DLT698.45.doc
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DL
中华人民共和国电力行业标准
电能信息采集与管理系统
第4-5部分:
面向对象的互操作性数据交换协议
Electricenergydataacquireandmanagementsystem
Part4-5:
Objectorientedinteroperabilitydataexchangeprotocol
201X-XX-XX发布
201X-XX-XX实施
国家能源局发布
DL/T698.45—201X
代替DL/T698-1999
DL/T698.45—201X
目次
前言 III
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语、定义和缩略语 1
3.1 术语和定义 1
3.2 符号和缩略语 2
4 通信架构 3
4.1 信息交换模型 4
4.2 面向应用连接的数据交换 4
4.3 请求/响应类型的数据交换 4
4.4 通知/确认类型的数据交换 5
4.5 服务器模型 5
5 数据链路层 5
5.1 帧结构 5
5.2 字节格式 8
5.3 传输规则 8
6 应用层 11
6.1 应用层服务规范 11
6.2 应用层协议规范 23
6.3 应用层数据单元规范 28
6.4 应用层编码规范 65
7 接口类与对象标识 65
7.1 对象模型 65
7.2 接口类的表示方法 65
7.3 接口类 66
7.4 对象标识 99
7.5 接口类管理 110
附录A(规范性附录) 对象标识定义 112
附录B(规范性附录) 物理单位枚举定义 161
附录C(规范性附录) 有关一致性协商 163
附录D(资料性附录) 校验算法 166
附录E(规范性附录) 安全认证说明 169
附录F(资料性附录) 安全模式参数 171
附录G(资料性附录) 状态字、特征字、模式字 174
附录H(资料性附录) APDU编码举例 182
前言
DL/T698电能信息采集与管理系统分为以下部分:
DL/T698.1电能信息采集与管理系统第1部分:
导则;
DL/T698.2电能信息采集与管理系统第2部分:
主站技术规范;
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-通用要求;
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-厂站采集终端特殊要求;
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-专变采集终端特殊要求;
DL/T698.34电能信息采集与管理系统第3-4部分:
电能信息采集终端技术规范-公变采集终端特殊要求;
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-低压集中抄表终端特殊要求;
DL/T698.41电能信息采集与管理系统第4-1部分:
通信协议-主站与电能信息采集终端通信;
DL/T698.42电能信息采集与管理系统第4-2部分:
通信协议-集中器本地通信接口协议。
本部分为DL/T698新增的第4-5部分,并与以上标准共同构成对DL/T698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》的修订。
本部分依据GB/T1.1-2009给出的规则起草。
本部分由中国电力企业联合会提出。
本部分由电力行业电测量标准化技术委员会归口。
本部分起草单位:
。
本部分主要起草人:
。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心(北京市白广路二条一号,100761)。
198
电能信息采集与管理系统
第4-5部分:
面向对象的互操作性数据交换协议
1 范围
本部分规定了电能信息采集与管理系统主站(以下简称“主站”)、采集设备、电能表之间,采用的面向对象具有互操作性的数据传输协议,包括通信架构、数据链路层、应用层、以及接口类及其对象和对象标识。
本部分适用于主站、采集设备、电能表之间采用点对点、多点共线及一点对多点通信方式的通信数据交换。
2 规范性引用文件
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/T16262.1-2006信息技术抽象语法记法(ASN.1)第1部分基本记法规范
