Сервисы канального уровня и структура кадра

Для организации телесигнализации и телеизмерения используются сервисы класса S2 (посылка/подтверждение) и S3 (запрос/ответ). Схема сервисов приведена на рис.8.

Стандарт отрасли рекомендует небалансную процедуру передачи при обмене ПУ-КП. При этом ПУ всегда играет роль первичной станции и передает информацию на КП, используя канальный сервис класса S2 SEND/CONFIRM. Передача информации от КП осуществляется в ответ на запросы ПУ с использованием канального сервиса класса S3 REQUEST/RESPOND.

При "многоточечной" топологии первичная станция должна подсчитывать значение бита FCB и счетчик повторных посылок (в случае обнаружения ошибок) для каждой вторичной станции в отдельности.

На канальном уровне применяется протокол формата FT1.2, который определяет структуру передаваемого кадра в виде непрерывной последовательности байт. Для передачи данных КП в ответ на запросы ПУ использует формат переменной длины (см. табл.3). Форматы типа F и С используются для формирования квитанций (ACK и NACK).

На рис. 67 приведена структура кадра, формируемого КП для передачи запрошенных данных. В структуре выделены наиболее существенные поля. Содержание блока ASDU канальный уровень передающей стороны (КП) получает от прикладного уровня, дополняет его байтами заголовка и концевика и передает физическому уровню. На приемной стороне (ПУ) канальный уровень выделяет блок ASDU из кадра, полученного от физического уровня, проверяет достоверность полученной информации с использованием заголовка и концевика, передает выделенный блок прикладному уровню.

Назначение и порядок формирования байтов START, L, C, A, КС, END разъяснены при рассмотрении канального уровня телеуправления. Ниже указаны особенности отдельных элементов кадра, формируемого вторичной станцией.

Сервисы канального уровня и структура кадра - student2.ru

Рис. 67. Структура кадра переменной длины

Байт управления канального уровня (С).Для кадра, передаваемого от вторичной станции при небалансной передаче, байт управления имеет следующий вид:

2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰
DIR	PRM=0	ACD	DFC	FC (функциональный код)

DIR – не используется (для небалансной передачи)

ACD – 1 на вторичной станции есть данные класса 1 (высокоприоритетные)

0 нет данных класса 1

DFC – 1- дальнейшие сообщение могут вызвать переполнения буферов памяти

FC - функциональные коды:

для первичной станции (ПУ) – Мaster

3 – посылка с подтверждением и передачей данных для ПУ

8 – общий запрос о наличии данных класса 1

10 – запрос данных класса 1

11 – запрос данных класса 2

для вторичной станции (КП) – Slave

0 – положительная квитанция (АСК)

1 – отрицательная квитанция (NACK)

8 – ответ с пользовательскими данными

9 – запрошенные данные недоступны

Общий адрес станции (А) – это адрес КП, он является уникальным адресом в сети. В отраслевом протоколе для адреса предусмотрен 1 байт. Он повторяет адрес, заданный в блоке данных канального уровня ASDU.

Блок данных прикладного уровня (ASDU) – для вторичной станции при передаче поступают в канальный уровень от функций прикладного уровня, при обращении их к сервисам канала. Для первичной станции при приеме они формируются из битового потока, поступающего от физического уровня. Значения отдельных атрибутов канального уровня рассмотрено ниже.

TI – идентификатор типа блока данных, число [1…127],

для первичной станции:

45 – однопозиционная команда включить/отключить

46 – двухпозиционная команда включить/отключить

100 – команда опроса данных

102 – команда чтения данных

для вторичной станции:

1 – одноэлементная ТС с описателем качества без метки времени

2 – одноэлементная ТС с описателем качества, метка времени 3 байта

3 – двухэлементная ТС с описателем качества без метки времени

7 – массив из 32 бит ТС с общим описателем качества

11 – значение измеряемой величина, с описателем качества

30 – одноэлементная ТС с меткой времени 7 байт

SQ – классификатор структуры, два числа [0…1] и [0…127], для принятого в курсовом проекте 1-типа структуры информации, содержит i объектов информации и имеет вид SQ=0,i

COT[0:6] – причина передачи

1 – периодическая передача (опрос)

2 – фоновое сканирование

3 – спорадическая передача

5 – запрос или запрашиваемые данные

6 – активация

7 – подтверждение активации

10 – завершение активации

11 – обратная информация, вызванная удаленной командой

20 – общий опрос

21…36 – опрос группы 1…16

47 – неизвестный адрес объекта информации

COT[7] 0 – ACK

1 – NACK

Объекты информации

В проекте рассматриваются блоки данных, содержащие последовательности из i одноэлементных объектов информации (1-я структура). Каждый объект информации содержит адрес и элемент информации, и может иметь метку времени (см. табл.4). В одном кадре может находиться несколько объектов информации.

Адрес объекта информации должен быть уникальным для каждого объекта в пределах одного КП. Этим определяется возможность однозначного вызова любого объекта информации, адрес которого указывается в команде чтения. Как вариант может быть использовано структурированное адресное пространство.

Пример структуры адресов информационных объектов, применительно к двух трансформаторной подстанции 110/10 кВ, приведен на рис. 68. Для адресации информационных объектов использован 1 байт, который разбит на два полубайта, что позволяет адресовать на КП до 16 объектов, и для каждого объекта по 16 групп. Таким образом, получаем 256 информационных объектов. Предполагается, что ПУ предназначен для управления КП, с данными ограничениями. В противном случае, для управляемой подстанции следует установить несколько КП.

