【电力行业标准(DL)】 采用配电线载波的配电自动化 第5-4部分:低层协议集 多载波调制(MCM)协议

ICS27.100
备索号：13568-2004
中华人民共和国电力行业标准化指导性技术文件DL/Z 790.54—2004
/IEC TS 61334-5-4:2001
采用配电线载波的配电自动化
第5-4部分：低层协议集
多载波调制（MCM）协议
Distrihudon automaton usdng distrlhution Iine carrler systems.Part5-4: Lower layer profilers-Multi-carrier modulation(MCM)profile(EC TS 61334-54: 2001, IDT
2004-03-09 发布
2004-06-01实施
中华人民共和国国家发展租政革委员会发布
范国和月的
规范性引月文件·
定义和缩略语
4低层协设结构
物理民规范说明
6 MAC子层协议摧述
DL/Z.790.54
DL/z790.542004
老我国城乡电网改造事业的发展，对配电自动化的要求已甘益追切。与传输配电白动化信息的其他通信方式相比，配电载裁波可以降低些设投资和运行费用，便于曾理，是：种经券实用的通情方式。但配电网结构点索，信号传辅衰减大，采用配电线裁波在技术上有一定难度：国外在20此纪T0年代开展了这为面的研究工作，有相关产品间世。我国在20也靶如年代也开展了这方面工作，在一些城市进行了试点。从1995年起，国际电工委员会陆继发布了EC61334系列的国际标准、技术报告或技术规范，对我国这方面工作的开展有恨好的指导作用。我们将这些文件采用为我国电力行业标准DL790采用配电线载被的配电白动化”，以便和国际接轨，本指导性技术文件仅供多考，有关对本指寻性技术文件的建议和意见同向中国电力企业联合会标准化中心反映。
DL790是一个标准文件系列，包括标准和标准化指导性技术文件，共存以下2U部分：第1-1部分：总则配电自动化系统的体系结构（DL亿790.11一2001采用配电线载波的配电自动化第部分，总到第1篇：配电自动比系统的体系结构）第1-2部分：总则制订规落的导则（DLIZ790.12：2001采用配电载载波的配电自动化第1部分：总则第2篇：制定规范的导期
第1-4部分：总叫中低压配电线裁波传细参数（DL/Z790.14—2002采用配良线载波的配电自动化薄1-4部分：总则中低压配电线波传输争数）第3-1部分：配电线载波信号传输要求频带和输出电平（DL790.31--2001采用配电线载波拍配电自动化第3部分，配电钱校被措号传输要求第1需：频带和输出出平）第3-21部分：配电绒款波信号化输要求中正绝练电容型相相结合设备（DLT790.321—2002采用配电线波的配电白动化第3-21部分：配电线载波信号传输要求中压范象电容型相相结公设备）第3-22部分，配电线裁波信号传输要求中压相地和注入式屏截地站合极各（DL/T790.322—2002采用配电线载液的配电白动化第3-22部分：配中线波信号传输要求中禾相地和注入式屏蔽地结合设备>
第41部分：数据通信议通指系统参专模型（DLT79041一2002采用配电线我波的配电自动化第4评分：数据通信协议第1篇：通信系统参考型）第432部分：数据通信协议数据路层遇逻辑链路控制（LLC）（DLT790.432—2004采用配电线裁被的配电白动化第432部分数据通借协议数据然路层一逻辑链路控制>第4-33部分：数据通信协议数据链路层面闪连接的协议第441部分：数据通信协议应用协议配电战报文范第4-42部分：数据通信协议应用协议成用层第4-511部分：数据通信协议系统管理CIASF协议第4-512部分：数据通信协议采用61334-5-1协议集的系统管理信息库MIB第461部分：数据通信协议网络层光连接协议第5-1部分：低层协议集扩频型移潮键控（S-FSK）协议[DL/T790.51—2002采用配电线载滤的配电自动化第5部分：低层协议集第1篇，扩频型移费链控（S-FSK）协议第5-2部分：低层协议集移频键控（FSK）协议第5-3部分：低层协设集扩频型自适应宽带（S5-AW）协议第-4部分，低层协议巢多载波调制（MCM）协议五
第5-5部分：低层协议巢扩频型快逆跳频（SS-FPH）协议第6部分：A-XDR编玛规则
DI/z 79D.54 -—2004
本部分等同采用技术规范IBTS61334-5-4：2001《来用配电线截波的配电自动化第5-4部分
