功④②③①图55时隙(Tb)的定义Tr:(0～31随机数)×5×[8×(1/空中波特率)];时隙2n标帧。构造信标帧时，信标寻址域的PanID号设置为0xFFFF,目标地址设置为广播地址即如果子节点接收到一个信标帧，它先从该信标帧中提取出源地址，从该信标帧的MAC信标的对应信息相同来判断自己是否已转发过本次信标，如果中心节点PanID和信标标识完全相信标轮次是否大于最大值(“aMaxRankCount”和“aMaxRoundCount”),如果均不大于上述两个——中心节点收到信标帧，且信标载荷中的中心节点PanID等于中心节点本身的PanID值当前邻居场强表进行整理，找出至少3条路径(前提是有多条路径),由MAC层构造MAC层网络维图57所示。如果有效帧是信标帧，该帧将在MAC层被处理，并将处理得到的信息通过MLME-BEACON-发送方上一层发送方上一层发送方MAC如果直接发送了一次的帧发送失败，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M收到确认帧，帧发送失败，发送设备将再次发送该数据帧。这个重传过程最多可以重复发送方上一层发送方MAC(确认请求子域为1)重发左有效比特位先传的顺序发送。每个域中的比特位从0(最左边，最低)编号，直到k—1(最右边，1字节2/6字节2/6字节帧控制域帧序号网络号PanID目标地址帧载荷域(1字节)帧头扩展MAC帧载荷图61通用MAC帧格式帧版本目标地帧序列号保留帧类型帧类型值保留(不定义)帧挂起子域指明了在当前数据帧后是否还有后续帧。帧挂起子域的长度为1比特。帧挂起子域目标地址模式值保留保留目标地址长度为2字节目标地址长度为6字节帧版本子域指明了本帧符合的标准版本。帧版本子域的长度为2比特。本部分目前的版本值为帧版本子域值版本1保留保留0xFFFF,否则PanID的值都应该取本网络的1266帧控制域帧序号网络号目标地址值帧类型子域30帧挂起子域4050网络号压缩子域617帧序列号压缩子域8190目标地址模式子域帧版本子域1字节1字节1字节1字节6字节随机延时保留时隙号网络规模中心节点中心节点地址再生信标时，如果自己的时隙大于信标传入节点的时隙，则将信标轮次值填写为传入信标载荷中信标轮次的值，如果竞争发送失败，并且往后退了1个信标轮次，那么该域的值加1继续竞d)时隙号j)中心节点PanID1字节帧控帧序号网络号PanID目标地址帧载荷(1字节)帧头扩展MAC帧载荷图65数据帧格式数据帧头域部分包括帧控制域、帧序号、网络号Pa数据帧载荷域包含的是MAC上层要求发送的一组字节。如果接收数据帧控制域中安全使能子域为“0”,则数据帧载荷域包含的字节序列就是要传递给MAC上层的数据；如果安全使能子域为“1”,则设备需根据所选择的安全套件对载荷域进行解密处理后得到期望的字节序列再传递给MAC上层。8.2.2.4MAC层确认帧8.2.2.4.1MAC层确认帧格式确认帧的格式如图66所示。2字节1字节2/6字节2/6字节帧控制域帧序号目标地址图66确认帧的格式确认帧的PanID为本网络的PanID,源地址和目标地址与它此前接收到的并将要确认的帧的源和8.2.2.5MAC层命令帧图67给出MAC层命令帧格式说明。1字节2字节2/6字节1字节帧控制域帧序号网络号目标地址MAC载荷图67MAC层命令帧格式MAC层命令帧在MAC层产生，可由中心节点下发，其他的节点根据路由信息转发。值帧类型子域30帧挂起子域4051网络号压缩子域617帧序列号压缩子域8190目标地址模式子域帧版本子域表62MAC命令命令名网络维护请求网络维护响应源于网络层。如果macCommandPayloadLength为非0,那么,包含在macCommandPayload中的一组字1字节2/6字节1字节1字节路径索引目标节点地址1)路径节点数n为当前路径所拥有的节点数，对应的路由域的长度为2n+1或者6n+1,下2)路径索引子域表示在中继列表中下一个中继节点的索引，路径索引子域的值为十六进制格式，取值范围为0x0～0x6,路径索引子域的值初始化为路径节点数n-2,转发前先减1;5)下行场强信息排列顺序为：第1跳到第n-1跳之间按顺序排列，其中数据从中心节点到6)各节点接收到网络维护请求命令帧时，须从路径域中寻找本1字节1字节1字节1字节1字节路径索引目标节点第n—1第n—11)路径节点数n为当前路径所拥有的节点数，对应的路由域的长度为2n+1或者6n+1,下6)上行场强信息排列顺序为：第1跳到第n-1跳之间按顺序排列，其中数据从末梢节点到最后一级