GB/T 26790.1-2011 工业无线网络WIA规范 第1部分：用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范

本部分规定了基于IEEESTD802.15.4—2006 的WIA-PA(WirelessNetworksforIndustrial Automation—ProcessAutomation)系统结构与通信规范。 本部分适用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统。

英文名称：	Industrial wireless networks WIA specification—Part 1:WIA System architecture and communication specification for process automation(WIA-PA)
ICS分类：	机械制造>>25.040工业自动化系统
发布部门：	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会
发布日期：	2011-07-29
实施日期：	2011-12-01
提出单位：	中国机械工业联合会
归口单位：	全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC 124)
主管部门：	全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC 124)
起草单位：	中国科学院沈阳自动化研究所、浙江大学、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京科技大学、重庆邮电大学、沈阳中科博微自动化技术有限公司
起草人：	于海斌、曾鹏、梁炜、褚健、欧阳劲松、王沁、徐皑冬、王平、刘丹、冯冬芹等
页数：	176页
出版社：	中国标准出版社
出版日期：	2011-12-01

前言

GB/T26790《工业无线网络WIA 规范》分为以下7个部分: ———第1部分:用于过程自动化的WIA 系统结构与通信规范; ———第2部分:用于工厂自动化的WIA 系统结构与通信规范; ———第3部分:WIA 安全规范; ———第4部分:WIA 互操作规范; ———第5部分:WIA 测试与评估规范; ———第6部分:WIA 产品标准通用条件; ———第7部分:WIA 行业规范。 本部分为GB/T26790的第1部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。 本部分主要起草单位:中国科学院沈阳自动化研究所、浙江大学、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京科技大学、重庆邮电大学、沈阳中科博微自动化技术有限公司。 本部分参加起草单位:上海工业自动化仪表研究所、东北大学、西南大学、大连理工大学。 本部分主要起草人:于海斌、曾鹏、梁炜、褚健、欧阳劲松、王沁、徐皑冬、王平、刘丹、冯冬芹。 本部分参加起草人:彭瑜、张晓彤、王宏、王兴伟、刘枫、张晓玲、梅恪、王忠锋、尚志军、万亚东、刘全利、肖金超、魏旻、谢素芬、杨颂华。