多裁波调制（MCM）协议》（英义版）。本部分由中国电力企业联合会提出本部分由全国电力系统控制及其通信标准化技术委员会归。本部分由中国电力科学研究院负责起卓，国电白动化研究院、北京四方继保白动化公司象加起草。本部分主要起草人，周明茂，邵瓣，陈道元、王丽平，江晓岩、在雁格。1范国和目的
来用配电线载波的配电自动化
第5-4部分：低层协议集
多载波调制（MCM）协设
DL/Z 790.54 - 2004
本文件结合物理层和MAC子层提供的服务描述对多收波谢越方法的要求，目在于为繁照DL/Z79D.11的中止和低压配电网的配电线概滤（DLC）系统的有效通信建立一套标准DL通信系统的一些接术于段正处丁开发阶段。因此，月前几种低协议从性能价格比和效率两方面考虑是可以按受的。在损多情况下，解决方案的差别狠小，井且它们具有相同的设计思路。2规范性引用文件
下列文件中的秉鼓通过本部分的引用而构成为本部分的条款。凡是注日期的用文件，其后所有的修改单（不包据勘误的部分）或订腋均不适用于本部分，然而，鼓励据本部分达成协议的各方研究是否叮使用这些文件的最新版本。凡是不注口期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T18657.1远动设备及系统第5邮分：传输规划第1篇：传端恢格式（IEC60870-5-1+[990，迹）DLZ790.11采用配电线载波的配电自动化第1部分：总则第1篇：配电自动化系统的体系练构（[EC61334-1-[：1995，it)DLT790.31采用配电线载波的配电自动化第3部分，配电线懿波信号传输要求第1篇：赖带和出电平（EC61334-3-1+1998，）DL/T790.41采用配电线载的配电自动化第4部分：数据通情协设第1篇，退信系统参考换型（EC61334411996，idt)
3定文和缩略语
3.1定义
下列定义适用丁DL790的本部分。3.1.1
控制方向controlirection
从中心系统到终端设备的通信方向。8.1.2
域domaln
DLC通惜网络的逻辑段。
跳数 bops
主站和特定站间通措必需的路由中数，3.1.4
启动方Imttlator
控制一个域介重访间的站。主站可以接权本域内已注如的以站在有限的时间内作为启动有。注，对于一个站，月动方是动密特性。1
DL z790.54 — 2004
启动方协设数据单光InliarPDU
启动方发送一个PDU（协议缴据单元）到非启动方，可利用路由中维器进行多点中继通信。3.1.6
maatertatnn
在一个域内充当通信士机的站。注：对于一于站，主站点静态特性。3.1.7
监视方向monitoringdirectton
从现场设备到中心系统的通信方向.3.1.8
非启动方noa-inftator
不充当启动方角色的站。
注，对于一个站，非启动方是边态特性3.1.9
非启动方协说数据单元o-ininlorPDu非启动方发送一个PDTI到肩动方，有可能使用略出中继器进行多点中继传输非自动方的PDI位在响应自动方PDU时发送，
路由中继routingrepedtiou
出于月的站不能与源站直接进行通，因比重友发送个带有可修改地址城的PDU。路由中继的过程在MAC子层，不涉及网络层。路由中继是借用移动通信中的。3.1.11
从站 sla stalon
一个域内充当通信从机的站，一情况下，从站作为非动方，但可以转化为启动方。注：对于一个站，从站是静态持位。9.2罐略谱
4低层协议结构
distribution line carrier
discret mulitonc
high volcage
logical link control
laycr managcmcnt interface
lawynltage
MAC leyer service dnta unil
mulricamier madulation
management information base
oribogonel freyueucy diyisiun mpulliplexphysical layer service data umitprotocol data anit
yervice data unit
syktem managemont application process配电绒载液
离散多音频
逆路控制
层性理接口
MAC层服务频据单元
多挚波调制
誉理信息数据库
正交频分复用
物理展服务数据单元
协议据单元
服务数据单元
系统管理应用进程
DLC-MCM低层协设结构如图1所示。本部分介绍物理层和MAC子层的功能。2
4.1物理层
MACimre
继推信号证
用和期会注各
图1LC-MCM协这的分层结构
败拓端展
DL/Z790.542004