中继节点之间的传输称为第1跳，数据从一级中继节点到中心节点之间的传输称为第n—1跳；7)各节点接收到维护响应命令帧时，须从路径域中寻找1字节2/6字节1字节1字节路径索引目标节点第n—1b)路径索引子域表示在中继列表中下一个中继节点的索引，路径索引子域的值为十六进制格e)下行场强信息排列顺序为：第1跳到第n-1跳之间按顺序排列，其中数据从中心节点到一级中继节点之间的传输称为第1跳，数据从最后一级中继节点到目标节点之间的传输称f)各节点接收到维护请求命令帧时，须从路径域中寻找本节点所在地址以及下一跳节点的地1字节1字节1字节1字节1字节路径索引目标节点源节点第n—1第n—1b)路径索引子域表示在中继列表中下一个中继节点的索引，路径索引子域的值为十六进制格DL/T698.44—2016f)上行场强信息排列顺序为：第1跳到第n-1跳之间按顺序排列，其中数据从末梢节点到最后一级中继节点之间传输称为第1跳，数据从一级中继节点到中心节点之间的传输称为第n-1跳；图72MAC层参考模型b)通过MLME-SAP提供MAC层管理服务，该服务维护一个存储表63MCPS-SAP原语章节MCPS-DATA.confirmMCPS-DATA.indication本原语请求传输一个MAC协议数据单元(MPDU)到另外一个设备。)表64指明了MCPS-DATA.request原语的参数。有效范围目标网络编号0x000000000000～0xFF~0xFFFFFFFFFFFF目的地址MSDU的字节数1:有安全功能1:带确认传输每当一个MAC服务数据单元(MSDU)要被传输给一个对等的MAC层实体时，本原语由一个本地MAC实体生成。如果参数SecurityLevel的值不是0x00,则表示传输的帧使用安全机制。本部分无安全处理，)名称类型有效范围整型与MSDU相联系的句柄整型与实际执行相关枚举型SUCCESS,TRANSACTION最后的MSDU传输对应的状态在接收本原语时，设备网络层获知其请求传输的结果。如果传输尝试成功9.2.4MCPS-DATA.indication)表66指明了MCPS-DATA.indication原语的参数。表66MCPS-DATA.indication原语的参数有效范围指明源地址类型：0x000000000000～0xFF目标网络编号0x000000000000～0xFF目的地址1:有安全功能当本地MAC层实体收到数据帧时，经过相应的消息过滤过程，MAC层实体会生成原语MCPS-9.3MAC层管理服务9.3.1MAC层管理实体原语MAC层管理实体SAP(MLME-SAP)为其上层和MLME之间传输管理命令提供接口。表67列出表67MLME-SAP原语功能章节MLME-BEACON-NOTIFY.indicationMLME-GET.confirmMLME-RESET.confirmMLME-SET.confirmMLME-SCAN.confirmMLME-NETWORK-FORMAT0049MLME-NETWORK-FORMATION-BECON.requMLME-NETWORK-FORMATION-BECON.confirm9.3.2MLME-BEACON-NOTIFY.indication原语MLME-BEACON-NOTIFY.indication将包含在MAC层接收的信标帧内的相关参数发送到邻(NetworkScale,)表68指明了MLME-BEACON-NOTIFY.indication原语的参数。有效范围发射随机延时时隙号网络规模中心节点PanID0x000000000000～0xFF中心节点地址)类型有效范围整型见表80和表85)表70指明了MLME-GET.confirm原表70MLME-GET.confirm原语的参数有效范围枚举型见表80和表85见表80和表85)名称类型有效范围布尔型如果该参数为TURE,则表示MAC层复位，所有MACPIB属性设为默认值。如果为FALSE,则表示MAC复位，但所有MACPIB属性保持原语MLME-RESET.requ产生前的值)表72指明了MLME-RESET.co有效范围枚举型复位操作的结果本原语由MLME生成，发给网络层，用以响应MLME-RESET.request原语。本原语返回一个网络层收到MLME-RESET.confirm原语就获知了请求复位MAC层的结果。