目录

前言 Ⅺ 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 缩略语 5 4 数据类型定义 7 4.1 布尔类型 7 4.2 无符号整型 7 4.3 八位字符串类型 7 4.4 浮点类型 7 5 概述 7 5.1 设备类型 7 5.2 拓扑结构 8 5.3 协议栈结构 9 5.4 数据流 10 5.5 互连 10 6 系统管理 11 6.1 概述 11 6.2 系统管理架构 13 6.3 设备加入过程 14 6.4 虚拟通信关系 17 6.5 路由配置与通信资源分配 18 6.6 聚合和解聚 21 6.7 网络性能监视 28 6.8 设备离开过程 29 6.9 管理信息库及其服务 32 7 物理层 44 8 数据链路层 44 8.1 概述 44 8.2 协议栈结构 44 8.3 MAC层概述和功能扩展 45 8.4 DLSL功能描述 47 8.5 数据链路子层数据服务 53 8.6 数据链路子层管理服务 57 8.7 数据链路层帧格式 64 Ⅰ GB/T26790.1-2011 9 网络层 65 9.1 概述 65 9.2 协议栈结构 65 9.3 功能描述 66 9.4 网络层数据服务 68 9.5 网络层管理服务 70 9.6 网络层包格式 117 10 应用层 128 10.1 概述 128 10.2 用户应用进程 129 10.3 应用子层 132 10.4 应用子层包格式 137 11 安全 140 11.1 概述 140 11.2 安全管理架构 141 11.3 安全通信协议栈体系 142 11.4 密钥管理 144 11.5 安全入网过程 146 11.6 安全传输 151 附录A (资料性附录) WIA-PA 网络的安全策略 153 A.1 WIA-PA 网络的风险分析 153 A.2 WIA-PA 安全原则 153 A.3 WIA-PA 安全目标 153 A.4 WIA-PA 安全系统分层分级 153 A.5 WIA-PA 安全数据包的安全分级 154 附录B(资料性附录) WIA-PA 规定的格式描述 155 B.1 时序图 155 B.2 包格式和帧格式 155 附录C (资料性附录) 应用层用户应用对象实例 157 C.1 概述 157 C.2 模拟量输入对象 157 参考文献 159 图1 WIA-PA 网络星型和网状结合的两层拓扑结构 8 图2 WIA-PA 网络星型拓扑结构 8 图3 OSI基本参考模型与WIA-PA 网络协议层映射关系 9 图4 基本的数据流图 10 图5 WIA-PA 网关的框架 11 图6 系统管理中的DMAP 12 图7 分布式系统管理架构 13 图8 路由设备通过网关设备加入网络过程 14 图9 路由设备通过在网路由设备加入网络过程 15 图10 现场设备加入网关设备的过程 16 图11 现场设备加入路由设备的过程 16 图12 设备长地址 16 图13 路由设备短地址 17 图14 现场设备短地址 17 图15 通信资源分配示例 19 图16 路由设备的通信资源分配过程 20 图17 现场设备加入路由设备的通信资源分配过程 21 图18 现场设备DAGO 聚合数据格式 23 图19 路由设备PAGO 聚合数据格式 23 图20 包聚合和解聚例子 25 图21 路径失败报告过程 28 图22 现场设备状态报告过程 28 图23 路由设备状态报告过程 29 图24 信道状况报告过程 29 图25 路由设备主动离开网络过程 30 图26 路由设备被动离开网络过程 30 图27 现场设备主动离开网关设备的过程 31 图28 现场设备主动离开路由设备的过程 31 图29 现场设备被动离开网关设备过程 32 图30 现场设备被动离开路由设备过程 32 图31 WIA-PA 数据链路层栈结构 45 图32 信标帧载荷内容 46 图33 MAC层Keep-alive命令帧格式 47 图34 MAC时间同步命令帧格式 47 图35 数据链路子层参考模型 47 图36 WIA-PA 超帧结构示例 48 图37 R1,R2和R3超帧结构 50 图38 长周期数据的处理实例示例 50 图39 DLSL状态机 52 图40 数据服务时序图 56 图41 网络发现时序图 59 图42 数据链路层通用帧格式 64 图43 数据链路层帧控制格式 64 图44 数据链路层数据帧格式 64 图45 数据链路层命令帧通用格式 65 图46 网络层在协议栈中的位置 65 图47 网络层参考模型 65 图48 网络层状态机 68 图49 网络层数据服务时序图 70 图50 现场设备加入路由设备时序图(现场设备---路由设备端) 73 图51 现场设备加入路由设备时序图(路由设备---网关设备端) 73 图52 路由设备一跳加入时序图 74 图53 路由设备多跳加入时序图(待加入路由设备---在网路由设备端) 74 图54 路由设备多跳加入时序图(网路由设备---网关设备端) 75 图55 现场设备主动离开路由设备时序图(现场设备---路由设备端) 77 图56 现场设备主动离开路由设备时序图(路由设备---网关设备端) 77 图57 现场设备被动离开路由设备时序图(路由设备---现场设备端) 