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[PDF] GB/T 42019-2022 - 英文版

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GB/T 42019-2022	英文版	RFQ	询价	[PDF]天数 >=3	基于时间敏感技术的宽带工业总线AUTBUS 系统架构与通信规范	有效

基本信息
标准编号	GB/T 42019-2022 (GB/T42019-2022)
中文名称	基于时间敏感技术的宽带工业总线AUTBUS 系统架构与通信规范
英文名称	AUTBUS broadband industrial fieldbus based on time-sensitive technology - System architecture and communication specification
行业	国家标准 (推荐)
中标分类	N10
国际标准分类	25.040
字数估计	202,219
发布日期	2022-10-12
实施日期	2023-05-01
发布机构	国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会

GB/T 42019-2022 AUTBUS boradband industrial fieldbus based on time-sensitive technology - System architecture and communication specification ICS 25.040 CCSN10 中华人民共和国国家标准基于时间敏感技术的宽带工业总线 AUTBUS 系统架构与通信规范 2022-10-12发布 2023-05-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布目次前言 Ⅺ 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义、缩略语、符号、约定 1 3.1 术语和定义 1 3.2 缩略语 3 3.3 符号 5 3.4 约定 5 3.4.1 通用约定 5 3.4.2 原语 5 3.4.3 状态机描述 6 4 数据类型 7 4.1 概述 7 4.2 基本数据类型 7 4.2.1 有符号整型(INT)编码 7 4.2.2 无符号整型(UINT)编码 8 4.2.3 浮点(FLOAT)类型编码 8 4.2.4 时间(TIMEV)类型编码 9 4.2.5 日期(TIMEDATE)类型编码 10 4.2.6 时刻(TIMEOFDAY)类型编码 11 4.2.7 时差(TIMEDIFFER)类型编码 11 4.2.8 字符串(STRING)类型编码 11 4.2.9 位图(BITMAP)类型编码 12 4.3 复合数据类型 12 4.3.1 结构体(STRUCT)类型编码 12 4.3.2 数组(ARRAY)类型编码 12 5 系统架构 12 5.1 概述 12 5.2 网络拓扑 13 5.3 协议栈架构 14 6 系统管理 16 6.1 概述 16 6.2 系统管理流程 16 6.3 系统管理信息库 17 6.3.1 概述 17 6.3.2 设备配置信息表 17 6.3.3 工作模式信息表 18 6.3.4 同步管理信息表 20 6.3.5 系统诊断维护信息表 21 6.3.6 通信资源管理信息表 22 6.3.7 链路节点管理信息表 24 6.3.8 链路超时管理信息表 25 6.3.9 时间管理信息表 27 6.3.10 网络管理信息表 28 7 物理层 29 7.1 物理层概述 29 7.2 物理层资源 31 7.2.1 信号帧 31 7.2.2 OFDM符号 33 7.2.3 码块 34 7.2.4 资源元素 35 7.2.5 工作模式 35 7.3 DLL-PhL接口 37 7.3.1 概述 37 7.3.2 服务原语 38 7.4 系统管理-PhL接口 41 7.4.1 概述 41 7.4.2 服务原语 41 7.5 DTE-DCE接口 45 7.5.1 概述 45 7.5.2 数据序列化 46 7.5.3 接口信号 46 7.5.4 信号过程 46 7.6 MDS介质相关子层 47 7.6.1 概述 47 7.6.2 MDS子层规范 47 7.7 