物理层服务于MAC了层，传送MAC协议数括单元到远端的MAC了层实体，它具有独立范物理特性和实现与两揭合。
4.2M4C子层
MAC：「层服务于LLC广层，利用物睡层提供的脏务将LLCPDU传送到逆方站，MAC层的土要功能勿断访可护带和检错。
购外，它提供中继方案，六缴对于高协议层是透明的为促丁好的理解，MAC广层进步划分为两个功能单元：MACpbY和MACrore。MACphy负克与物押尽接口，而MACtote女女与LLC子展接口以及地址和路由中继的选择。5物理层热范说明
5.1调制
5.1.1 目的
多我波调制（MCM），也就是次所阅制的正交韧分复用（OFDM）或离前多音韧（DMT）调制控不，它有带宽敏率高（数据率高》和频带分配灵活等特点在电小继上存在窄带十扰、脉冲十扰利题率选托性衰减的况下，MCM调制方式利创馅编码结合使用的可亢性很高5.1.2多载波调制MCM）原理
多载波调制将信道带宽划分成多个子信道。母个子信道，出一个载波在很低的速事上调制，多载谢制可以看成是W个立救波调制的知合，每个调制载具不同的较波频。适当选载波频率，使各个载滤正交，以使彼比互不干就。图2是多载波调制信号抽样频谱的示例。主
AAAAA空AA
图2多载波调制信号抽样频谱示例3
DL/Z790.54—2004
与传统的单载波方式及扩频方式相比较，多裁波调制具有以下优点：MCM和扩顺方式相比有较高的带究利用率，如巢每个独波的带宽足够小，数据速率游接逆于仙农公式理论限值，
一一MCM在分配和使用给定的信道带宽上具有很大的灵活性，易于配量可用频带的下限和H限。另外能抑制在该频带内的特定额率，避免干扰其他系镜。还可使用两个或更多的不连续的子频带传送信号数据流。
一可用不同的调制万式分别调制每个我频。典型的裁波调制方式有FSK，PSK，QAM、每个载被可其有不同的比特数，出十调制方式灵活，每个裁频信号酷就得最佳信噪比，注：孝载波的峰值功率比单熟波再线要高1OKB，妞带可减小需规MCM的性值功率而不影响它的世能。一MCM测制方式有银强的抗符号间千扰（IS）的能力，对传输过程引起的群时延失真，MCM古式优下宰带系统。MCM调制方式的高可非性主要内干采用了儿个截频计打传靠挑得轻大的符号长度：此外，通过在符号间插入保护性间隔或一个循环前强能洲除符号间干扰（IS1）。MCM训制方式有很强的抗窄费干扰（连续波赚声）的能力，固为宰带下扰通带仅破坏荣一个载赖。通过前向判错编码，能重新恢复被破坏的码，一一通过对MCM评制方式的含理设计和前向纠错编码，MCM有很强的抗脉冲干犹的能力。代柜对于FSK制方式等，MCM的接收机比较整杂但以上所适证明使用MCM调制方式的忧述性，以FFT为基油的收机，它的京举性以MM增长，M是载银的数目，反然MCM解调器的快处班会产牛有传输延迟，但是对典型的电力线通信应用来说，这个延退是可以忽略的。
5.2物理展微据格式
5.2.1目的
本条包合两部分：要求PHY提供的服务以及通过物理信道（配电线网络）传输信息流的方法，5.2.2传输方法概述
这部分讲述MCM的传轴方法。所选的调制方案是害赖波筹分移相链控（MC-DPSK），载没频率是4.5Hz的倍数，1（子载波）和数波频率是可以配置的。每个符号传送「位，这样总传输速率为1X4.5Bbit/s。为了在恶劣信增条件下，增加信息传输的可靠性，采用了1/2编码率的卷积码，并五利用循环儿余校验码来检查信息长疫以及信息的完整性。同步前导码确保在恶劣的信道条性下同步的可节性。
为改誉群时延失真大的信道特性，长度可配置的循坏前税用于有效借息的调制：同步前导码在发送时效有循坏前繁。
发送的据每秒288000次采样（每个符号包含64个样本），在接收端，借号以288kH频率深样并进行64点执速俄率叶（FFT）变换。注：对于循环前赖，每个将号来样，假设P_SDUO（m），m-△+\8M-1，0（m）E[0，1]以每个符号「位传送，用1个了截波：长度信息和有效信息分别进行CRC校验，加上校验结果后分段虑快，再进行交，然后进行编码．最后，业据被问步序列预处理后进行调制。图3给出每个功能的详细说明。5.23配量换数
下述的物理层由下列设让整数定义，设计秘数可在网络中配置或与变化的估道条件相适应，在一个网络中，这些泰数必须相间，以便达到兼容性。子载波激1。12-1，典型值N=4。子裁波家引,的数措。子载波频率是×288KHz/N，1i多NF2-1，允许使用非连续频带，理论.的频率范曲是288kHz/N全[44—288kH/N（个包括i,=0和i,=F2），如N=64时，频率范围为4.5kHz~139.5kHt实际的频率池用符合DLT790.31—2001。4