DL/T645-2007多功能电能表通信协议
DL/T790.6-2010采用配电线载波系统的配电自动化第6部分A-XDR编码规则
IEC60559-1989微控制器系统的二进制浮点算法
3 术语、定义和缩略语
3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本部分。
3.1.1
面向对象的互操作性数据交换协议objectorientedinteroperabilitydataexchangeprotocol
基于面向对象建模方法建立的一套适用于采集系统的互操作性协议。
面向对象建模以接口类实现继承关系,以对象来封装数据及操作,以对象为互操作的基本要素。
3.1.2
对象标识objectidentification
标识终端中对象唯一名称的编码。
3.1.3
逻辑名logicalname
用于标识接口类的实例,它是接口类的第一个属性,它的值与对象标识一致。
3.1.4
类标识码classid
用于区别对象接口类的标识码,相当于接口类的名称。
3.1.5
服务器地址serveraddress
指客户机/服务器(Client/Server)访问模型中的服务器(Server)的通信地址。
3.1.6
客户机地址clientaddress
指客户机/服务器(Client/Server)访问模型中的客户机(Client)的通信地址。
主站访问采集终端时,采集终端为服务器,主站为客户机;主站访问电能表时,电能表为服务器,主站为客户机;采集终端访问电能表时,电能表为服务器,采集终端为客户机。
3.1.7
采集启动时标acquisitionstarttime
指启动一次采集任务时的设备时钟当前值,其值只与启动时刻有关,与执行的时间长短无关。
3.1.8
采集成功时标acquisitiontime
指客户机成功接收到服务器响应时的设备时钟当前值。
3.1.9
采集存储时标acquisitionstoragetime
采集到的数据进行存储的时间。
3.1.10
采集规则acquisitionrules
描述采集设备采集的数据的内容及其对应关系。
3.1.11
组地址groupaddress
具有某一相同属性的设备群组编码,如属于同一行业,同一变电站,同一线路,可以响应同一个命令。
3.1.12
通配地址thewildcardaddress
在十进制编码表示的地址码中出现一位或多位采用了通配符的地址码被称为通配地址。
3.1.13
消息鉴别码MessageAuthenticationCode
消息鉴别码算法的输出。
3.2 符号和缩略语
符号和缩略语见表1 。
表1 符号和缩略语
符号和缩略语
全文
表示
A
Address
地址域
ACD
AskCallDemand
请求访问标识
AD
AcquiredData
采集数据
AF
AddressFlag
地址标识
AR
ActionResult
动作执行结果
APDU
ApplicationlayerProtocolDataUnit
应用层协议数据单元
A-XDR
AdaptedExtendedDataRepresentation
可调整的扩展数据表示
B
Binary
二进制
BCD
BinaryCodeDecimal
二进制编码的十进制
CA
ClientAddress
客户机通信地址
ComBCD
CompressedBCD
压缩BCD码
CSD
ColumnSelectionDescriptor
列选择描述符
DAR
DataAccessResult
数据操作结果
DIR
Direction
传输方向位
FCS
FrameCheckSum
帧校验
H
Hex
十六进制
HCS
HeadCheckSum
帧头校验
IC
InterfaceClass
接口类
LSB
LeastSignificantBit
最低有效位
MAC
MessageAuthenticationCode
消息鉴别码
MS
MeterSet
电能表集合
OAD
ObjectAttributeDescriptor
对象属性描述符
OI
ObjectIdentify
对象标识
OMD
ObjectMethodDescriptor
对象方法描述符
PIID
PriorityandInvokeID
序号及优先标志
PIID-ACD
PriorityandInvokeIDwithACD