MDS-MAU接口 53 7.7.1 概述 53 7.7.2 MDS-MAU接口 53 7.8 介质附属单元 54 7.8.1 概述 54 7.8.2 电气规格 55 7.8.3 发射规范 55 7.8.4 介质 56 8 数据链路层 58 8.1 数据链路层协议架构 58 8.2 数据链路层工作机制 59 8.2.1 节点 59 8.2.2 寻址 59 8.2.3 组播 60 8.2.4 资源映射与调度 60 8.3 数据链路层服务 62 8.3.1 概述 62 8.3.2 数据链路服务 63 8.3.3 数据链路管理服务 77 8.3.4 时钟同步服务 94 8.4 数据链路层协议 100 8.4.1 工作过程 100 8.4.2 DLPDU结构 109 8.4.3 状态机描述 120 8.4.4 错误处理 125 9 应用层 126 9.1 应用层协议架构 126 9.2 应用层数据类型 126 9.2.1 时间信息结构体 126 9.2.2 时钟选项结构体 127 9.2.3 网络配置参数结构体 127 9.2.4 MAC映射表结构体 128 9.2.5 IP映射表结构体 128 9.3 数据对象模型 129 9.4 应用层通信模型 131 9.4.1 概述 131 9.4.2 P/S 131 9.4.3 C/S 132 9.5 应用层服务 132 9.5.1 概述 132 9.5.2 应用服务元素ASE 133 9.5.3 应用服务 156 9.6 应用层协议规范 157 9.6.1 概述 157 9.6.2 ALPDU结构 157 9.6.3 状态机 163 附录A(资料性) 数据子帧示例 170 A.1 示例A 170 A.2 示例B 170 A.3 示例C 171 附录B(规范性) RS码生成多项式系数 173 附录C(资料性) NodeID与 MAC地址映射表结构及示例 174 附录D(资料性) 组播映射表结构及组播工作机制示例 175 附录E(资料性) OPCUA数据模型与AUTBUS数据模型对应举例 176 附录F(资料性) 业务数据映射数据传输单元报文举例 177 附录G(资料性) AUTBUS总线虚拟化方案示例 178 附录H (资料性) 基于AUTBUS规范的钢铁行业应用推荐 181 H.1 钢铁行业工业通信需求 181 H.2 基于AUTBUS规范的钢铁行业应用系统架构 181 H.3 基于AUTBUS规范的钢铁行业组网架构 182 H.4 基于AUTBUS规范的钢铁行业应用效果 183 附录I(资料性) 基于AUTBUS规范的石油天然气行业应用推荐 185 参考文献 187 图1 状态机示意图 6 图2 BITMAP数据类型示意图 12 图3 AUTBUS线形总线网络拓扑 13 图4 AUTBUS环形总线网络拓扑 13 图5 AUTBUS协议栈模型与OSI各层对应关系 14 图6 AUTBUS协议栈架构 15 图7 AUTBUS系统管理流程图 16 图8 资源块信息结构示意图 24 图9 AUTBUS物理层模型示意图 30 图10 AUTBUS信号帧及OFDM符号 31 图11 信号帧结构 32 图12 数据子帧的承载模式A与承载模式B 33 图13 物理层OFDM符号结构 34 图14 OFDM_Timing结构 34 图15 数据链路层协议数据单元与码块 34 图16 资源元素示意图 35 图17 DLL-PhL接口上数据单元之间的映射 38 图18 Ph-Param服务过程 39 图19 Ph-Data服务过程 40 图20 Ph-Clock-Sync服务过程 41 图21 Ph-RESET服务过程 42 图22 Ph-SET-VALUE服务过程 43 图23 Ph-GET-VALUE服务过程 44 图24 Ph-EVENT服务过程 44 图25 Ph-SYNC服务过程 45 图26 DTE-DCE接口信号过程示意图 47 图27 MDS子层过程 47 图28 扰码序列生成过程示意图 48 图29 码率为1/2的归零卷积编码器 49 图30 码率为3/4比特删除过程 50 图31 码率为2/3比特删除过程 50 图32 m序列的产生 51 图33 OFDM符号结构图 52 图34 MDS-MAU接口服务过程示意图 54 图35 信号频谱模板 55 图36 双绞线连接器 57 图37 同轴电缆连接器 58 图38 双绞线两端连接的终端电阻示意图 58 图39 AUTBUSDLL协议架构 