该原语返回状态)表73指明了MLME-SET.request有效范围见表80和表85设置属性值的字节的长度可变的见表80和表85MLME发出状态为UNSUPPORTE了一个在给定属性的有效值之外的值，MLME发出状态为INVALID_PARAMETER的MLME-如果被请求的PIB属性成功写入，MLME发出状态为SUCCESS的MLME-SET.conf本原语报告尝试给一个PIB属性写入一个值的结果。)表74指明了MLME-SET.confirm原语的参数。表74MLME-SET.confirm原语的参数名称类型有效范围枚举型写PIB属性值请求的结果整型见表80和表85本原语由MLME生成，发给网络层，以响应一个MLME-SET.request原语。本原语返回一个SUCCESS状态，表示被请求的值写入到指定的PIB属性，或一个错误代码INVALID_PARAMETER或在接收本原语时，网络层被告知其请求写入一个PIB属性的结果。如果被请求的值写入到指定的PIB属性，状态参数将设置为SUCCESS,否则状态参数表示错误。本原语用于启动针对给定信道列表的扫描。设备可以通过信道扫描来检测信道上的能量，以评估)表75指明了MLME-SCAN.request原语的参数。有效范围指定工作信道组号表75(续)有效范围扫描时间，信道组中的信道平均分配该时间)表76指明了MLME-SCAN.confirm原语的参数。有效范围枚举型指定工作信道组号型，成员数为2成员1代表信道1的能量扫描结果，9.3.11MLME-NETWORK-FORMATION-BECON.requestMLME-NETWORK-FORMATION-BECON.requestNetworkScale,)有效范围网络规模中心节点PanID0x000000000000～0xFF中心节点地址MLME-NETWORK-FORMATION-BECON.confirm()有效范围枚举型表79MAC层常量常量名值帧转发最大层次数8表79(续)常量名值帧转发最大信标轮次数85MAC层在没有安全时附加在载荷数据之前的帧开销913能够在MAC帧载荷域传输的最大字节数以毫秒为单位的CSMA-CA算法使用的基本时间周期帧与确认帧间的最小间隔帧与帧之间的最小间隔(或监听到一个帧结束后到开始发送另一帧的最小间隔)属性名数范围整型2帧到达的最大毫秒数整型10整型1CSMA-CA算法在认为信道访问失败之前尝试的最大次数4整型1CSMA-CA算法中回退指数的最小值。如果这个值设置为0,则CSMA-CA算法的第一次尝试中冲突避让功能是被禁止的3整型1整型1整型不定整型1节点存储PAN描述符的个数1整型20x0000~设备运行的PAN的16比特的标识整型6~0xfffffffe节点MAC层长地址整型2节点MAC层短地址布尔1能接收机(留于下版节能功能使用)10物理层协议10.1物理层一般要求和定义10.1.1物理层主要内容物理层主要包括以下内容：——打开和关闭无线收发器；——对当前工作信道进行能量检测；——适用于免冲突载波侦听多址接入的空闲信道评估；——信道频率选择；——数据发送和接收。10.1.2物理层一般要求除非另有说明，下列条款中所有保留字段应当在发送的时候设置为零并在接收时被忽略。10.1.3工作频率范围系统的工作频率为：471MHz～486MHz。10.1.4调制方式调制是指把基带信号的变化规律，转变为射频载波信号的幅度、频域或相位等变化规律的过程。1。为了减小调制信号的带外频率分量，改善信号频率，基带信号采用高斯滤波(GFSK)的方式，高斯滤波器的BT值，取BT=0.5。表81GFSK符号编码“0”“1”10.1.5调制频率偏差调制信号的频率相对于载波频率的摆动幅度值，频率偏差值为(25±5)kHz。10.1.6信道带宽在10.1.5定义的频率偏差之下，信道带宽小于100kHz。10.1.7码流发送顺序码流发送的顺序定义为：低码位在前，高码位在后。调制器进行调制，GFSK调制器输出对应的调制信号。图73数据调制白化处理白化处理要求如下：a)白化区域：PHR-PSDU-FCS(见10.3节);b)白化编码：具体查看A.1.1;c)白化译码：白化译码是白化编码的逆运算，采用与白化编码相同的算法逻辑，具体见A.1.2。10.1.9信道分配通信信道定义在471MHz～486MHz频段。这些信道的中心频率的定义如下：共有33个信道组，每个信道组有两个信道。把信道组分成两类：0号信道组为一类，用于组网维护(组网信道组);1～32信道组为一类，用于抄表等应用(工作信道组)。特别地，网络维护请求帧及网络维护响应帧在组网信道组或工作信道组发送皆可。信道组具体划分见表82。