H=MCA（B位收姐序号）
P恢拍位
FAPHY快效
LPHY块长座
上子螺滋败
前守世的于教缺效
B-PHY与效管点号效
N二后个符与采杆败（不包带痛环前氮）测步序列
Nxm每个等号累样效「包能前环的组）(mtm-0m4-L,t-Gm+23收送信号
推文司店
CRC断网和澳死
5m),m=(Baf1P.5)
除点东临范
CXn),D--168+2P+ [19
2(x-1F-B-
善净城叫
m,1),0-1-1,&-0B24
XG,r~D~24N+BNas
图3传输败据流程图（一个报文）DL/Z790.54 —2004
从 cos（,和Bin（,）到coe（和n（）其中案引为i,的子糖波相位是中。选择相位可以减小峰值功率，甚至用不同相位达到兼容性。使用标识 r*\F表示前导码中的了载被，=1 表示前导码中的了载波X被使用，r=0 表示不使用。
注：这个定文表明用前导的子载缺集是有效信息中子教选的于集，前导码相位。表示在前导码中用的cos（更）和sin（gn）到cos（）和si（）中的素引为，的子模波相位。仪在X=1时有意义。选押相位可以减小峰值功率，甚至用不同相位以达到功率的均均分布，
择本的指升前长度（~）。矫环前袋用于对付变化大的群时延。度范屈为0~码，默认低是0比特为单位的块长度（L）。在分度过程中定义的快（匹5.2.6）。5.2.4PHYPDU格，CRC缩码和填充PHY报文结构如下：
长度（比特）
Preamble
Prexmble
前导码和S（）分别综码和证制。，5.2.4.1Preamble（前手码）
见上面说明。
5.2.4.2LEN（长度）
PAD_LEN
LEN_CRC
LEW是块中S（m）的长度，LEN（&M+PADLEN+6O)BLOCXLEM5.2.4.3RES
此保留将来使用。对当前版本它也定为05.2.4.4 PAD LEN
PADLEN城指PAD域中P的比特数。5.2.4.5 LENCRC
PL_CRC
LENCRC域U（m），M=Q…15，括对LEN域、RES域、HDULHN城的CRC控码。它的计5
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算如下1
多项式
m)x\多项式++++\+++\++1除的余项取反后形成(m），0)是LS（低有效位）
这：这个多项式来额十GB/T18657.1的FT3的情式，它表示在状长吸151位时汉勇距高为6的进伟BCH码U【m）插入到S（m）中，
S(m+24)=.(m)，m=0..-15
5.2.4.6PL（有效信息）
有效倍息域包含M字节的PHYSDU。5.2.4.7PAD（填充）
筑充势用来确保已编码的HY报文正确填入一个惑多个FHY块，乳下面说明，5.2.4.BPLCRC
PLCRC域Uz（m），-0*-15，它是对整个PL域的CRC校验妈，计算如：多项式(m+40)被多项式+++X+×++++*+除的数取反后形成Ue（m），Um（0）是LSB
往：这个多圾式求源于GD/TIB657.1的FT3格式，我示在快长不大于151化时双朗距为6的然仕BCH码Ur（m）插入到S（m）：www.bzxz.net
S (m+8f+404P) =Upl【m) m-0-*-155.2.4.9FLUSH (刷新)
FLUSH域常用丁刷新备积码。
5.2.5楼积码
未编码的PHY报文5【*），m=D&M+P+59轻卷积码编码形成己编码的PHY报文C（m），m=D16M+2P+119。编码器是编码率为1,2的积码码器：其的束长度G=5，码发生器物多项式为10111和11站1。编码器的韧状态设罩为0，码发生器产尘的第个衍号先赖出。刷新域用-F刷新编码器，使编码量的最后状夜归为0。解码器的功能据图如图4。海因轴出2
教球确入
确码用出！
图4瑜码器功能框图
5.2.6分段和交绍
已缩码的FHY报文分段到PHY块中，并完感块内空织，PHY块K工是：个采统餐数，必领在名供应商之间协商一致以达到兼容性。由于已编码的PHY报文C(m)的长度为16M+120+2P，可以用P个填充位分段填入到长度为L的小FHY块中：
Y- [(16M+120/3
#= (rL- (16M+120)/2
按下函方法分段形成块m，)t
B(k)=C(m+*L),m=0.-L-1:----y-1式中动表示在一个换内的位，表示块号：DL/Z 790.54 — 2004
B(m+k)经过快内交织，登换为V(m，)。交织依赖十了机波的！数目和信道条件，而且必须经过供应商的同意。既认值是不交织。已完成交织的长度为L·的PHY报文W(*，)被映射成长度为「·B的Zm+),B是符号数,B=Y-Lf。z+)mod,(mz)dim，),m=QL1,=y-)在上式括导Z(-)中，(m+kLodr表示m+t·L除以！的余数，（m+k·L）divl表示mk·L除以龄商。