59 图40 DLL与PhL资源映射示意图 61 图41 DLL消息队列调度示意图 62 图42 CLMA服务过程示意图 65 图43 CLMNA服务过程示意图 67 图44 CLMRA服务过程示意图 69 图45 CLMRRNA服务过程示意图 71 图46 CMA服务过程示意图 73 图47 CMNA服务过程示意图 75 图48 数据链路配置管理服务过程示意图 77 图49 终端节点主动发现管理服务过程示意图 82 图50 终端节点被动发现管理服务过程示意图 82 图51 本地数据链路维护管理服务过程示意图 85 图52 远端数据链路维护管理服务过程示意图 85 图53 数据链路创建管理服务过程示意图 88 图54 数据链路释放管理服务过程示意图 90 图55 数据链路更新管理服务过程示意图 92 图56 延时测量服务过程示意图 95 图57 时钟同步服务过程示意图 97 图58 时钟中断服务过程示意图 99 图59 资源映射配置示意图 101 图60 初始接入配置过程示意图 102 图61 随机接入过程示意图 103 图62 节点退出过程示意图 105 图63 数据链路层业务数据发送过程示意图 106 图64 数据链路层业务数据接收过程示意图 107 图65 时钟同步延时测量过程示意图 108 图66 时钟寄存器结构示意图 108 图67 时钟同步过程示意图 109 图68 通用DLPDU结构 109 图69 基础配置DLPDU结构 110 图70 通用配置结构 111 图71 标识分配DLPDU结构 112 图72 组播分配DLPDU结构 112 图73 资源分配DLPDU结构 113 图74 接入通告DLPDU结构 114 图75 资源申请DLPDU结构 115 图76 资源释放DLPDU结构 116 图77 状态查询DLPDU结构 117 图78 状态应答DLPDU结构 117 图79 核心配置DLPDU结构 118 图80 时钟同步DLPDU结构 119 图81 数据DLPDU结构 120 图82 DLDE状态机 121 图83 DLME状态机 123 图84 DLCE状态机 124 图85 AUTBUS应用层协议架构示意图 126 图86 应用进程对象数据模型 129 图87 数据缓冲区结构示意图 130 图88 P/S模型示意图 131 图89 PUSH模式的P/S模型 132 图90 PULL模式的P/S模型 132 图91 C/S通信模型示意图 132 图92 实时数据服务交互过程 135 图93 实时非周期数据交互过程 136 图94 非实时数据请求应答模型示意图 137 图95 基于C/S通信模型的非实时数据通道建立示意图 138 图96 基于P/S通信模型的非实时数据应用进程交互示意图 138 图97 时间同步应用交互流程 140 图98 时间查询服务交互过程 140 图99 基于C/S通信模型的资源申请过程 142 图100 资源ASE本地服务功能示意图 143 图101 NAOID字段结构 143 图102 NAOID交互过程示意图 145 图103 IP映射表交互过程示意图 146 图104 AUTBUSAL数据报文映射为IP有效数据载荷 146 图105 AUTBUSAL协议报文头与IP协议报文头映射 147 图106 IP数据报文映射为AUTBUS应用层数据报文有效数据 147 图107 配置初始化流程 149 图108 节点加入交互流程 150 图109 节点被动离开网络交互流程 151 图110 节点主动离开网络交互流程 152 图111 诊断过程示意图 152 图112 日志过程示意图 153 图113 包含两个虚拟总线域的网络拓扑示意图 154 图114 基于C/S通信模型的虚拟化应用进程交互示意图 155 图115 虚拟ASE本地实现示意图 155 图116 ALPDU消息头结构 158 图117 包含多个DTU的消息结构 160 图118 DTU消息格式 161 图119 时间服务通告消息结构 161 图120 系统管理数据报文格式 163 图121 发布者状态机状态迁移示意图 164 图122 订阅者状态机状态迁移示意图 165 图123 客户端状态机状态迁移示意图 166 图124 服务器端状态机状态迁移示意图 167 图125 时间实体状态机状态迁移示意图 167 图126 数据实体状态机示意图 168 图127 系统管理实体状态机状态迁移示意图 