带请求访问标识的序号及优先标志
PRM
PrimaryRequestMessage
启动标识位
RCSD
RecordColumnSelectionDescriptor
记录列选择描述符
RN
RandomNumbers
随机数
ROAD
RecordObjectAttributeDescriptor
记录型对象属性描述符
RSD
RecordSelectionDescriptor
记录选择描述符
SA
ServerAddress
服务器通信地址
TI
TimeInterval
时间间隔
TSA
TargetServerAddress
目标服务器地址
∷=
定义为
4 通信架构
4.1 信息交换模型
本部分信息交换模型见图1 。
客户机和服务器的应用进程分别位于不同的设备,它们的信息交换借助于通信协议实现。
图1 信息交换模型
客户机和服务器的应用使用最高层协议的服务,所以应用层是唯一包含服务组件的协议层,应用层协议数据单元(APDU)通过数据链路层协议传输帧的链路用户数据域传输。
4.2 面向应用连接的数据交换
本部分是面向应用连接的数据交换协议,数据交换过程见图2 。
图2 面向应用连接的数据交换过程
客户机和服务器在开始通信前,之间的通信信道必须先完成连通,简称预连接。
预连接建立后,默认具有一个最低权限的应用连接,客户机和服务器之间可直接进行数据交换。
当客户机需要得到较高权限的服务器服务时,客户机必须发起建立较高权限的应用连接。
4.3 请求/响应类型的数据交换
本部分支持请求/响应类型数据交换,即:
客户机应用进程向服务器应用进程提出服务请求,服务器应用进程向客户机应用进程提供远程服务响应,见图3 。
服务响应(SERVICE.response)
服务请求(SERVICE.request)
客户机应用
服务器应用
客户机
服务器
图3 请求/响应类型数据交换
4.4 通知/确认类型的数据交换
本部分支持通知/确认类型数据交换,即:
服务器应用进程根据客户机预先定制的主动上报内容,向客户机应用进程提供远程主动上报数据服务,客户机应用进程向服务器应用进程回复服务确认,见图4 。
客户机应用
客户机
服务器应用
服务器
服务确认(SERVICE.response)
服务提供(SERVICE.notification)
图4 通知/确认类型数据交换
4.5 服务器模型
服务器模型见图5 ,物理设备由若干可访问的接口类对象构成,包括:
一个预先建立的应用连接对象(简称预连接对象)、若干个应用连接对象、若干个其他接口类对象。
预连接对象为物理设备必须具备的对象。
应用连接对象为可选对象,根据访问权限所需进行增加。
其他接口类对象为可选对象,根据设备功能所需进行增加。
图5 服务器模型
5 数据链路层
5.1 帧结构
5.1.1 帧格式
本部分采用异步式传输帧结构,定义见图6 。
起始字符(68H)
长度域L
控制域C
帧头
地址域A
帧头校验HCS
链路用户数据
链路用户数据
(应用层)
帧校验FCS
帧尾
结束字符(16H)
图6 帧格式定义
5.1.2 长度域L
长度域L为2个字节,是传输帧中除起始字符和结束字符之外的帧字节数。
5.1.3 控制域C
5.1.3.1 控制域格式定义
控制域C为1个字节,按位或位的组合使用,具体定义见图7 。
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0
传输方向位DIR
启动标志位PRM
分帧标志位
保留
功能码
图7 控制域C定义
5.1.3.2 传输方向位及启动标志位
传输方向位:
DIR=0表示此帧是由客户机发出的;DIR=1表示此帧是由服务器发出的。
启动标志位:
PRM=1表示此帧是由客户机发起的;PRM=0表示此帧是由服务器发起的。
传输方向位DIR和启动标志位PRM组合意义见表2 。
表2 传输方向位DIR和启动标志位PRM组合意义
DIR
PRM
组合意义
0
0
客户机对服务器上报的响应
0
1
客户机发起的请求
1
0
服务器发起的上报
1
1
服务器对客户机请求的响应
5.1.3.3 分帧标志位
分帧标志位为1,表示此帧链路用户数据为APDU片段,收齐所有片段按片段序号合并后为完整APDU;分帧标志位为0表示此帧链路用户数据为完整APDU。
5.1.3.4 功能码
功能码定义见表3 。
表3 功能码定义
功能码
服务类型
应用说明
0
保留
1
链路管理
