【国家标准(GB)】 分散型过程控制系统用工业过程数据公路 单信道相位连续FSK物理(PHY)层及其与媒体接口的规范

中华人民共和国国家标准
分散型过程控制系统用工业过程数据公路单信道相位连续FSK物理
(PHY)层及其与媒体接口的规范
Process data highway,type C(PKOWAY C) ,for distributed processcontrol systems Specification of the single-channel phase-continuous-FKsphysical (PHY)layer and its interface to the mediumUDC681.32
：621-503
GB 9469.8—88
本标准等效采用国际电工委员会标准IEC955\分散型过程控制系统用工业过程数据公路》。主题内容与适用范围
本标准规定了物理层的功能，电气和机械特性。本规范定义可以连接到单信道同轴电继总线局域网中的站所具有的具体物理层。
图1说明了本部分与GB9469其他部分以及与LAN规范之间的关系。本标准仪按需要的程度去规定这些物理层实体，以便保证：a.具体实现的相互可操作性符合本规范：b.对局域网本身及其用户提供保护。第2层
数据替略公略层
第1层
烟合限
第0层
操体层
PRDWAY魅略控期子层
蝶体送取控制了·层
物理层
分拉头
支克线电缆
图 1与 I.AN 模型和媒体的关系替理
第部好
第3部分
第1部分
第5部分
第心部分
7部分
剩8部分
第8部分
第9部分
W1.1　的　
本标推的目的是：
GB 9469.8—88
：为单信道同轴电缆总线媒体连接的、符合本标准的局域网站之间的通信，提供必须的物理手段
b.定义以在不同的硬件制造厂中独立实现的物理接口，以及当连接到公共的单信道同轴电缆总线媒休时，可获得兼容性
c。提供高带宽和低误码率性能的通信信道,使得在MAC-PHY服务接口上的平均误码率小于 1X10-（见GB9469.7)，在该接口上具有平均不可检测的误码率应小于1X10)-\：d.在宽范围环境内能提供方便的安装和服务，e.提供高的网络可用性。
1.2兼容性考虑
本标准适用于752同轴电缆总线上操作的物理层实休，该总线由干线和支线电缆组成，具有相商数据速率信号的所有单信道相位连续FSK站，应在本部分规定的媒体接口处兼容。只要在该媒体接口处保持兼容性，基于本标准的具体实现，可以使用不同的方法。1.3单信道轴电缆总线媒体操作的概述GB9469.9说明的通信媒体由干线电缆和支线电缆构戏，在干线和支线电缆中能用非定间的无源阻抗匹配器（分接头）作为分离器（分支）。支线电缆连接各站。不标灌适用于分散型过程摔制系统府工业过程数据公路。2术语
单信道FSK系统：对信意进行编码，在载波上进行顺率调制，并加到同轴传输媒体上的一种系统。在媒体的任何点上，每个时刻只有一个信息信号出现在信道上而不会被破坏，曼切斯特码：把分离的数据和时钟信号组合成单的，自同步的数据流，并适于在串行信道上传输的一种编码方法。每个数据比特单元中始终存在着两个率、每个宽度为D/2。如果该数据比特是1,则捕入低到高癫率序列以表示数据值，若此数据比特为0，则插入尚到低频率序列以表示数据值。这种力式在-个比特单记的中问建证一个转换，它可由用作时钟的信号中提敢。支线电缆：阻抗为751的挠性同轴电缆，用来把站连到干线电缆的接头1:。FSK，频移键控，种调制技术。通过把被发送信号移频到少数儿个频率中的一个频率的方法，将信息加到载波上。
相位连续FSK：FSK的--种特殊形式·它的发信频率间的转换是道过频率的连续变化完成的（与…·个频率被另-一个频率的断续暂换相反，例如：断续替换可以用开关完成）。因此，这也是一种频率制的形式。
站：连接到尚域网的设备。
