Q/GDW 12021-2019 输变电设备物联网节点设备无线组网协议.pdf

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  • 5.4.2通信地址(CID)

    节点设备和传感器的通信地址,在节点覆盖范围内编号唯一。主设备的通信地址以下简称为主 设备的通信地址以下简称为从地址。通信地址采用2字节编号,具体划分见表1。

    工业标准Q/GDW120212019

    CSS物理层顿结构参见附录A,物理层头(PHR)、物理层头校验、以及物理层负载校验字段为必 选;IEEE802.15.4物理层帧结构参见附录B,不需要物理层头校验字段和物理层负载校验字段,物理层 头为必选。

    6.3.12.4GHz的 CSS物理层参数

    Q/GDW12021—2019

    6.3.2470MHz的CSS物理层参数

    Q/GDW120212019

    6.3.3IEEE802.15.4物理层参数

    Q/GDW120212019

    表10MAC类型的定义

    7. 2. 2. 2 负载长度

    MAC负载部分的字节数!

    用于承载相关控制、数据内容。

    对MAC顺头和MAC负载的CRC校验,采用的CRC16算法见附录C。

    Q/GDW120212019

    表14BCH的消息内容定义

    7.3.3下行控制信道(DCCH)

    3. 3. 1DCCH 的结构

    下行控制信道主要用于上行数据的应答、上行时隙资源的调度、非连续接收(DRX)休眠指令下 发以及随机接入应答等。同一子类型的消息,必须落在同一个DCCH信道内;不同子类型的信息,可以 在同一个或者不同的DCCH信道内。下行控制信道MAC负载的具体定义见表15。

    表15下行控制信道的MAC负载定义

    7.3.3.2DCCH的消息类型

    消息类型定义见表16。

    Q/GDW12021—2019表16(续)注1:消息类型(b7b6b5),前三比特位用于表示调度或者响应数据的类型。注2:消息类型(b4b3b2b1b0)用于表示后续调度从设备的个数,最大支持31个从设备;当用于ACK响应时,表示占用的字节数,最大支持上行时隙数量为8*32=256个。注3:0b表示二进制数字。注4:当整帧不存在上行USCH调度时,可发送该消息类型,设备个数为0且无调度表7.3.3.3USCH调度表USCH调度见表17。表17USCH调度表序号字节0字节1字节2字节31从地址1起始时隙1结束时隙12从地址2起始时隙2结束时隙23从地址3起始时隙3结束时隙34注:默认的USCH调度是对下一个帧的USCH调度,即采用(N+1)的调度方式。7.3.3.4DRX调度表DRX调度见表18。表18DRX调度表序号字节0字节1字节2字节3字节4字节51从地址1DRX顿数12从地址2DRX数23从地址3DRX顿数34...注1:DRX数,表示从本顿开始计算,多少顿后自唤醒注2:DRX调度的从设备须被主设备调度USCH,从设备可以在该USCH中进行DRX的应答反馈。7.3.3.5注册成功应答表注册成功应答见表19。表19注册成功应答序号字节0字节1字节2字节31设备标识1(高位)设备标识1(中位)2设备标识1(低位)分配的通信地址13设备标识2(高位)设备标识2(中位)4设备标识2(低位)分配的通信地址2514

    7.3.3.6上行接收应答表

    上行接收应答见表20。

    Q/GDW120212019

    7.3.4多播信道(MCH)

    合多个传感器的组播下发指令或数据,MAC负载

    表21多播信道的MAC负载定义

    7.3.5下行共享信道(DSCH

    7.3.5.1负载定义

    置于下行帧内,下行共享信道的MAC负载定义见表22

    表22下行共享信道的MAC负载定义

    .3.5.2数据内容定义

    数据内容定义见表23。

    7.3.5.3信息类型定义

    下行共享信道DSCH的信息类型定义见表24

    c)Priority定义:通信数据(PDU)的优先级,0表示低,1表示高。 d)PSEQ定义:PDU的序号。 e)SIZE定义:包数据的长度(字节数)。 f)包数据DATA定义:组包或分片后的PDU数据内容。