169 图A.1 示例A资源分配 170 图A.2 示例B资源分配 171 图A.3 示例C资源分配 172 图D.1 组播组工作机制示意图 175 图E.1 OPCUA数据模型与AUTBUS数据模型的对应 176 图F.1 数据传输单元报文内容示例 177 图G.1 AUTBUS网络拓扑示意图 178 图G.2 AUTBUS虚拟总线拓扑示意图 178 图G.3 基于逻辑业务功能RT1的虚拟总线网络拓扑示意图 179 图H.1 钢铁生产主流程 181 图H.2 基于AUTBUS规范的钢铁行业应用系统架构 182 图H.3 基于AUTBUS规范的钢铁行业组网架构 182 图I.1 AUTBUS双环形典型网络架构示意图 185 图I.2 石油天然气行业现场总线应用数据模型示意图 186 图I.3 数据管理工作过程示意图 186 表1 原语类型和缩写 5 表2 服务原语和参数说明约定 6 表3 原语参数表示约定 6 表4 状态机转移定义 7 表5 INT编码表 7 表6 INT16类型数据编码 8 表7 UINT编码表 8 表8 UINT16类型数据编码 8 表9 单精度浮点(SingleFLOAT)类型数据编码 9 表10 双精度浮点(DoubleFLOAT)类型数据编码 9 表11 TIMEV类型数据编码 10 表12 TIMEDATE类型编码 10 表13 TIMEOFDAY类型编码 11 表14 TIMEDIFFER类型编码 11 表15 STRING类型数据编码 12 表16 设备配置信息表 17 表17 工作模式信息表 18 表18 同步管理信息表 20 表19 系统诊断维护信息表 21 表20 通信资源管理信息表 22 表21 链路节点管理信息表 25 表22 链路超时管理信息表 25 表23 时间管理信息表 27 表24 网络管理信息表 28 表25 AUTBUS物理层发送模式的参数定义 35 表26 承载模式A支持的工作模式 36 表27 承载模式B支持的工作模式 37 表28 Ph-Param服务原语和参数 38 表29 Ph-Param服务原语参数说明 38 表30 Ph-Data服务原语和参数 39 表31 Ph-Data服务原语参数说明 39 表32 Ph-Clock-Sync服务原语和参数 40 表33 Ph-Clock-Sync服务原语参数说明 41 表34 Ph-RESET的原语和参数 42 表35 Ph-RESET服务原语参数说明 42 表36 Ph-SET-VALUE原语和参数 42 表37 Ph-SET-VALUE服务原语参数说明 42 表38 Ph-GET-VALUE服务原语和参数 43 表39 Ph-GET-VALUE服务原语参数说明 43 表40 Ph-EVENT服务原语和参数 44 表41 Ph-EVENT服务原语参数说明 44 表42 Ph-SYNC服务原语和参数 45 表43 Ph-SYNC服务原语参数说明 45 表44 RS码模式 49 表45 卷积码模式 49 表46 比特交织参数 50 表47 OFDM符号的配置参数 51 表48 承载模式A下的调制编码策略 52 表49 承载模式B下的调制编码策略 52 表50 MDS-MAU接口应支持的最小服务集 53 表51 不同调制方式可允许的星座图误差 56 表52 系统传输参数 56 表53 介质接口定义 56 表54 CLMA服务原语和参数 65 表55 CLMA服务原语参数说明 66 表56 CLMNA服务原语和参数 67 表57 CLMNA服务原语参数说明 68 表58 CLMRA服务原语和参数 69 表59 CLMRA服务原语参数说明 70 表60 CLMRRNA服务原语和参数 72 表61 CLMRRNA服务原语参数说明 72 表62 CMA服务原语和参数 74 表63 CMA服务原语参数说明 74 表64 CMNA服务原语和参数 75 表65 CMNA服务原语参数说明 76 表66 数据传送服务状态值说明 76 表67 数据链路配置管理服务原语和参数 78 表68 数据链路配置管理服务原语参数说明 78 表69 CFG_PARAM_INFO结构体说明 78 表70 TIMEOUT_CFG结构体说明 79 表71 GROUP_IDMAP_S结构体说明 80 表72 NODEID_MAC_S结构体说明 80 表73 COMM_RES_CFG结构体说明 80 表74 数据链路发现管理服务原语和参数 