线电缆：单信逆同轴电缆总线系统的750主同轴电缆。3相位连续ISK物理（PHY)层概述3.1功能的-般描述
这里非形式地挪述由单信道相代连续FSK物理层实体完成的功能，所有的物理层实体都提供一种方法·借此可以把一个物理层实体的MAC接口始出现的符号传送给总线上所有的物理层实体，以使传送给这些实体各片的MAC接口，
GB 9469. 8—88
然后把编码牌输出加到一个双音调FSK调制器上，每个发送器(H)表示较商频率音，每个(1.)表示较低颊率音。
每个接收器也耦合到单信道同轴电缆总线媒体。为了降低接收赚声，对接收信号进行带通滤波后进行信解调，然后，从载波和接收信号频率中推断出被发送的PHY符号，再通过适当的编码过程的逆过程，对得到的PHY符号进行译码。并在它的MAC-PHY接口处给出译码L的MAC符号。除pad-idle外的所有MAC符号，在无差错时，译码过程是编码过程的逆过程。pad-idle集中起来称为前导码，在每个MAC帧开始时发送，既为接收器提供一个练寸信学，又在连续的两顿之问提供非零的最小分制。因为每次发送都从pad-idle符号并始，预计一些开始符可能在发送器和接收器之间转移时丢失”。另外，在相位连续FSK系统中，对MAC符号pad-iale的编码是一个交替的\\和\1\序列，允许接收器把被发送的Padidle译码为交替的“I\和“o\序列，并把它报告给MAC实体，3.1.2禁止崂明功能
为了防止局域网不受来白站的大多数错误的影响，每个站均包含禁止勝明功能。该功能在发送器上起“监视器”作用；如果该站在持续长时间（大约0，1）后未炎闭它的发送器，那末至少在其余的传输时间内，发送器的输出必须自动地不起作用。3.1.3本地管理功能
这些功能是用来选择各利操作方式的。它们者通过人工，者通过物理层实体的站管理接，惑者是通过以上两者来邀活。这些功能包括：：允许或封锁每个发送器的输出（元余媒体的配置将有两个或多个发送器输出）；b，选择接收的信号源：任何单媒体（如果杀媒体存在的话），或者选择任何一个可以使用的问送点。
注意：如果选择间送点，那么必须禁止所有的发送器输出.3.2功能规范使用的模型
参见 GB 9469. 1 附录 A 的参考文献 21。3.3必备功能
在所有的实现中必须其备上述所有的功能和请求。但是适合于本标难7和7b条的限制应由制造厂家加以规定。
4站管理PHY层接口规范的应用
见GB9469.10第5章，
5单信道相位连续FSK物理层功能、电气和机械规范除非另有说明，对于任意数据模式的传输，所有指定的电压和功率电平分别指有效值（1加s)利分则(dB)有效值(rms）u
5.1数据的发信速率
对了相位连续FSK 系统来说，标准的数据发信速率是1 Mhit/s。发信速率的容差对发送站是±0. 01%,
5.2符兮编码
物理层实体把MAC实体送到它的MACPIIY接口处的MAC符号发送出去。可能的MAC符号是(见GB 9469.7第 2.2. 1条）tzero,one non-date,pad-idle 和 silence.W.a
silence:
b.pad-idle
GB 9469. 8--88
一每个siletce符号应被编码为（0-0)序列：每对pad-idle符号应被编码为(I.)(H)(H)(IL.)序列:一每个zero符号应被编码为(H)(L)序列one每个one符号应被编码为(L)(H)序列：non-daia-
一MAC子层实体成对发送non-data符号每个这样成对连续的non-data符号应被编码为(1.)(L)(H)(H)序列。因此愤启始定界符序列应被编码为：
non-date
Hot-data
顿结束定界符序列应被编码为：non.data
non-data
C特号定时
MAC格号等十O
non-data
non-data
MAC号
传输符号
（顺事）
1100/1011
LHHLHEHHLHEHHL
数据障实例
