学习总结

文章目录

学习总结1.术语与定义1.1 宽带载波通信网络1.2 MAC子层主要功能1.3 交互流程2. 帧格式2.1 MAC 帧格式2.1.1 MAC 帧头2.2 MPDU 帧格式2.2.1 帧格式2.2.2 定界符类型2.2.3 网络类型2.2.4 可变区域2.2.5 SOF帧MPDU帧载荷格式2.2.6 信标 MPDU 帧载荷格式2.3 管理消息帧格式3.MAC子层功能概述3.1 帧间隔3.2 时隙管理3.3 数据处理3.4 单播/广播4.网络管理子层概述4.1 多网络共存及协调4.1.1 网间协调4.1.3 白名单4.2 单网络组网4.2.1 CCO的组网行为4.2.2 STA的组网行为4.2.3 PCO的组网行为4.3 网络维护4.3.1 STA离线与未入网4.3.2 相线识别5.数据链路层服务

1.术语与定义

网络标识(NID)：是用于标识一个宽带载波通信网络的唯一ID。(范围为1～16777215)MSDU：MAC 层服务数据单元（MAC Service Data Unit -> 可支持长度<=2046字节MPDU：MAC 层协议数据单元（MAC Protocol Data Unit）网络标识符协调 coordination of NID:多网络共存场景下，多个网络的网络标识符存在冲突，各个网络的中央协调器之间通过协商保证网络标识符不冲突的过程。中央协调器 central coordinator -> (CCO)NTB：网络基准时间（Network Time Base）TEI：终端设备标识（Terminal Equipment Identifier）PHY：物理层（Physical Layer）

1.1 宽带载波通信网络

用电信息采集系统的宽带载波通信网络一般会形成以CCO为中心、以PCO(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)为中继代理，连接STA(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)多级关联的树形网络，如下图所示：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-J24Pqiir-1627827609008)(//07/25/UdeaG7QWKCDqSwm.png)]

1.2 MAC子层主要功能

主要功能：MAC帧的封装与拆卸，实现和维护各种MAC子层协议，比特流差错检测，MAC寻址等。

数据链路层有两种不同的数据帧 一 LLC帧和MAC帧。

我们通常所说的"帧"是一般是指MAC帧，而不是LLC帧

单播帧一目的MAC地址是一个单播MAC地址的帧;广播帧—目的MAC地址是一个广播MAC地址（全"1"地址）的帧;多播帧一目的MAC地址是一个多播MAC地址。

1.3 交互流程

2. 帧格式

2.1 MAC 帧格式

MAC帧是不同站点（STA）的MAC层之间进行数据传送的基本传输单元。

2.1.1 MAC 帧头

组网序列号是一个8比特的字段，表示当前组网的序列号。该值为顺序递加的值，CCO每次重新组网后都需要加1。

原始目的TEI:某个站点的起始台TEI，一开始网络就给到的TEI。目的TEI:根据不同的路由，会对应不同的目的TEI，指A站点到B站点之间的路由，最终看该A站点的路由是如何到达B站点，如果是直连，那么就是A站点本身的原始目的TEI，如果是间接路由，则目的TEI是最后—个代理站点的原始目的TEI。注:通过查看路由表项，当原始目的TEI与目的TEI值相等时，该条路由一般叫做直连路由，当原始目的TEI与目的TE不等时，该条路由一般叫做间接路由。

路径修复和路由修复的区别：

路径修复与路由修复的区别。(1)路径修复标志，标识本帧报文在传输中是否触发过路径修复。1代表已触发过路径修复过程，0代表未触发过路径修复。(2)站点在转发业务数据时，如果周期性评估的路由无效或者无路由时，可根据业务报文的触发，发起实时的路由修复，以便发现到达业务报文的最终目的地址的实时路由。当站点确认需要发起路由修复时，以洪泛的形式发送路由请求报文，对最终目的节点进行搜索。路径修复标志是记录当前报文是否因为发送信息到接收方需要反馈而没有收到反馈，从而触发路由请求（路由修复），触发请求后路由修复标志位进行改变。