78 图58 现场设备被动离开路由设备时序图(路由设备---网关设备端) 78 图59 路由设备主动离开时序图(路由设备---网关设备端) 79 图60 路由设备主动离开时序图(路由设备---现场设备端) 79 图61 路由设备被动离开时序图(网关设备---路由设备端) 80 图62 路由设备被动离开时序图(路由设备---现场设备端) 80 图63 汇报簇成员时序图 82 图64 汇报邻居信息时序图 84 图65 路由增加时序图 85 图66 路由更新时序图 87 图67 删除路由原语时序图 89 图68 网络管理者增加路由设备链路的时序图 92 图69 路由设备增加现场设备链路的时序图 92 图70 网关设备更新路由设备链路的时序图 94 图71 路由设备更新现场设备链路的时序图 94 图72 网关设备释放路由设备链路的时序图 96 图73 路由设备释放现场设备链路的时序图 97 图74 网关设备增加路由设备超帧配置的时序图 99 图75 路由设备增加现场设备的超帧配置的时序图 99 图76 网关设备更新路由设备超帧配置时序图 101 图77 路由设备更新现场设备超帧配置时序图 101 图78 网关设备释放路由设备超帧配置的时序图 103 图79 路由设备释放现场设备超帧配置的时序图 104 图80 现场设备向路由设备报告设备状态的时序图 107 图81 路由设备向网关设备报告设备状态的时序图 107 图82 现场设备向路由设备报告信道状态的时序图 109 图83 路由设备向网关设备报告信道状态的时序图 109 图84 路径失败报告时序图 111 图85 网络属性获取时序图 114 图86 网络属性获取时序图 117 图87 网络层通用包格式 118 图88 网络层数据包格式 119 图89 网络层聚合包格式 119 图90 网络层命令包格式 119 图91 网络层加入请求命令包格式 121 图92 网络层加入响应命令包格式 121 图93 网络层离开请求命令包格式 121 图94 网络层离开响应命令包格式 121 图95 网络层汇报簇成员请求命令包格式 122 图96 网络层汇报簇成员响应命令包格式 122 图97 网络层汇报邻居信息请求命令包格式 122 图98 网络层路由增加请求命令包格式 122 图99 网络层路由增加响应命令包格式 122 图100 网络层路由更新请求命令包格式 123 图101 网络层路由更新响应命令包格式 123 图102 网络层路由删除请求命令包格式 123 图103 网络层路由删除响应命令包格式 123 图104 网络层链路增加请求命令包格式 123 图105 网络层链路增加响应命令包格式 124 图106 网络层链路更新请求命令包格式 124 图107 网络层链路更新响应命令包格式 124 图108 网络层链路释放请求命令包格式 124 图109 网络层链路释放响应命令包格式 124 图110 网络层超帧增加请求命令包格式 125 图111 网络层超帧增加响应命令包格式 125 图112 网络层超帧更新请求命令包格式 125 图113 网络层超帧更新响应命令包格式 125 图114 网络层超帧释放请求命令包格式 125 图115 网络层超帧释放响应命令包格式 126 图116 网络层设备状态报告请求命令包格式 126 图117 网络层设备状态信息格式 126 图118 网络层信道状况报告请求命令包格式 126 图119 网络层信道质量信息格式 126 图120 网络层路径失败汇报请求命令包格式 126 图121 网络层属性获取请求命令包格式 127 图122 网络层属性获取响应命令包格式 127 图123 网络层属性配置请求命令包格式 127 图124 网络层属性配置响应命令包格式 127 图125 应用层结构 128 图126 用户应用进程实现方式 129 图127 Client-Server通信过程 135 图128 Publisher/Subscriber通信过程(不启用聚合功能) 136 图129 Publisher/Subscriber通信过程(启用聚合功能) 136 图130 ReportSource/Sink通信过程 137 图131 应用子层通用包格式 137 图132 包控制字段格式 138 图133 应用子层数据包格式 139 图134 确认包格式 140 图135 WIA-PA 网络安全体系示意图 141 图136 安全通信协议栈示意图 142 图137 MAC层PDU 结构 142 图138 DLPDU 帧格式 143 图139 DLSL层安全头的结构 143 图140 应用层安全包格式 144 图141 密钥生存周期序列图 145 图142 WA-PA 设备安全入网过程 146 图143 现场设备安全加入路由设备时序图(现场设备---路由设备端) 149 图144 现场设备安全加入路由设备时序图(路由设备---网关设备端) 149 图145 路由设备一跳加入时序图 150 图146 路由设备多跳加入时序图(待加入路由设备---在网路由设备端) 150 图147 路由设备多跳加入时序图(网路由设备---网关设备端) 151 图B.1 时序图 155 表1 VCR所需的协议支持 18 表2 