这时，Zm，)己包含要传送的已交织数据。07-1表示数波号，=0-B-1表示符号序号，5.2.7Prtmble（前导码）
问步前导码由序列)组或。
X(0-*-24)-1111101011100110100000KK01前孕码重烹出现在所有的子栽波中，形成码市D带，)：(, k)=X). =O-22m= (0---N/2-11r=1).5,2,8调制
前导码D(m：传输采用1子快波的多垫波差分格相键控（MC-DPSK）调制。末调制的PHY抵7(m，)用 MC-DPSK后号调制，于裁波数为，每个符号！位。首先，前导码Dm，)，m(0...NF2-11r=1)，=0-22在时城内进行差分编码，产生差分编码前导码4(m，)，m={0Nr2-11=1)，k=023A( 0) = 1,m=[α+-WF2-1r,=1]
A(m, k)- 2(D(m, f-1)甲A(m, k-1)-1), m=[0+W/2-Elr-1 ], =1--23在此A(m，0)是前导码的季考符号，符导代表模2加。接若未调制的PHY抵文Z(m，)进行差分编码：A(m 24)-1 m={ixl,k=[-]
A(m，k)=2(Z(mk-25)甲A(m，1))=1,=25.B+24,m=()，=l*+在此A(m，24)是有效信总的参考符号，现在，A(m、)足一个一态信号，在时间 n上以期率&传送，A(m，)的值为+1 表示二进制的\1-1表示二进制的“心”，0表示没有信导传适。每符号鼓调制成信号的）。
对于前导码
1) (2f,-(,IN+m)-g (+-N[-.
J) : t=0...24N-1/W
对于有效信息：
数据位的每个符导产牛一个信号 (m
[] cOs(2。-(_>/N+)P [+-NT-
结果产生一个N=64个样本的向量，将该向量的最后N个样本拷贝，并将此Nc个样本放布最韧的64个样本前，形成一个具有（N+64）个样本的符号。Pi(是个长度为N的矩形脉冲，甲) =
[1, [=0-.. N-1
10.其他
f=288/NkHz。位以它们的缩号升序传送。在传送前导码时，总是不加循环前綫。PL1Z 790.54 -. 2004
5.3PHY服务
5.3.1PHY到MAC的接口
5.3.1.1PHY_DATA.request
5.3.1.1.1功能
PHY_DATAICUUEaI质语通过PHY层实体传送时，用PHY传送序发送一个PHYFDU到一个或几个选端PHY实体：
5.3.1.1.2 结钩
原语的语义如下：
PHY_DATAnequest[
P_SDUH
P_SDUPHY务数据单元参录定义通过PHY实体传输的PHY服务激播单元.足够多的与P_SEL相关的信息提供给PHY了层实体，以确定数据单元的长度M，5.3.1.t.3使用
当传输数据到一个对等MAC实休时：MACFHY层将严牛该原该点语的接收者将促使PHY实体完成所有PHY设定的功能（见522，并将格式正确的PDU送判主设备单元，以傻传送到对等的PHY层实体，5.3.1.2PHYDATA.coafrm
5.3.1.21功能
PHYDATA.confim顾仅有本地意义，它给PHYDATA.eque原说提供一个合的喇应。PHY_DATA.confirm原语告诉MAC子层实体先前PHY_DAIA.requeRt的P_SDU是否己经成功传输。5.3.1.2.2结构
原语的语义如下：
PHY_DATA.contirm!
Result多款用来返回给本地请求实体一个状态信良。它显求先前的HYDATA.repest是步败还是成功！5.9.1.2.3便用
该原语用下响应一个PHY_DATA,requeal原语，它假定MAC了层有足够的信息确认相应的请求。5.3.1.3PHY_DATA.Indicadla
5.3.1.3.1功能
该原证定义从PHY层实体到MAC了层的数据性输。5.3.1.3.2结构
原语的语义如下：
PHY,DATAindicalion[
F_SDU参数定文由本地FHY层实体接收的FHY服务整增单元5.3.1.3.3使用
PHY_DATAindication从PHY层实体传到MACF层实体，指示一个有效的PDU已实达。6MAC手层协议描述
6.1概速
8.1.1M4C通信网络销构
通信网络被别分成几个域。每一个城由一个主站来管理，一个域中的从站在主站注谢，支持与不8
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