2.2 MPDU 帧格式

MPDU是MAC层协议数据单元，由MAC子层提供给物理层，在不同站点的物理层之间传送数据的基本传输单元。

2.2.1 帧格式

2.2.2 定界符类型

2.2.3 网络类型

目前只有一种网络类型：MPDU在用电信息采集系统中传输

2.2.4 可变区域

1. 信标帧的可变区域

信标帧用于CCO进行网络管理。

2. SOF帧的可变区域

SOF帧主要用于设备之间传输数据。

3. 选择确认帧的可变区域

选择确认帧是接收设备用来向发送设备反馈SOF帧的接收情况。接收SOF帧的设备，如果判断需要回复选择确认帧时，则发送选择确认帧。

4. 网间协调帧的可变区域

网间协调帧用于CCO进行网间时隙的竞争协调，一般用于在多个宽带载波通信网络共存的场景中，CCO之间进行带宽协商。

2.2.5 SOF帧MPDU帧载荷格式

SOF帧主要用于设备之间传输数据。

物理块体的字节大小可以为: 68 / 132 / 260 / 516 字节

2.2.6 信标 MPDU 帧载荷格式

载荷的物理块格式有4种，物理块的大小可选为72/136/264/520字节。信标帧的载荷只支持一个物理块；缺省支持136/520字节的两种规格物理块格式，可选支持72/264字节的物理块格式。

2.3 管理消息帧格式

NTB -> 网络基准时间（Network Time Base）:(1) 它是一个CCO维护的32位的计时器，它的时钟由CCO的25MHz时钟提供。(2) 它是由CCO生成的，包含在中央信标当中（信标时间戳）或者在代理信标中，通过信标帧中的BTS字段，实时的通知给已经入网的ST。入网的所有ST自己也必须在维护一个本地的2位计时影(STA_NTB),需与CCO的NTB同步。(3)每个信标周期的起始时刻(即0时刻)，CCO都指定了其起始网络基准时间(NTB)，即“信标周期起始网络基准时间"字段。过零NTB:(1) 过零NTB即过零点时刻(2) 一般用于相线识别，采用过零点时刻比对方法可以识别出sta的所属相线，因为在同一相线上的sta的过零点时刻是一致的。(3) CCO可将自己的过零NTB差值告知给STA，也可以去获取STA的过零NTB，比较之后判断STA所处于的相线。

关联请求和关联确认的区别。

在停电和上电会存在很多站点进行关联请求，逐个发送关联确认比较浪费资源，会以一个列表的形式发送，节约资源。

心跳报文:

心跳报文是每个站点都会发送，PCO假设下面有10站点，在很长时间内一直收到八个站点的报文，大概率知道那个站点可能是离线了或者其他原因、会存在相应的动作。心跳报文就是高层次的组织知道网络的状况。

3.MAC子层功能概述

3.1 帧间隔

帧间隔:发送每一条帧会有一个帧间隔。因为每发送一条帧，另一端都会有接收和处理，所以我们在发送桃的时候，需要用到帧可隔，保证每一条报文能准确无展的到达接收方，如果没有帧间隔，发送方一直发，接收方来不及解包和做其他处理，很可能会出现丢包漏包现象，所以需要一个处理接收帧的时间。

3.2 时隙管理

CSMA时隙和TDMA时隙的区别:非竞争时隙： 信标时隙和TDMA时隙等明确分配给CCO或具体STA使用的时隙。竞争时隙：CSMA时隙和绑定CSMA时隙等未指明使用者的时隙，需要由有需求的STA竞争使用的时隙。简单来说，对于TDMA时隙，是一段固定的时间，在该时间段内CCO已经分配好了谁来发报文，大家不需要去抢的;而CSMA，需要进行载波监听，如果载波忙，就是选择时间随机选择回退一段，还忙再回退，直到载波不忙，就可以把报文发送出去了。

3.3 数据处理

MAC帧生成

一个重组后的MAC帧只能提取一个完整的MSDU。

MAC帧重组的过程，正好和MAC帧分片的过程相反

3.4 单播/广播

单播发送的优点有稳定和精准，缺点耗时较长，效率低单播方式，是指报文发送时，通过SOF帧“帧控制”的“目的TEI”来指定了具体的接收站点，其他站点从线路上检出单播报文时，如果“目的TEI”不是本站点，则不需要处理。广播发送的优点是效率高，缺点是稳定性差.广播方式，是指报文发送时，通过设置“广播标志位”字段为1和“目的TEI”为0xFFF来指定该报文是广播报文，接收站点在接收到广播报文时，必须进行处理。

4.网络管理子层概述

4.1 多网络共存及协调

网络标识(NID)，是用于标识一个宽带载波通信网络的唯一ID。NID的可用范围为1-16777215。

4.1.1 网间协调

CCO之间需要首先完成NID的协商，确定各自网络的NID，避免形成多个网络使用同一个NID的情况发生，保证各个宽带载波通信网络能够独立稳定的组网。

带宽协调：目的：是将不同的网络的信标时隙尽量的有序的错开，既保证信标时隙的不冲突，也要保证信标发送的周期性。带宽协调原则：1.退避原则 2.先结束优先原则 3.小NID优先原则