Сервисы канального уровня и структура кадра - student2.ru

Рис. 68. Пример построения адресного пространства контролируемого пункта

Элемент информации – его формат зависит от идентификатора типа в идентификаторе блока данных. Ниже рассмотрены элементы некоторых типов. Первая цифра является идентификатором типа (TI) , последующие буквы представляют метку, которая не передается, а указывается лишь для удобства идентификации. Расшифровка элементов метки приведена в приложении Д.

1M_SP_NA–одноэлементная информация ТС. Элемент информации – один бит ТС с описателем качества без метки времени. Элемент информации – один байт следующей структуры:

2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰	Бит
IV	NT	SB	BL	IN	GN		SPI	Значение

В младшем разряде передается один бит ТС:

SPI (single point information) – значение бита ТС:

0 – отключено,1 – включено.

Описатель качества содержит:

GN (general) – обобщенная величина

IN (inversion) – инверсное значение

BL (blocked/ not blocked): 0 – нет блокировки, 1 – есть блокировка, блокированная для передачи, сохраняет значение, которое было до блокировки.

SB (substituted/not substituted): 0 – нет замещения, 1 – есть замещение. Значение величины поступает от оператора (1) или от автоматического источника (0). SB указывает наличие/отсутствие ручного ввода.

NT (not topical/topical): 0 – актуальное значение, 1 – неактуальное значение. Значение величины актуально, если большинство опросов было успешным.

IV (invalid/valid): 0 – действительная, 1 – недействительная. Если функция опроса обнаруживает неправильные условия в источнике информации, то величина является недействительной.

2 M_SP_TA–одноэлементная информация ТС с меткой времени 3 байта. Тип блока данных 2 отличается от типа 1 наличием 3-байтной метки времени.

3M_DP_NA–двухэлементная информация ТС. Тип блока данных 3 аналогичен типу 1, но передаются два взаимно инверсных бита ТС (2¹ и 2⁰), характеризующие состояние одного коммутационного аппарата. Значения этих битов следующие:

0 – неопределенное или переходное состояние;

1 – отключено;

2 – включено;

3 – неопределенное состояние.

7 M_BO_NA–строка из 32 бит с описателем качества. Элемент информации – строка из 32 бит (4 байта ТС) с описателем качества. Состояние первого объекта ТС передается в разряде 2⁰ первого информационного байта. Структура описателя качества:

2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰		Бит
IV	NT	SB	BL				OV		Значение

Описатель качества относится ко всей строке из 32 бит. При передаче ТС описатель качества для всей строки можно установить равным нулю, если все данные достоверны. Если какие либо биты не являются достоверными, то IV в описателе качества устанавливается равным 1. Недостоверные данные можно уточнить передачей ТС по одному биту.

OV – 0 – нет нарушения пределов, 1 – есть нарушение пределов.

11 M_ME_NB – значение измеряемой величины, масштабированное либо в квантах. Элемент информации – одна измеряемая величина 2 байта – физическая величина с фиксированной запятой с описателем качества.

Младший байт данных передается первым. Старший разряд второго байта – S – знак: 0 – положительная величина, 1 – отрицательная величина. Диапазон передаваемых значений от -2¹⁵ до +2¹⁵-1. Отрицательные значения – в дополнительном коде.

Структура описателя качества:

2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰		Бит
IV	NT	SB	BL	AV	ЗП	OV		Значение

В ГОСТ Р МЭК 870-5-101 биты 3 и 2 не используются. В данном отраслевом протоколе для блоков данных типа 11, 12 и 35 биты 3 и 2

AV 0 – мгновенная величина, 1 – средняя величина;

ЗП - положение запятой:

00 – нет запятой (целое значение);

01 – после запятой одна цифра;

10 – после запятой две цифры;

11 – после запятой три цифры.

30 M_SP_TB –одноэлементная информация ТС с меткой времени 7 байт. Тип блока данных 30 отличается от типа 2 наличием 7-байтной метки времени.

100 C_IC_NA –команда опроса.В блоке данных передается один объект информации – команда группового запроса данных. Адрес объекта информации равен нулю. Объект информации содержит один информационный байт – QOI – описатель запроса, имеющий следующие значения:

-20 – опрос станции (общий),

-21 – запрос группы 1,

-22 – запрос группы 2,

-23 – запрос группы 3,

-…………………………

-36 – запрос группы 16,

102 C_RD_NA–команда чтения. В блоке данных передается один объект информации – команда запроса определенного объекта информации, адрес которого передается в данной команде в качестве адреса объекта информации. Передаваемый объект информации (запрос) не содержит данных.

Используется для вызова конкретного объекта информации, например, величины определенного ТИТ.

Метка времени. (CP24 время 2а) – трехбайтовый формат, получают из 7-битового формата (CP56 время 2а) отбрасыванием 4-х старших байт. Семибайтовый формат позволяет маркировать в диапазоне от одной миллисекунды до 99 лет. Трехбайтовая метка содержит миллисекунды, минуты, резервный бит RES1 и бит действительности IV, поэтому для нее требуется согласование по базе отсчета.