LLHHHELIHHLHL
启始定界等
non-data
non-data
MAC符号尊于1
MAC符号
指符号
(顺事)
-MAC符号
传输符号
(颐率）
非数撼MAC符母对
01,01:01,0
PpiplepIpp
LHHLHHLHHIHHI
的学丙- P ADIDL E
T.HHI.HLLEILH
结策定界特
图2物理信号编码曼彻斯特数据编码5.3已调制的线路信号（在站的线路输出处）把本标准第5.2条中的编码步骤得到的结果送到FSK谢制器，产生的结果是每个(H)将用调制器两个发信频率中的较高频率表小，每个（工)将用调制器两个发信频率中的较低频率表示，而每个（0)将被表示成既无载波，又无调制信梦。载波调制后的结果应按本标准第5.5条规定耦合到单信道同轴电纳总线媒体。
5.3.1线路信号应对应于载波频率为5.00MIIz的FSK信号，其频率在3.75MHz士80kHz和6.25MHz士80kHz两个发信频率之间平滑地变化。5.3.2按本标准第5.2条传输编码步骤所得到的每个传送符号应被发送,发送持续时问等于MAC实体在MAC 接口处送出的MAC符号到达间随时间(inter-arrival time)的--半。该周期的最大抖动应小于MAC符号到达间隔时间的1%。
W75 )(dBmV)之间，
GB 9469. 8 -: 88
5.3.5剩余或漏泄的发送器关闭输出信号（即，当\发送\PHY码（H)时）应不大于一22dB（1mV，75 Q)(dB mV)
5.4禁止畴刃
为了禁止调制到达局域网媒体，每个物理层实体应有自中断能力。物理层内部的硬件应监视发送器的输出打开条件，并应提供0.1士25%的标准窗口，在该时间内，可以进行正常的数据链路传输。如果传输超过这段时间，那末禁止崂明功能动作则禁止此后到达媒体的输出。在收到站管理PHY-RESETfeyuest(见GB9469.10第5章）原语时，应复位禁止崂切功能。其他的复位方法也是充许的。5.5与媒体合
物理层功能适于在由750双向同轴下线电缆，无定向阻抗匹配分接头和75Q支线电缆组成的媒体上进行操作。站与媒体的机械耦合应是支线电缆，并使用GB9469.9规定的站上的75QN系列接拥插座。
当接插件终接一个752电阻负载时，在接收器N接插件处的最大电压驻波比（VSWR）应为1.51或更小。VSWR应在整个3～7MHz频谱范内测得。发送器和接收器都应用交流变压器耦合于支线电缆媒体之一的中心导体。线圈间的击穿电压至少应为500V交流有效值。同轴电缆媒体的屏蔽层可以有选择地接到机壳地，连接阻抗应小于0105.6接收器灵敏度和选择性
当接收信号在4dBmV到十50dBmV范围内，并直信号噪声比SNR为20dBmV或更大时，物理层实体应能够提供1×10-或更小的不可检测的误码率，而可检测的误码率为1×10-或更低，噪声应在整个3到7MHz题谱范围内测得，如本标准第5.5条所述。另外，每不接收器必须能正确地识别听在站本身的传输。5.7符号定时
每个物理层实体应恢复包含在接收信号发信频率变换中的PHY符号定时信息，并利用此恢复的定时信息来决定传送给MAC接口的MAC符号的精确速率。所报告的MAC符号定时相对于接收到的发信PHY符号定时的偏差应小于8%（当从媒体上收到silence时，应按本标准第5.1条决定的标称速率向MAC接口报告，其误差应在士25%范围内）5.8符号译码
当每个收到的PHY符号解调和判定后，应按本标准第5.2条重所描述的过过程对PHY符号进行译码，译出的MAC符号在MAC接口处报告（本标准第3.1.1条中所注，允许接收器将pad-idle发送表示译码为“1\和“0”序列）。每当接收到无法正确译码的PHY符号序列时，应将其译为适当数目的bad-signalMAC符号，并向MAC-PHY接口报告。在这种情况下，接收实体应尽快与译码过程重新同步。5.9接收信号源选择