聚合功能及对应VCR列表 22 表3 数据聚合对象的类级属性 26 表4 数据聚合对象实例的实例级属性 26 表5 MEM_ STRUCT结构体 27 表6 包聚合对象的类级属性 27 表7 包聚合对象的实例级属性 27 表8 解聚对象的类级属性 27 表9 解聚对象的实例级属性 28 表10 非结构化属性 33 表11 结构化属性 35 表12 NLRoute_Tbl结构体定义 36 表13 Superframe_Struct结构体定义 36 表14 Link_Struct结构体定义 36 表15 Neighbor_Struct结构体定义 37 表16 ChanCon_Struct结构体定义 38 表17 Device_Struct结构体定义 38 表18 VCR_Struct结构体定义 40 表19 DevConRep_Struct结构体定义 40 表20 Key_Struct结构体定义 41 表21 ObjList_Struct结构体定义 41 表22 DMAP-MIB-GET.request原语的参数 42 表23 DMAP-MIB-GET.confirm 原语的参数 42 表24 DMAP-MIB-SET.request原语的参数 43 表25 DMAP-MIB-SET.confirm 原语的参数 44 表26 MAC层扩展命令帧 45 表27 MLME-TIME-SYN.request原语参数 46 表28 跳频机制 49 表29 DLSL状态转移表 52 表30 DLDE-DATA.request原语参数 54 表31 DLDE-DATA.confirm 原语参数 54 表32 命令执行结果列表 55 表33 DLDE-DATA.indication原语参数 55 表34 DLME-DISCOVERY.request原语参数 57 表35 DLME-DISCOVERY.confirm 原语参数 58 表36 NetDes_Struct结构体的元素表 58 表37 DLME-JOIN.request原语参数 59 表38 DLME-JOIN.indication原语参数 60 表39 DLME-JOIN.response原语参数 60 表40 DLME-JOIN.confirm 原语参数 61 表41 DLME-LEAVE.request原语参数 61 表42 DLME-LEAVE.confirm 原语参数 62 表43 DLME-CHANNEL-CONDITION.indication原语参数 63 表44 DLME-NEIGHBOR-INFO.indication原语参数 63 表45 DLME-TIME-SYN.request原语参数 63 表46 数据链路层命令帧格式 65 表47 路由表示例 67 表48 网络层状态定义 67 表49 网络层状态转移表 68 表50 NLDE-DATA.request原语参数 69 表51 NLDE-DATA.confirm 原语参数 69 表52 NLDE-DATA.indication原语参数 70 表53 NLME-JOIN.request原语参数 71 表54 NLME-JOIN.indication原语参数 71 表55 NLME-JOIN.response原语参数 72 表56 NLME-JOIN.confirm 原语参数 72 表57 NLME-LEAVE.request原语参数 75 表58 NLME-LEAVE.indication原语参数 76 表59 NLME-LEAVE.response原语参数 76 表60 NLME-LEAVE.confirm 原语参数 76 表61 NLME-RPT-CLRMEM.request原语参数 81 表62 NLME-RPT-CLRMEM.confirm 原语参数 81 表63 NLME-RPT-CLRMEM.response原语参数 82 表64 NLME-NEIBOR-INFO.request原语参数 83 表65 NLME-NEIBOR-INFO.indication原语参数 83 表66 NLME-NEIBOR-INFO.confirm 原语参数 83 表67 NLME-ADD_ROUTE.request原语参数 84 表68 NLME-ADD_ROUTE.confirm 原语参数 85 表69 NLME-UPDATE_ROUTE.request原语参数 86 表70 NLME-UPDATE_ROUTE.confirm 原语参数 86 表71 NLME-UPDATE_ROUTE.request原语参数 88 表72 NLME-DELETE_ROUTE.confirm 原语参数 88 表73 NLME-ADD-LINK.request原语参数 90 表74 NLME-ADD-LINK.confirm 原语参数 91 表75 NLME-UPDATE-LINK.request原语参数 93 表76 DLME-UPDATA-LINK.confirm 原语参数 93 表77 NLME-RELEASE-LINK.request原语参数 95 表78 NLME-RELEASE-LINK.confirm 原语参数 95 表79 NLME-ADD-SFR.request原语参数 