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工業無線網絡WIA規范 第1部分：用于過程自動化的WIA系統結構與通信規范 現行

Industrial wireless networks WIA specification—Part 1:WIA System architecture and communication specification for process automation(WIA-PA)

標準號：GB/T 26790.1-2011

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基本信息

標準號：GB/T 26790.1-2011
發布時間：2011-07-29
實施時間：2011-12-01
首發日期：2011-07-29
出版單位：中國標準出版社查看詳情>
起草人：于海斌、曾鵬、梁煒、褚健、歐陽勁松、王沁、徐皚冬、王平、劉丹、馮冬芹等
出版機構：中國標準出版社
標準分類： 工業自動化與控制裝置綜合
ICS分類：工業自動化系統
提出單位：中國機械工業聯合會
起草單位：中國科學院沈陽自動化研究所、浙江大學、機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所、北京科技大學、重慶郵電大學、沈陽中科博微自動化技術有限公司
歸口單位：全國工業過程測量和控制標準化技術委員會(SAC/TC 124)
發布部門：中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局 中國國家標準化管理委員會
主管部門：全國工業過程測量和控制標準化技術委員會(SAC/TC 124)

標準簡介

本部分規定了基于IEEESTD802.15.4—2006 的WIA-PA(WirelessNetworksforIndustrial Automation—ProcessAutomation)系統結構與通信規范。本部分適用于工業過程測量、監視與控制的無線網絡系統。

標準摘要

GB/T26790《工業無線網絡WIA 規范》分為以下7個部分:
———第1部分:用于過程自動化的WIA 系統結構與通信規范;
———第2部分:用于工廠自動化的WIA 系統結構與通信規范;
———第3部分:WIA 安全規范;
———第4部分:WIA 互操作規范;
———第5部分:WIA 測試與評估規范;
———第6部分:WIA 產品標準通用條件;
———第7部分:WIA 行業規范。
本部分為GB/T26790的第1部分。
本部分按照GB/T1.1—2009給出的規則起草。
請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別這些專利的責任。
本部分由中國機械工業聯合會提出。
本部分由全國工業過程測量和控制標準化技術委員會(SAC/TC124)歸口。
本部分主要起草單位:中國科學院沈陽自動化研究所、浙江大學、機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所、北京科技大學、重慶郵電大學、沈陽中科博微自動化技術有限公司。
本部分參加起草單位:上海工業自動化儀表研究所、東北大學、西南大學、大連理工大學。
本部分主要起草人:于海斌、曾鵬、梁煒、褚健、歐陽勁松、王沁、徐皚冬、王平、劉丹、馮冬芹。
本部分參加起草人:彭瑜、張曉彤、王宏、王興偉、劉楓、張曉玲、梅恪、王忠鋒、尚志軍、萬亞東、劉全利、肖金超、魏旻、謝素芬、楊頌華。