4.1.3 白名单

CCO认证STA入网

CCO默认需要启动白名单功能，并且需要配置白名单表项。白名单功能默认启动时，如果未配置白名单具体的表项，则STA站点将不能通过白名单认证，导致无法入网。

STA选择网络加入

多网络环境中，STA可以选择某一个网络加入，即选定该网络的NID，然后向CCO发起关联请求。多网络中，如果STA被CCO拒绝后：1.STA也可以根据―重新关联时间，等待一段时间间隔后，再次尝试加入。2.STA可以选择其他网络，切换到对应网络的NID，向该网络的CCO发起关联请求，

4.2 单网络组网

4.2.1 CCO的组网行为

关联确认报文，以及关联汇总指示报文，都只能在CSMA时隙中进行发送。

4.2.2 STA的组网行为

选择代理站点的原则一般是信道质量较好，到达CCO的路径较短。

关联请求报文，只能在CSMA时隙中发送。

SAT如果入网请求被拒绝:

1.STA可以根据重新关联时间，等待一段时间间隔后，再次请求入网，

2.选择另外一个网络（切换NID），请求加入网络。

4.2.3 PCO的组网行为

CCO的安排通过信标帧来通知代理站点，当一个STA站点，解析信标时隙时，发现CCO安排了信标时隙，指示其发送代理信标，则该STA站点，需要设置自己的角色为PCO.当一个站点成为PCO后，每个信标周期中，CCO都会安排其发送代理信标。

4.3 网络维护

4.3.1 STA离线与未入网

STA离线:在一个完整的心跳周期（两个路由周期）时间内，CCO发现某个STA站点的活跃次数为0，则CCO判断该STA站点离线。STA未入网:如果STA站点被判断处于离线状态，并且在离线状态下，连续四个完整的心跳周期（八个路由周期）时间内，CCO接收到该STA站点的报文个数为0，则CCO判断STA处于未入网状态。

入网的过程变化：

离线：SAT离线 -> STA入网

未入网：STA未入网 -> SAT离线 -> STA入网

4.3.2 相线识别

NTB：网络基准时间（Network Time Base）

目的：主要是确认一个电力线网络中，A/B/C三个相线上，各自有多少个终端设备，以及具体是哪些终端设备。

CCO向STA站点下发"过零NTB采集指示报文”，指示STA进行过零NTB采集，与此同时，CCO开始采集本站点上A/B/C三个相线的过零点NTB; STA根揭CCO的指示报文，完成过零点NTB采集后，通过"过零NTB告知报文"上报本站点采集的过零点NTB信息，CCO根据STA站点上报的过零点NTB信息，与自己的过零点NTB比对计算后，获得该STA站点的所属相线。

5.数据链路层服务

数据传输服务主要用来完成CCO和STA之间的应用层数据的传输，数据管理服务主要用来供应用层查询或者设置CCO本地的数据信息或者配置本地的数据。

1.传输服务

MSDU发送原语:数据链路层将MSDU报文封装为MAC帧，采用MAC短帧头。MSDU接收原语:数据链路层通过MSDU接收原语，通知应用层接收MSDU报文。业务注册请求原语:数据链路层对于业务注册请求原语，通过业务注册确认原语进行确认。业务注册确认原语:数据链路层通过业务注册确认原语，对业务注册请求原语进行确认。业务LID申请原语:进行业务分类LID的申请。业务LID确认原语:对应用层业务的注册请求的确认。业务LID释放原语:数据链路层根据业务LID释放原语，完成LID资源的回收，之后，可将该LID再次分配。

2.管理服务

网络拓扑查询原语：根据网络查询原语的要求，使用网络拓扑上报顺序上报。网络拓扑上报原语：每个查询原语，发送一个上报原语。网络NID查询原语：向应用层提交本网络的NID信息。网络NID上报原语：数据链路层通过网络NID上报原语，向应用层上报本网络的NID信息。网络NID设置原语：修改本网络的NID邻居网络查询原语：查询CCO的邻居网络信息。邻居网络上报原语：数据链路层通过邻居网络上报原语上报邻居网络信息。白名单查询原语、白名单上报原语：获取当前CCO中的白名单信息。白名单设置原语：更新本地的白名单表项。