    Q/GDW120212019

    表27带组包分片的PDU格式定义

    7.3.6上行随机竞争信道(URCH)

    7.3.6.1MAC负载内容

    本帧内未调度的时隙,可用于多个从设备来竞争发送,上行随机竞争信道MAC负载内容定义见表 28

    行随机竞争信道的MAC

    .3.6.2信息类型定义

    信息类型定义见表29

    7.3. 6. 3上行资源请求

    数据内容定义见表30。

    .3.6.4随机接入请求

    Q/GDW12021—2019随机接入的数据内容定义见表31。表31随机接入的数据内容定义从设备标识设备类型资源请求业务上报周期6字节1字节1字节3字节注1:资源请求,表示待上传数据上传需要的时隙数;若值为0xFF,!则剩余数据上传需要超过1帧。注2:业务上报周期,单位秒,支持的周期范围是1秒~194天;当取值为0时,表示传感器自身无业务上报周期的参数。注3:设备类型,*0x00"表示微功率传感器,“0x01’表示汇聚节点,*0x02*表示低功耗传感器,7.3.6.5突发短数据随机接入的数据内容定义见表32。表32突发短数据定义从地址数据2字节变长注:突发短数据应在一个时隙内传输完7.3.7上行共享信道(USCH)7.3.7.1MAC负载内容上行共享信道的MAC负载内容见表33。表33上行共享信道的MAC负载内容信息通信指令资源请求通信数据主地址从地址格式(可选)(可选)(可选)2字节2字节1字节变长1字节变长注:资源请求表示待上传数据上传需要的时隙数;若值为0xFF,则待上传数据上传需要超过1帧。7.3.7.2信息格式定义信息格式字段见表34。表34信息格式字段位定义取值含义b7~b3通信指令长度0~310表示没有指令,指令最大长度31字节0b1有组包分片b2通信数据组包分片指示0bo无组包分片0b1存在请求b1资源请求标识位Obo无请求 bo保留18

    .3.7.3上行通信指令

    Q/GDW120212019

    上行通信指令定义见表35。ACK反馈的指令内容见表36,通信参数上报的指令内容见表37

    表35上行通信指令定义

    表36ACK反馈的指令内容定义

    表37通信参数上报的指令内容定义

    .3.7.4上行通信数据

    Q/GDW12021—2019表38带组包分片的PDU格式定义组包分片头包数据FLAGSSEQPriorityPSEQSIZEDATA2比特6比特1比特7比特8比特变长7. 4媒体接入控制层(MAC)过程7.4.1节点广播过程广播是周期性,定时的,由主设备(节点)向从设备(节点或传感器)发送广播信息。利用BCH信道进行传输,广播的周期是多个顿一次,处于DL帧的起始位置。从设备可以通过广播信道,获取与主设备的时间同步。节点广播过程如图7所示。主设备从设备BCH广播周期BCH图7节点广播过程7.4.2随机接入过程随机接入过程如图8所示,具体过程如下:a)从设备接收主设备的DCCH,解析上行调度信息;b)从设备选择剩余的时隙,随机退避选择后,发送URCH进行随机接入;c)如果主设备成功接收到URCH,那么尝试进行从设备注册;d)如果主设备成功注册从设备,那么在后续DCCH内发布该从设备的通信地址e)主设备通过DCCH调度从设备的上行信道或者DRX休眠。20

    Q/GDW12021—2019主设备从设备BCH读取上行时隙配置,得知DCCH可用于随机竞争的时隙URCH基于随机退避算法,选择随机竞争时隙,用于随机接入请求DOCH通信地址分配结果USCH注册确认应答DCCH资源调度或DRX调度结果图8随机接入过程7.4.3预分配注册过程主设备具备从设备的设备标识和通信地址的映射关系,并已经在接入节点完成注册。未接入网络从设备可以采用预分配注册。预分配注册只用于起始组网过程中,当从设备完成接入后,即不用再发送。预分配注册过程如图9所示。主设备从设备发送预分配结果DCCH读取对应的通信地址存储通信地址USCH根据主设备指定时隙位置,发送注册确认图9预分配注册过程21