97 表80 NLME-ADD-SFR.confirm 原语参数 98 表81 NLME-UPDATA-SFR.request原语参数 100 表82 NLME-UPDATE-SFR.confirm 原语参数 100 表83 NLME-RELEASE-SFR.request原语参数 102 表84 NLME-RELEASE-SFR.confirm 原语参数 102 表85 NLME_AGG.indication原语参数 104 表86 NLME-AGO-SEND.request原语参数 105 表87 NLME-DAG.indication原语参数 105 表88 NLME-DEVICE-STATUS.request原语参数 106 表89 NLME-DEVICE-STATUS.indication原语参数 106 表90 NLME-DEVICE-STATUS.confirm 原语参数 106 表91 NLME-CHANNEL-CONDITION.request原语参数 108 表92 NLME-CHANNEL-CONDITION.indication原语参数 108 表93 NLME-CHANNEL-CONDITION.confirm 原语参数 108 表94 NLME-PATH_FAILURE.request原语参数 110 表95 NLME-PATH_FAILURE.indication原语参数 110 表96 NLME-PATH_FAILURE.confirm 原语参数 110 表97 NLME-INFO_GET.request原语参数 111 表98 NLME-INFO_GET.indication原语参数 112 表99 NLME-INFO_GET.response原语参数 112 表100 NLME-INFO_GET.confirm 原语参数 113 表101 NLME-INFO_SET.request原语参数 114 表102 NLME-INFO_SET.indication原语参数 115 表103 NLME-INFO_SET.response原语参数 116 表104 NLME-INFO_SET.confirm 原语参数 117 表105 包控制字段 118 表106 网络层命令包类型 119 表107 命令包返回执行结果列表 120 表108 离开原因子域的有效值 121 表109 用户应用对象所支持的方法 130 表110 READ请求数据格式 130 表111 READ响应数据格式 131 表112 WRITE请求数据格式 131 表113 WRITE响应数据格式 131 表114 PUBLISH 数据格式 131 表115 REPORT数据格式 131 表116 REPORTACK数据格式 132 表117 ASLDE-DATA.request原语参数 133 表118 ASLDE-DATA.confirm 原语参数 133 表119 ASLDE-DATA.indication原语参数 134 表120 ASLDE-AGG.request原语参数 134 表121 ASLDE-DAG.indication原语参数 135 表122 包类型子字段取值 138 表123 传输模式子字段取值 138 表124 DLSL层安全头安全控制字段 143 表125 DLSL层安全头安全信息控制字段 143 表126 应用层安全控制字段格式 144 表127 DLME-SEC.request原语参数 147 表128 DLME-SEC.indication原语参数 147 表129 DLME-SEC.response原语参数 147 表130 DLME-SEC.confirm 原语参数 148 表A.1 WIA-PA 网络分层分级安全措施 154 表A.2 合法的数据包流入流出安全级别 154 表B.1 以字节为单位的包/帧格式 155 表B.2 以位为单位的包/帧格式 156 表C.1 模拟量输入对象的类级属性 157 表C.2 模拟量输入对象的实例级属性 157

引用标准

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/T9387.1 信息技术 开放系统互连 基本参考模型 第1部分:基本模型(ISO/IEC7498-1:1994,IDT) GB/T19769(所有部分) 工业过程测量和控制系统用功能块(IEC61499:2003,MOD) GB/T21099.1 过程控制用功能块所构成的应用进程(IEC/TS61804-1:2003,IDT) IEEESTD802.15.4:2006 第15.4部分:低数据率无线个域网(WPAN)的无线媒体访问控制(MAC)和物理层规范[Part15.4:WirelessMedium AccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY) SpecificationsforLow-RateWirelessPersonalAreaNetworks(WPANs)]

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