对接用户预连接管理(登录,心跳,退出登录)
2
保留
3
用户数据
对接用户应用连接管理及数据交换服务
4…15
保留
5.1.4 地址域A
5.1.4.1 地址域组成
地址域A由1字节的地址标识AF、可变字节数的服务器地址SA、和1字节的客户机地址CA组成,其排列次序见图8 。
地址标识AF
服务器地址SA
客户机地址CA
图8 地址域组成
5.1.4.2 地址标识AF
地址标识AF由1字节组成,用bit0…bit7表示该字节八位位组的最低位到最高位,具体定义为:
a)bit0…bit2:
为地址域服务器地址的字节数,采用编码方式,取值范围:
0…7,对应表示1…8个字节长度;
b)bit3…bit5:
保留;
c)bit6…bit7:
为地址域服务器地址的类别标志,采用编码方式,0表示单地址,1表示通配地址,2表示组地址,3表示广播地址。
5.1.4.3 服务器地址SA
5.1.4.3.1 单地址
当服务器地址的类别标志为单地址时,SA为可变长度地址,服务器地址字节数由地址标识AF表示,最长8字节,对应服务器地址取值范围为1…9999999999999999,0保留,其排列是高位在前,低位在后,十进制每两位占一字节,用bit0…bit7表示一字节八位位组的最低位到最高位,各字节中bit7…bit4对应十进制高位,bit3…bit0对应低位,为压缩BCD码方式,即每字节二进制高低各4位分别编码表示两个0到9的十进制数,且分别对应十进制数的高低两位。
当排列的最后字节中的十进制低位(即bit3…bit0)为FH时,表示为无效,也就是说当服务器地址的十进制位数为奇数时,最后字节的bit3…bit0用FH表示。
举例如下:
服务器地址SA=12345678的排列见图9 。
LSB
LSB
LSB
LSB
1
2
3
4
5
6
7
8
第1字节
第2字节
第3字节
第4字节
图9 服务器地址SA=12345678的排列
服务器地址SA=123456789的排列见图10 。
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
F
第1字节
第2字节
第3字节
第4字节
第5字节
图10 服务器地址SA=123456789的排列
5.1.4.3.2 通配地址
当服务器地址的类别标志为通配地址时,SA为可变长度地址,服务器地址字节数由地址标识AF表示,排列是高位在前,低位在后,十进制每两位占一字节,用bit0…bit7表示一字节八位位组的最低位到最高位,各字节中bit7…bit4对应十进制高位,bit3…bit0对应低位,为压缩BCD码方式,即每字节二进制高低各4位分别编码表示两个0到9的十进制数或通配符AH,且分别对应十进制数的高低两位。
当排列的最后字节中的十进制低位(即bit3…bit0)为FH时,表示为无效,也就是说当服务器地址的十进制位数为奇数时,最后字节的bit3…bit0用FH表示。
通配符对应十进制按位使用,即:
通配地址的某些十进制位为AH,表示该位可为0到9的任意值,同时,凡不大于传输帧中通配地址所能表示的最大值的,且符合通配地址要求的服务器地址被选中。
举例如下:
通配地址SA=12345678A,其排列见图11 ,表示服务器地址不大于999999999的且符合123456780…123456789的服务器都需响应(不满9位的高位按0算)。
LSB
LSB
LSB
LSB
LSB
1
2
3
4
5
6
7
8
A
F
第1字节
第2字节
第3字节
第4字节
第5字节
图11 通配地址SA=12345678A的排列
5.1.4.3.3 组地址
当服务器地址的类别标志为组地址时,同5.1.4.3.1 。
组地址对系统中凡是属于该群组的服务器都有效,但都无需回答。
5.1.4.3.4 广播地址
当服务器地址的类别标志为广播地址时,SA=AAH,服务器地址长度为1个字节。
广播地址对系统所有服务器都有效,但都无需回答。
5.1.4.4 客户机地址CA
客户机地址CA用1字节无符号整数表示,取值范围0…255,值为0表示不关注客户机地址。
5.1.5 帧头校验HCS
帧头校验HCS为2字节,是对帧头部分除起始字符和HCS本身之外的所有字节的校验,校验算法见附 录 D。
5.1.6 链路用户数据
链路用户数据包含一个完整的应用层协议数据单元(APDU)字节序列或APDU的分帧片段,APDU定义见6.3.4 。
5.1.7 帧校验FCS