標準目錄

前言 Ⅺ
1 范圍 1
2 規范性引用文件 1
3 術語、定義和縮略語 1
3.1 術語和定義 1
3.2 縮略語 5
4 數據類型定義 7
4.1 布爾類型 7
4.2 無符號整型 7
4.3 八位字符串類型 7
4.4 浮點類型 7
5 概述 7
5.1 設備類型 7
5.2 拓撲結構 8
5.3 協議棧結構 9
5.4 數據流 10
5.5 互連 10
6 系統管理 11
6.1 概述 11
6.2 系統管理架構 13
6.3 設備加入過程 14
6.4 虛擬通信關系 17
6.5 路由配置與通信資源分配 18
6.6 聚合和解聚 21
6.7 網絡性能監視 28
6.8 設備離開過程 29
6.9 管理信息庫及其服務 32
7 物理層 44
8 數據鏈路層 44
8.1 概述 44
8.2 協議棧結構 44
8.3 MAC層概述和功能擴展 45
8.4 DLSL功能描述 47
8.5 數據鏈路子層數據服務 53
8.6 數據鏈路子層管理服務 57
8.7 數據鏈路層幀格式 64
Ⅰ
GB/T26790.1-2011
9 網絡層 65
9.1 概述 65
9.2 協議棧結構 65
9.3 功能描述 66
9.4 網絡層數據服務 68
9.5 網絡層管理服務 70
9.6 網絡層包格式 117
10 應用層 128
10.1 概述 128
10.2 用戶應用進程 129
10.3 應用子層 132
10.4 應用子層包格式 137
11 安全 140
11.1 概述 140
11.2 安全管理架構 141
11.3 安全通信協議棧體系 142
11.4 密鑰管理 144
11.5 安全入網過程 146
11.6 安全傳輸 151
附錄A (資料性附錄) WIA-PA 網絡的安全策略 153
A.1 WIA-PA 網絡的風險分析 153
A.2 WIA-PA 安全原則 153
A.3 WIA-PA 安全目標 153
A.4 WIA-PA 安全系統分層分級 153
A.5 WIA-PA 安全數據包的安全分級 154
附錄B(資料性附錄) WIA-PA 規定的格式描述 155
B.1 時序圖 155
B.2 包格式和幀格式 155
附錄C (資料性附錄) 應用層用戶應用對象實例 157
C.1 概述 157
C.2 模擬量輸入對象 157
參考文獻 159
圖1 WIA-PA 網絡星型和網狀結合的兩層拓撲結構 8
圖2 WIA-PA 網絡星型拓撲結構 8
圖3 OSI基本參考模型與WIA-PA 網絡協議層映射關系 9
圖4 基本的數據流圖 10
圖5 WIA-PA 網關的框架 11
圖6 系統管理中的DMAP 12
圖7 分布式系統管理架構 13
圖8 路由設備通過網關設備加入網絡過程 14
圖9 路由設備通過在網路由設備加入網絡過程 15
圖10 現場設備加入網關設備的過程 16
圖11 現場設備加入路由設備的過程 16
圖12 設備長地址 16
圖13 路由設備短地址 17
圖14 現場設備短地址 17
圖15 通信資源分配示例 19
圖16 路由設備的通信資源分配過程 20
圖17 現場設備加入路由設備的通信資源分配過程 21
圖18 現場設備DAGO 聚合數據格式 23
圖19 路由設備PAGO 聚合數據格式 23
圖20 包聚合和解聚例子 25
圖21 路徑失敗報告過程 28
圖22 現場設備狀態報告過程 28
圖23 路由設備狀態報告過程 29
圖24 信道狀況報告過程 29
圖25 路由設備主動離開網絡過程 30
圖26 路由設備被動離開網絡過程 30
圖27 現場設備主動離開網關設備的過程 31
圖28 現場設備主動離開路由設備的過程 31
圖29 現場設備被動離開網關設備過程 32
圖30 現場設備被動離開路由設備過程 32
圖31 WIA-PA 數據鏈路層棧結構 45
圖32 信標幀載荷內容 46
圖33 MAC層Keep-alive命令幀格式 47
圖34 MAC時間同步命令幀格式 47
圖35 數據鏈路子層參考模型 47
圖36 WIA-PA 超幀結構示例 48
圖37 R1,R2和R3超幀結構 50
圖38 長周期數據的處理實例示例 50
圖39 DLSL狀態機 52
圖40 數據服務時序圖 56
圖41 網絡發現時序圖 59
圖42 數據鏈路層通用幀格式 64
圖43 數據鏈路層幀控制格式 64
圖44 數據鏈路層數據幀格式 64
圖45 數據鏈路層命令幀通用格式 65
圖46 網絡層在協議棧中的位置 65
圖47 網絡層參考模型 65
圖48 網絡層狀態機 68
圖49 網絡層數據服務時序圖 70
圖50 現場設備加入路由設備時序圖(現場設備---路由設備端) 73
圖51 現場設備加入路由設備時序圖(路由設備---網關設備端) 73
圖52 路由設備一跳加入時序圖 74
圖53 路由設備多跳加入時序圖(待加入路由設備---在網路由設備端) 74
圖54 路由設備多跳加入時序圖(網路由設備---網關設備端) 75