83 表75 数据链路发现管理服务原语参数说明 83 表76 NODE_MGT_INFO_S结构体说明 84 表77 数据链路维护管理服务原语和参数 86 表78 数据链路维护管理服务原语参数说明 86 表79 DIAG_INFO_S结构体成员参数说明 86 表80 数据链路创建管理服务原语和参数 88 表81 数据链路创建管理服务原语参数说明 89 表82 CH_RES_INFO_S结构体成员说明 89 表83 数据链路释放管理服务原语和参数 91 表84 数据链路释放管理服务原语参数说明 91 表85 数据链路更新管理服务原语和参数 93 表86 数据链路更新管理服务原语参数说明 93 表87 数据链路管理服务状态返回值说明 94 表88 延时测量服务过程示意图 95 表89 延时测量服务原语参数说明 96 表90 时钟同步服务原语和参数 97 表91 时钟同步服务原语参数说明 98 表92 时钟中断服务原语和参数 99 表93 时钟中断服务原语参数说明 99 表94 时钟同步服务状态返回值说明 100 表95 DLDE状态迁移说明 121 表96 DLME状态机状态迁移说明 123 表97 时钟同步状态机状态迁移说明 124 表98 时间信息结构体TIMEINFO_S说明 126 表99 时钟选项信息结构体CLOCK_OPTION_S说明 127 表100 网络配置参数结构体NETWORK_CFG_PARA_S说明 127 表101 MAC映射表NAOID_MAC_MAP_TABLE_S说明 128 表102 IP映射表结构体IP_MAP_TABLE_S说明 128 表103 业务数据映射表参数列表 130 表104 AUTBUSALASE对通信模型的支持 133 表105 应用服务接口返回值列表 133 表106 实时数据服务接口参数列表 134 表107 非实时数据服务接口参数列表 136 表108 时间服务接口参数列表 139 表109 资源服务接口参数列表 141 表110 寻址服务接口参数列表 144 表111 管理服务接口参数列表 148 表112 虚拟服务接口参数列表 154 表113 读服务参数 156 表114 写服务参数 156 表115 应用服务错误码说明 157 表116 应用层服务类型编码 158 表117 发布者状态机状态迁移说明 163 表118 订阅者状态机状态迁移说明 164 表119 客户端状态机状态迁移说明 166 表120 服务器状态机状态迁移说明 166 表121 时间实体状态机状态迁移说明 167 表122 数据实体状态机状态迁移说明 168 表123 管理实体状态机状态迁移说明 169 表B.1 RS码(255,247)生成多项式系数 173 表B.2 RS码(255,239)生成多项式系数 173 表B.3 RS码(255,223)生成多项式系数 173 表C.1 NodeID与 MAC的地址映射表 174 表C.2 终端节点保存的NodeID与 MAC地址映射表示例 174 表D.1 组播组映射表 175 表G.1 虚拟化总线环境节点逻辑地址列表 179 前言本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。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专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。本文件起草单位:北京东土科技股份有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、沈阳工业大学、重庆邮电大学、中国科学院沈阳自动化研究所、国家管网集团西部管道有限责任公司、北京邮电大学、中国石油天然气管道工程有限公司、电力规划总院有限公司、北京国家新能源汽车技术创新中心、辽宁大学、北京神经元网络技术有限公司、上海自动化仪表有限公司、深圳市标利科技开发有限公司、绵阳市维博电子有限责任公司、中煤科工集团常州研究院有限公司、沈机(上海)智能系统研发设计有限公司、三峡大学、大连理工大学、中信戴卡股份有限公司、华中科技大学、罗克韦尔自动化(中国)有限公司、中车大连电力牵引研发中心有限公司、上海市计量测试技术研究......

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