信道1信道1012345678910.1.10信道切换时间信道切换时间定义了发射器及接收器在一个信道频率切换到另外一个信道频率的时间(包括一些10.1.11发射功率射频输出功率是指天线辐射的功率(e.r.p),不大于50mW(17dBm)。10.1.12带外杂散辐射用特征频率调制时在除载频和由于正常调制和切换瞬态引起的边带以及邻道以外离散频率上的辐射的功率限值，杂散辐射发射限值符合工信部无〔2005〕423号文发布的《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》的要求。10.2通用无线电规范10.2.1发射器占用周期传输数据时，发射器占用空中信道时间应≤500ms。10.2.2空中码元速率空中码元速率是指射频信号在空中传输的速率，空中码元速率=10kbps,误差≤0.05%。10.2.3接收机灵敏度接收机能够可靠解调的最小信号强度，在使得接收器的接收误码率≤1%时，可接收的最小信号强度应低于—106dBm。10.2.4接收器抗干扰抑制接收器对于邻近信道干扰的抑制值不小于24dB。所述邻近信道是指按10.1.9的规定，其信道号与接收器当前工作的信道的信道号相邻的信道。RSSI测量值用一个字节表示，表示出RF信号场强，表达范围：-120dBm～-40dBm(信号源直接输入时),测量范围：-110dBm～-50dBm(信号源直接输入时),误差容限±3dB。RSSIRSSI值为96;2字节1字节1字节1字节1字节2字节帧分隔符域帧长域信道索引帧头校验码帧校验序列域信道索引=信道组号×2+信道号帧标准识别号为1字节长度，范围为1～99的BCD码，见表83。当前规范标准识别号保留帧头校验码占1字节长度，为物理层数据包PHR前面三个字节(帧长、信道号、标准识别号)异例如：帧长为0x40,信道号为0x03,标准识别号为0x01;帧头校验码=(0x40^0x03)^0x01=0x43^0x01=0x42。FCS域的长度是16比特，它包含了一个16比特CRC-ITU的序列。FCS服务接入点图75PHY参考模型常量名值收发切换时间属性名范围正常发送和接收时的当前射频工作信道编号1正常发送和接收时的当前射频工作信道组号1见表82111DL/T698.44—201688442200336655这种9-bit伪随机数发生器，可以用多项式X⁹+x⁵+x⁰描述。在时钟信号的推动下，这种9-bit伪随机数发生器将按基本随机的次序生成1～511之间的全部数据。在一个数据包开始被白化之/11111111/11100001/00011101/1001101PN9:/11111111/11100001/00011101/1001白化后：/11110101/11100001/00011100/10011000/…收到的内容：/11110101/11100001/00011100/10011000/…PN9:/11111111/11100001/00011101/10011010/…还原数据：/00001010/00000000/00000001/00000010/…unsignedshortWhiting_Data(unsignedchar*data,unsignedsh//数据串白化处理voidWhiting_Buff(unsi(规范性附录)B.1校验算法B.1.1CRC算法定义CRC的全称为CyclicRedundancyCheck,中文名称为循环冗余校验。它是一类重要的线性分组利用CRC进行检错的过程可简单描述为：在发送端根据要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的r位监督码(CRC码),附在原始信息后边，构成一个新的二进制码序列数共k+r位，然后发送出去。在接收设备，根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验，以确定传送中是最常用的CRC校验码是16比特(2字节)的。我们在这里选定使用CRC-ITU,其多项式为：CRC算法既可以用硬件实现，也可以软件实现。用硬件实现的移位反馈寄存器的逻辑图如图B.1所示。编码、解码前将各寄存器初始化为“1”,信息位随着时钟移入。当信息位全部输入后，从寄存器组输出CRC结果。a)寄存器组初始化为全“1”(0xFFFF);b)寄存器组与数据字节进行异或运算；c)检查最低位，如果最低位为1,把寄存器组向低位移一位并与多项式(0x8408)相异或，如果最低位为0,只把寄存器组向低位移一位，不进行异或运算；d)重复步骤c)8次；e)数据指针加1,如果数据没有全部处理完，则重复步骤b)