圖55 現場設備主動離開路由設備時序圖(現場設備---路由設備端) 77
圖56 現場設備主動離開路由設備時序圖(路由設備---網關設備端) 77
圖57 現場設備被動離開路由設備時序圖(路由設備---現場設備端) 78
圖58 現場設備被動離開路由設備時序圖(路由設備---網關設備端) 78
圖59 路由設備主動離開時序圖(路由設備---網關設備端) 79
圖60 路由設備主動離開時序圖(路由設備---現場設備端) 79
圖61 路由設備被動離開時序圖(網關設備---路由設備端) 80
圖62 路由設備被動離開時序圖(路由設備---現場設備端) 80
圖63 匯報簇成員時序圖 82
圖64 匯報鄰居信息時序圖 84
圖65 路由增加時序圖 85
圖66 路由更新時序圖 87
圖67 刪除路由原語時序圖 89
圖68 網絡管理者增加路由設備鏈路的時序圖 92
圖69 路由設備增加現場設備鏈路的時序圖 92
圖70 網關設備更新路由設備鏈路的時序圖 94
圖71 路由設備更新現場設備鏈路的時序圖 94
圖72 網關設備釋放路由設備鏈路的時序圖 96
圖73 路由設備釋放現場設備鏈路的時序圖 97
圖74 網關設備增加路由設備超幀配置的時序圖 99
圖75 路由設備增加現場設備的超幀配置的時序圖 99
圖76 網關設備更新路由設備超幀配置時序圖 101
圖77 路由設備更新現場設備超幀配置時序圖 101
圖78 網關設備釋放路由設備超幀配置的時序圖 103
圖79 路由設備釋放現場設備超幀配置的時序圖 104
圖80 現場設備向路由設備報告設備狀態的時序圖 107
圖81 路由設備向網關設備報告設備狀態的時序圖 107
圖82 現場設備向路由設備報告信道狀態的時序圖 109
圖83 路由設備向網關設備報告信道狀態的時序圖 109
圖84 路徑失敗報告時序圖 111
圖85 網絡屬性獲取時序圖 114
圖86 網絡屬性獲取時序圖 117
圖87 網絡層通用包格式 118
圖88 網絡層數據包格式 119
圖89 網絡層聚合包格式 119
圖90 網絡層命令包格式 119
圖91 網絡層加入請求命令包格式 121
圖92 網絡層加入響應命令包格式 121
圖93 網絡層離開請求命令包格式 121
圖94 網絡層離開響應命令包格式 121
圖95 網絡層匯報簇成員請求命令包格式 122
圖96 網絡層匯報簇成員響應命令包格式 122
圖97 網絡層匯報鄰居信息請求命令包格式 122
圖98 網絡層路由增加請求命令包格式 122
圖99 網絡層路由增加響應命令包格式 122
圖100 網絡層路由更新請求命令包格式 123
圖101 網絡層路由更新響應命令包格式 123
圖102 網絡層路由刪除請求命令包格式 123
圖103 網絡層路由刪除響應命令包格式 123
圖104 網絡層鏈路增加請求命令包格式 123
圖105 網絡層鏈路增加響應命令包格式 124
圖106 網絡層鏈路更新請求命令包格式 124
圖107 網絡層鏈路更新響應命令包格式 124
圖108 網絡層鏈路釋放請求命令包格式 124
圖109 網絡層鏈路釋放響應命令包格式 124
圖110 網絡層超幀增加請求命令包格式 125
圖111 網絡層超幀增加響應命令包格式 125
圖112 網絡層超幀更新請求命令包格式 125
圖113 網絡層超幀更新響應命令包格式 125
圖114 網絡層超幀釋放請求命令包格式 125
圖115 網絡層超幀釋放響應命令包格式 126
圖116 網絡層設備狀態報告請求命令包格式 126
圖117 網絡層設備狀態信息格式 126
圖118 網絡層信道狀況報告請求命令包格式 126
圖119 網絡層信道質量信息格式 126
圖120 網絡層路徑失敗匯報請求命令包格式 126
圖121 網絡層屬性獲取請求命令包格式 127
圖122 網絡層屬性獲取響應命令包格式 127
圖123 網絡層屬性配置請求命令包格式 127
圖124 網絡層屬性配置響應命令包格式 127
圖125 應用層結構 128
圖126 用戶應用進程實現方式 129
圖127 Client-Server通信過程 135
圖128 Publisher/Subscriber通信過程(不啟用聚合功能) 136
圖129 Publisher/Subscriber通信過程(啟用聚合功能) 136
圖130 ReportSource/Sink通信過程 137
圖131 應用子層通用包格式 137
圖132 包控制字段格式 138
圖133 應用子層數據包格式 139
圖134 確認包格式 140
圖135 WIA-PA 網絡安全體系示意圖 141
圖136 安全通信協議棧示意圖 142
圖137 MAC層PDU 結構 142
圖138 DLPDU 幀格式 143
圖139 DLSL層安全頭的結構 143
圖140 應用層安全包格式 144
圖141 密鑰生存周期序列圖 145
圖142 WA-PA 設備安全入網過程 146