    Q/GDW12021—20197.4.4上行共享控制信道(USCH)的调度通信过程主设备本地维护对从设备的上行调度表。调度表主要根据从设备的上传周期、上传数据长度等进行配置,也可以通过随机信道请求增加临时的调度通信。USCH的通信过程如图10所示。主设备从设备DCCH读取上行时隙配置,获取USCH的时隙位置USCH根据主设备指定时隙位置,发送DCCHUSCH的确认应答图10USCH的通信过程7.4.5DRX调度通信过程DRX过程如图11所示,具体过程如下:a)从设备接收主设备发送的DRX休眠指令,并开始唤醒时间计时;从设备根据本地工作状态,决定是否休眠;c)若要休眠,那么等本次数据收发处理完毕后,自动进入休眠状态;d)当唤醒计时结束后,从设备自动唤醒,并进入对主设备的接收状态。22

    Q/GDW12021—2019主设备从设备DCCH(带DRX信息)获取DRX指令USCHDRX确认/否认数据传输完毕,开始休眠唤醒时间开始接收主设备图11DRX过程7.4.6下行共享控制信道(DSCH)的通信过程主设备本地维护对从设备的下行调度表。DSCH通信过程见图12。主设备从设备DCCH读取上行时隙配置DSCH读取下行数据或指令USCH根据下行数据类型,是否反馈图12DSCH的通信过程7.4.7组包分片过程组包分片功能只用于下行共享信道或者上行共享信道,具体过程如下:a)数据包队列根据调度资源的大小,进行数据组包分片,其长度需小于等于可用的资源。b)分片传输数据的帧格式,参见下行共享信道和上行共享信道的顿格式。所有组包分片的数据包,有应答确认(本步骤为可选项)。d)当存在丢包时,可以重传,或者多次重传失败后可整包丢弃(本步骤为可选项)。e)当收到所有数据包后,复原网络层数据(SDU)。23

    Q/GDW12021—2019

    Q/GDW12021—2019

    网络层定义了端到端的数据传输格式,拓扑建立过程,以及路由过程。

    2.1通用网络层顿结构

    网络层顿承载在DSCH和USCH信道上, 对应为通信数据字段。网络层帧结构见表39

    8.2.2网络层顿类型

    网络顿类型定义见表40,典型配置见表41

    表40网络顿类型定义

    注1:全网广播在网络层,只广播到汇聚节点,无需给传感终端广播。 注2:端口号,用于区分下行数据的来源,比如默认的数据端口、不同的业务虚拟端口、管理后台端口等。 注3:传感器与节点间通信宜只采用MAC层报文而不采用网络层报文。

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    8.3.2拓扑路由指令

    8.3.2.1节点下属拓扑变化上报

    指令内容见表44,指示定义见表45

    表45下属拓扑变化上报的指示定义

    8.3.2.2节点下属节点路由表下发

    指令内容定义见表46,指示定义见表47

    Q/GDW120212019

    表47节点下属节点路由表的指示定义

    8.3.2.3节点下属传感器路由表下发

    指令内容定义见表48,指示定义见表49

    表49节点下属传感器路由表的指示定义

    8.3.3 设备注册指令

    8.3.3.1下属设备注册请求

    指令内容定义见表50,指示定义见表51

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    表51下属设备注册请求的指示定义

    8.3.3.2下属设备注册应答

    指令内容定义见表52,设备注册应答的指示定义见表53。

    表53设备注册应答的指示定义

    8.3.4节点通道状态

    矿产标准8.3.4.1节点通道状态查询

    指令内容:查询序列(1字节,保留)。

    8.3.4.2节点通道状态上报

    指令内容定义见表54,通道类型的定义见表55.

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    表55通道类型的定义

    船舶标准8.3.4.3节点通道工作配置下发

    ....
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