要求具有接收信号源的能力，选择信号源由站管理实休控制。既可是物理层实体内的回送点，也可是（多个）媒体（中一个）。当所选择的源不是媒体（之一)时，在选择有效期间，PHY实体应自动禁止向所有连接的总线媒体传输。
5.10发送器的充许/禁止
由站理实体所控制的允许/禁止单信道总线媒体上调制器发送的能力是必须具备的。5.11元余媒体的考虑
鼓励采用符合本标准、带有元余媒体、能运行的具体设备只要该设备能在非究余媒体单电缆环境客类标准行业资料免费下载GB 9469.888
功能，它还应能独立地允评或禁止所有其它余发送器中的每·个发送器。5.12可靠性
物理层实体应这样设计，使得它每小时连续（或间断）工作引起的，与连接到媒体上其它站通信的故障概率低于1×10-\
连接站到问轴电缆媒体的接插件及其它光源元件应设计得使整个网络的故障概率为最小。6环境规范
6.1安全性要求
本条提出有关安全性的建议利准则。这里的列出既不全面，也不可能涉及到所有可能的安全方面。极力主张设计和安装者参照有关地方、国家和国际的安全规则，保证与相应的标准相一致。GB9469.1附录A的参考支献32巾提供了许多有美法规在要求方面的附如谁则。GB94169.9巾描述的局域网电缆系统，在他们使用期间易遭受至少四个方面的直接电气安全的危险，连接设备的设计者应该认识到它们的这些危险是：1。局域网络的元件马电源或照明线路之间的首接接触：h．局域网络电缆和元件上积累的静电：c.尚能瞬变糖合到高域网电缆系统：d．各类网络儿件所连接的安全地之问的电位差。为了使局域网络正常地操作，对所有类似的电缆系统都存在的这些电气安全的危险性应该适当地缓和。前且在·一个运转的系统中，除了采取处理这些故障的预防措施外，还必须采取特殊于段，以保证当从现存的局域网媒体上添加或撤除设备时，这些预定的安全特点不会失效。GB9469.1附录A的参考文献15中定义了完整的安装规程。6.2电磁和电气环境
来自周围环境的干扰源包括电磁场、静电放电，地线连接之间的瞬变电压等等。这几种下扰源都促使同轴电缆之间，或者如果有的话，站的地线连接之间的电压积累，当工作在工业环境中时，物理层实体应满足它的规范，
6.2.1电磁环境
工业环境存在着下列两种外界平面波电磁场：a.在10kHz到30MHz范围内，2V/m的电磁场：b.在30MHz到1GHz范围内，5V/的电磁场。6.2.2地电位差
工业环境中存在的儿种典型的地电位差是：a：当传输媒体整个处手保护区时，在频率低于4Hz的情况下，地电位差的典型值小于10V（峰-峰）：
b当传输媒体外露于工厂环境时在频率低于100H：的情说下，电使差的典型值小于50V（峰-峰）：
c当传输媒体外露于恶劣的工厂（如发电)环境时.在频率低于10MHz的情况下.地电位差的典型值可升至1000V（峰-蜂值）：6.3温度和湿度
要求符合本标雅的任何体设备：在规定的环境条件的合理范围内都能止常工作.这些条件与温度 说宜及加油和后动文来的物迎多性右这此验数的目体更或和断书虑超出了木标非战wwW.GB 9469.888
G465.1附录A的参考文献14至19和32中所列的规章要求适用于局域网的设备和媒体：但并不局限于此。
7标示
建议遵循本标准的物理层实体的每个具体设备（和辅助文件）都应对用户以明显方式至少标明下列参数：
以Mbit/为单位的数据速率（即1Mbit/s）a
h：该设备在站之间·次双向传输交换中所号起的最坏情况的往返延迟，在GB9469.6第3.1.6条内规定；下载标准就来标准下载网
e：在GB9469.10第5章中定义出操作方式和选择能力；d．当站有多个N系列接播件时(如穴余媒体情况），要在幕近那个接插件的地方作标记，清楚地标明每个接插件的作用。

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