圖143 現場設備安全加入路由設備時序圖(現場設備---路由設備端) 149
圖144 現場設備安全加入路由設備時序圖(路由設備---網關設備端) 149
圖145 路由設備一跳加入時序圖 150
圖146 路由設備多跳加入時序圖(待加入路由設備---在網路由設備端) 150
圖147 路由設備多跳加入時序圖(網路由設備---網關設備端) 151
圖B.1 時序圖 155
表1 VCR所需的協議支持 18
表2 聚合功能及對應VCR列表 22
表3 數據聚合對象的類級屬性 26
表4 數據聚合對象實例的實例級屬性 26
表5 MEM_ STRUCT結構體 27
表6 包聚合對象的類級屬性 27
表7 包聚合對象的實例級屬性 27
表8 解聚對象的類級屬性 27
表9 解聚對象的實例級屬性 28
表10 非結構化屬性 33
表11 結構化屬性 35
表12 NLRoute_Tbl結構體定義 36
表13 Superframe_Struct結構體定義 36
表14 Link_Struct結構體定義 36
表15 Neighbor_Struct結構體定義 37
表16 ChanCon_Struct結構體定義 38
表17 Device_Struct結構體定義 38
表18 VCR_Struct結構體定義 40
表19 DevConRep_Struct結構體定義 40
表20 Key_Struct結構體定義 41
表21 ObjList_Struct結構體定義 41
表22 DMAP-MIB-GET.request原語的參數 42
表23 DMAP-MIB-GET.confirm 原語的參數 42
表24 DMAP-MIB-SET.request原語的參數 43
表25 DMAP-MIB-SET.confirm 原語的參數 44
表26 MAC層擴展命令幀 45
表27 MLME-TIME-SYN.request原語參數 46
表28 跳頻機制 49
表29 DLSL狀態轉移表 52
表30 DLDE-DATA.request原語參數 54
表31 DLDE-DATA.confirm 原語參數 54
表32 命令執行結果列表 55
表33 DLDE-DATA.indication原語參數 55
表34 DLME-DISCOVERY.request原語參數 57
表35 DLME-DISCOVERY.confirm 原語參數 58
表36 NetDes_Struct結構體的元素表 58
表37 DLME-JOIN.request原語參數 59
表38 DLME-JOIN.indication原語參數 60
表39 DLME-JOIN.response原語參數 60
表40 DLME-JOIN.confirm 原語參數 61
表41 DLME-LEAVE.request原語參數 61
表42 DLME-LEAVE.confirm 原語參數 62
表43 DLME-CHANNEL-CONDITION.indication原語參數 63
表44 DLME-NEIGHBOR-INFO.indication原語參數 63
表45 DLME-TIME-SYN.request原語參數 63
表46 數據鏈路層命令幀格式 65
表47 路由表示例 67
表48 網絡層狀態定義 67
表49 網絡層狀態轉移表 68
表50 NLDE-DATA.request原語參數 69
表51 NLDE-DATA.confirm 原語參數 69
表52 NLDE-DATA.indication原語參數 70
表53 NLME-JOIN.request原語參數 71
表54 NLME-JOIN.indication原語參數 71
表55 NLME-JOIN.response原語參數 72
表56 NLME-JOIN.confirm 原語參數 72
表57 NLME-LEAVE.request原語參數 75
表58 NLME-LEAVE.indication原語參數 76
表59 NLME-LEAVE.response原語參數 76
表60 NLME-LEAVE.confirm 原語參數 76
表61 NLME-RPT-CLRMEM.request原語參數 81
表62 NLME-RPT-CLRMEM.confirm 原語參數 81
表63 NLME-RPT-CLRMEM.response原語參數 82
表64 NLME-NEIBOR-INFO.request原語參數 83
表65 NLME-NEIBOR-INFO.indication原語參數 83
表66 NLME-NEIBOR-INFO.confirm 原語參數 83
表67 NLME-ADD_ROUTE.request原語參數 84
表68 NLME-ADD_ROUTE.confirm 原語參數 85
表69 NLME-UPDATE_ROUTE.request原語參數 86
表70 NLME-UPDATE_ROUTE.confirm 原語參數 86
