Структура кадра канала

Порция информации, сформированная канальным уровнем из данных, поставляемых уровнем данных, обычно называется кадром. В стандартных телемеханических системах любой кадр состоит из слов (в асинхронных системах это 11-битовые слова).

Предусмотрено использование следующих видов информационных кадров:

- кадр фиксированной длины (F), начинающийся байтом START1 = 10h;

- кадр переменной длины (L), начинающийся байтом START2 = 68h;

- однобайтовые посылки (C) CONTROL1 = E5h и CONTROL2 = A2h.

Канальный кадр содержит не более одного прикладного блока ASDU. Стандарт МЭК 60870-5-101 допускает исключительно формат кадра FT1.2, определенный в МЭК 60870-5-1.

Если передаются ASDU, то должен использоваться формат L с переменной длиной блока. Если ASDU не передаются, то должен использоваться формат с фиксированной длиной блока F или единичный символ C. Структуры возможных кадров канального уровня для протокола FT1.2 приведены в табл.3

Таблица 3

Структуры кадров в протоколе FT1.2

Для команд ТУ рекомендуется кадр переменной длины L. Квитанция передается в формате C или F (последнее в случае, если необходимо сообщить о проблемах).

Стартовый байт (START1, START2) – определяет начало очередного кадра и его тип. Предусмотрено два типа: для многобайтных кадров: START1=10h для кадра фиксированной длины (F) и START2=68h для кадра переменной длины (L). Однобайтовая посылка, используемая для положительной квитанции, не имеет стартового байта. Для кадра переменной длины стартовый байт повторяется после байтов с указанием длины блоков данных.

Длина блока данных прикладного уровня (L). Длина блока в байтах, включая байт управления и адрес кадра, указывается только для кадров переменной длины. При этом она указывается дважды в двух байтах, следующих за стартовым байтом.

Байт управления канального уровня (С).Байты управления различаются для передач от первичной станции и от вторичной. Ниже приведен байт управления при передаче от первичной станции к вторичной для небалансной передачи

DIR – не используется для небалансной передачи.

FCB – Frame Count Bit – бит счетчика кадров, передаваемых первичной станцией

FCV – бит, указывающий актуальность бита FCB.

1 – изменение бита FCB актуально и должно контролироваться при приеме

0 – изменение бита FCB не контролируется, но запоминается приемной станцией.

FC -функциональные коды (приведена лишь часть регламентированных кодов):

2 – SEND/CONFIRM (ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ) – тестирование канала, FCV=x

3 – SEND/CONFIRM (ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ) – пользовательские данные, FCV=1

6 - SEND/CONFIRM (ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ) – повторная посылка, FCV=1

Адрес (A).Поле адреса определяет адрес станции. Адрес при передаче от инициирующей станции (первичной) к приемной станции (вторичной станции) определяет адрес места назначения информации. Поле адреса кадра, передаваемого вторичной станцией, определяет адрес источника информации. Структура адреса приведена на рис.9.

- наименьший значащий бит; - наибольший значащий бит

Рис.9 Поле адреса станции

Число байтов адресного поля зависит от конкретных условий применения. В отраслевом стандарте [1] рекомендуется 1 байт. Адрес сообщения, предназначенного всем станциям, равен 255.

Блоки данные прикладного уровня (ASDU) – для передающей станции поступают в канальный уровень от функций прикладного уровня, при обращении их к сервисам канала. Для приемной станции они формируются из битового потока, поступающего от физического уровня. Описание блоков данных прикладного уровня рассматривается в следующем разделе.

Контрольная сумма (КС) -арифметическая сумма по модулю 256 всех байтов блока данных прикладного уровня ASDU, байтов управления кадра С и адреса кадра А.

END – конец кадра - байт с фиксированным значением 16h.

CONTROL1 – единственный байт однобайтовой посылки, содержащий фиксированное значение, равное E5h.

Процедуры и правила канала с протоколом FT1.2

Правила обмена информацией.Правила формулируются в виде утверждений, приведенных ниже:

- спокойное состояние линии – двоичная единица;

- каждый символ содержит стартовый бит (двоичный 0), 8 информационных бит (передаются в канал, начиная с младшего бита), один бит четности, один стоп-бит (двоичная 1);

- между символами кадра не разрешается иметь интервалы более t (длительностью 1 бит);

- в случае обнаружения ошибки требуется интервал между кадрами, равный минимум 33t, (лучше 44t);

- после пользовательских данных следует байт контрольной суммы КС – арифметическая сумма по модулю 256 всех байтов пользовательских данных, начиная с байта управления С;

- приемник контролирует:

по байту – стоп-бит, четность,

по кадру – стартовый байт, КС, слово окончания,

при переменном кадре – идентичность двух байтов длины L, второй стартовый байт.

Процедура ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ.Эта процедура описывает алгоритм обмена информацией между канальными уровнями пункта управления ПУ и контролируемым пунктом КП.

Первичная станция. Уровень канала воспринимает от прикладного уровня ЗАПРОС (ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ, число повторений) и активизирует процедуру ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ. Если сообщение передать невозможно, то прикладному уровню передается (возвращается) отрицательная квитанция (отрицательная ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ, состояние ошибки).

Если отрицательная квитанция получена от вторичной станции, то отрицательная квитанция (отрицательная ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ, состояние ошибки) возвращается к прикладному уровню. Отрицательная квитанция также возвращается к прикладному уровню, если заданное число повторных передач сообщений оканчивается безуспешно.

Вторичная (подтверждающая) станция. ОПОВЕЩЕНИЕ (IND) сообщает прикладному уровню о получении сообщения на вторичной станции, если кадр, не являющийся повторением ранее полученного кадра, получен в месте назначения. Ответ от прикладного уровня не требуется.

Если на вторичной станции посылка получена каналом правильно, то на первичную станцию передается положительная квитанция ПОДТВЕРЖДЕНИЕ.

Если вторичная станция не может принять сообщение, например, из-за перегрузки (отсутствие буферной памяти), то передается кадр ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ПОДТВЕРЖДЕНИЯ (отрицательная квитанция, сообщение не принято). Прикладному уровню в этом случае ничего не передается

Защита от потери и дублирования передачи сообщений. На первичной станции бит счета кадров изменяется с каждым новым сеансом обслуживания ПОСЫЛКА/ПОДТВЕРЖДЕНИЕ. Диалог заканчивается при получении неискаженного кадра ПОДТВЕРЖДЕНИЯ.

Если кадр ПОДТВЕРЖДЕНИЯ искажается или вообще отсутствует, то повторяется кадр посылки без изменения бита .

Вторичная станция запоминает посланное к первичной станции подтверждающее сообщение. Если значение бита в следующем кадре ПОСЫЛКИ изменилось, то запомненное подтверждающее сообщение сбрасывается и запомненный кадр подтверждения передается вновь.