帧校验FCS为2字节,是对整帧除起始字符、结束字符和FCS本身之外的所有字节的校验,校验算法见附 录 D。
5.2 字节格式
帧的基本单元为8位字节。
链路层传输顺序为低位在前,高位在后;低字节在前,高字节在后。
5.3 传输规则
5.3.1 字节规则
传输规则包括:
a)采用串行通信方式实现本地数据传输时,在发送数据时,在有效数据帧前加4个FEH作为前导码。
b)线路空闲状态为二进制1。
c)帧的字符之间无线路空闲间隔;两帧之间的线路空闲间隔最少需33位。
d)如按e)检出了差错,两帧之间的线路空闲间隔最少需33位。
e)帧头校验HCS和帧校验FCS。
f)接收方校验:
1)对于每个字符:
校验起动位、停止位、偶校验位。
2)对于每帧:
——检验帧头中的起始字符和帧头校验HCS;
——识别长度L;
——每帧接收的字符数为长度域L+2;
——帧校验FCS;
——结束字符;
——校验出一个差错时,校验按c)的线路空闲间隔;
若这些校验有一个失败,舍弃此帧;若无差错,则此帧数据有效。
5.3.2 分帧规则
5.3.2.1 分帧规则概述
当一个完整的应用层协议数据单元(APDU)长度超过一帧可传输的最大长度时,可采用分帧传输。
分帧数据接收端应对分帧传输进行逐条确认。
采用分帧传输时,控制域中分帧标志位置1,分帧传输期间发生任何差错,传输过程将终止。
5.3.2.2 分帧传输格式定义
分帧传输时,链路层的链路用户数据为分帧传输帧,分帧传输帧格式定义见图12 。
分帧传输的确认帧仅包含分帧格式域,不含APDU片段长度和APDU片段。
分帧格式域
链路用户数据
APDU片段长度
APDU片段
图12 分帧传输帧格式定义
5.3.2.3 分帧格式域定义
分帧格式域为2字节,按位或位的组合使用,具体定义见图13 。
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0
bit15
bit14
bit13
bit12
bit11
bit10
bit9
bit8
图13 分帧格式域定义
bit0~bit11:
表示分帧传输过程的帧序号,取值范围0~4095;
bit12~bit13:
保留;
bit14=0,bit15=0:
表示分帧传输数据中间帧;
bit14=0,bit15=1:
表示分帧传输数据最后帧;
bit14=1,bit15=0:
表示分帧传输确认帧(确认帧不包含APDU片段长度域和APDU片段域)。
5.3.2.4 APDU片段长度定义
APDU片段长度为2字节,表示后续APDU片段的字节长度。
5.3.2.5 分帧传输交换规则
分帧数据交换,可用于服务器或客户机任意一侧,可用于主动发起的数据服务或者被动应答的数据服务,分帧传输的数据内容,不可自解析,必须收齐所有数据块,组合后,才可得到完整的一个APDU应用数据单元。
主动发起(链路帧中控制域的PRM位为0)的数据分帧传输时序见图14 。
图14 主动发起的数据请求服务的分帧时序
图15 响应数据请求的服务分帧时序
分帧传输格式域包含分帧序号(block)、分帧类型(type),分帧的第一帧数据,block=1,type=0;分帧的最后一帧,block=N(N为实际包序号),type=2,分帧传输完毕。
分帧传输确认,type=1,block为最近一次收到正确的帧序号。
对端在接收到该确认报文后应准备并传输下一个数据块,此数据块包含分帧序号block=上次正确发送的帧序号+1,这样数据块的交换和确认应正常继续下去,直到发送完最后一个数据块,在接收到最后一个数据块后,分帧传输过程完成。
6 应用层
6.1 应用层服务规范
6.1.1 应用层服务概述
6.1.1.1 应用层服务对象组件
应用层服务对象是构成客户机和服务器应用层的主要组件,它使用数据链路层提供的服务,服务规范包含客户机和服务器应用进程在各自应用层的逻辑接口,并向应用进程提供服务。
客户机和服务器的应用服务对象都包括预连接、应用连接和数据交换三个必备组件。
6.1.1.2 预连接
预连接服务适用于交换网络传输信道,如以太网、GPRS等,当其完成物理连接,建立透明通道后,需要在此通道上建立预连接并进行管理。
预连接对应客户机和服务器各自应用层提供的服务见表4 。
表4 应用层提供的预连接服务
服务名称
客户机应用层服务
服务器应用层服务
预连接
LINK(.indi
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