表71 NLME-UPDATE_ROUTE.request原語參數 88
表72 NLME-DELETE_ROUTE.confirm 原語參數 88
表73 NLME-ADD-LINK.request原語參數 90
表74 NLME-ADD-LINK.confirm 原語參數 91
表75 NLME-UPDATE-LINK.request原語參數 93
表76 DLME-UPDATA-LINK.confirm 原語參數 93
表77 NLME-RELEASE-LINK.request原語參數 95
表78 NLME-RELEASE-LINK.confirm 原語參數 95
表79 NLME-ADD-SFR.request原語參數 97
表80 NLME-ADD-SFR.confirm 原語參數 98
表81 NLME-UPDATA-SFR.request原語參數 100
表82 NLME-UPDATE-SFR.confirm 原語參數 100
表83 NLME-RELEASE-SFR.request原語參數 102
表84 NLME-RELEASE-SFR.confirm 原語參數 102
表85 NLME_AGG.indication原語參數 104
表86 NLME-AGO-SEND.request原語參數 105
表87 NLME-DAG.indication原語參數 105
表88 NLME-DEVICE-STATUS.request原語參數 106
表89 NLME-DEVICE-STATUS.indication原語參數 106
表90 NLME-DEVICE-STATUS.confirm 原語參數 106
表91 NLME-CHANNEL-CONDITION.request原語參數 108
表92 NLME-CHANNEL-CONDITION.indication原語參數 108
表93 NLME-CHANNEL-CONDITION.confirm 原語參數 108
表94 NLME-PATH_FAILURE.request原語參數 110
表95 NLME-PATH_FAILURE.indication原語參數 110
表96 NLME-PATH_FAILURE.confirm 原語參數 110
表97 NLME-INFO_GET.request原語參數 111
表98 NLME-INFO_GET.indication原語參數 112
表99 NLME-INFO_GET.response原語參數 112
表100 NLME-INFO_GET.confirm 原語參數 113
表101 NLME-INFO_SET.request原語參數 114
表102 NLME-INFO_SET.indication原語參數 115
表103 NLME-INFO_SET.response原語參數 116
表104 NLME-INFO_SET.confirm 原語參數 117
表105 包控制字段 118
表106 網絡層命令包類型 119
表107 命令包返回執行結果列表 120
表108 離開原因子域的有效值 121
表109 用戶應用對象所支持的方法 130
表110 READ請求數據格式 130
表111 READ響應數據格式 131
表112 WRITE請求數據格式 131
表113 WRITE響應數據格式 131
表114 PUBLISH 數據格式 131
表115 REPORT數據格式 131
表116 REPORTACK數據格式 132
表117 ASLDE-DATA.request原語參數 133
表118 ASLDE-DATA.confirm 原語參數 133
表119 ASLDE-DATA.indication原語參數 134
表120 ASLDE-AGG.request原語參數 134
表121 ASLDE-DAG.indication原語參數 135
表122 包類型子字段取值 138
表123 傳輸模式子字段取值 138
表124 DLSL層安全頭安全控制字段 143
表125 DLSL層安全頭安全信息控制字段 143
表126 應用層安全控制字段格式 144
表127 DLME-SEC.request原語參數 147
表128 DLME-SEC.indication原語參數 147
表129 DLME-SEC.response原語參數 147
表130 DLME-SEC.confirm 原語參數 148
表A.1 WIA-PA 網絡分層分級安全措施 154
表A.2 合法的數據包流入流出安全級別 154
表B.1 以字節為單位的包/幀格式 155
表B.2 以位為單位的包/幀格式 156
表C.1 模擬量輸入對象的類級屬性 157
表C.2 模擬量輸入對象的實例級屬性 157

替代情況

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