GB/T 38618-2020.Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Specification for high reliability and low latency wireless network communication protocol.
1范围
GB/T 38618规定了高可靠低时延应用场景下无线通信网络的物理层的操作频率范围、射频要求和服务，以及数据链路层参考架构、MAC层功能、精确时间同步、数据链路子层功能及自适应跳信道和确定性调度等。
GB/T 38618适用于无线网络在工业级现场应用中规划、部署及实施。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 15629.11-2003信息技术系统间远程通 信和信息交换局域网 和城域网特定要求 第11部分:无线局域网媒体访问控制和物理层规范
GB/T 15629.15-2010信息技术系统间 远程通信和信息交换局域网 和城域网特定 要求第15部分:低速无线个域网(WPAN)媒体访问控制和物理层规范
GB/T 26790.1-2011工业无线网络 WIA规范第1部分:用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范
IEEE 802.15.4-2011局域网和城域网°第15.4部分:低速率无线个域网(LR-WPAN)[Local and metropolitan area networks-Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks ( LRWPANs)]

ICS35.110
中华人民共和国国家标准
GB/T38618—2020
信息技术
系统间远程通信和信息交换
高可靠低时延的无线网络通信协议规范Information technology-Telecommunications and information exchangebetween systems-Specification for high reliability and low latencywirelessnetworkcommunicationprotocol2020-04-28发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2020-11-01实施
GB/T38618—2020
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
物理层
操作频率范围
物理层射频要求
物理层服务规范
数据链路层
数据链路层参考模型
MAC层
数据链路子层
参考文献
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。GB/T38618—2020
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这些专利的责任。本标准由全国信息技术标准化技术委员会（SAC/TC28）提出并归口。本标准起草单位：重庆邮电大学、中国电子技术标准化研究院、深圳市海思半导体有限公司、上海工业自动化仪表研究院有限公司、浙江中控技术股份有限公司。本标准主要起草人：魏曼、王平、张弛、姜彤、王英、陆卫军、严冬、卓兰、韩丽、刘培、陈政熙、章维、李彩芹、赵向阳、李强、王嘉宁、裘坤。1
1范围
信息技术系统间远程通信和信息交换高可靠低时延的无线网络通信协议规范GB/T38618—2020
本标准规定了高可靠低时延应用场景下无线通信网络的物理层的操作频率范围、射频要求和服务，以及数据链路层参考架构、MAC层功能、精确时间同步、数据链路子层功能及自适应跳信道和确定性调度等。
本标准适用于无线网络在工业级现场应用中规划、部署及实施。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB15629.11一2003信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第
11部分：无线局域网媒体访问控制和物理层规范GB/T15629.152010信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求
第15部分：低速无线个域网（WPAN)媒体访问控制和物理层规范GB/T26790.1一2011工业无线网络WIA规范第1部分：用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范
IEEE802.15.4—2011
局域网和城域网第15.4部分：低速率无线个域网（LR-WPAN)[LocalPar15.4:Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LRand metropolitanareanetworks-IWPANs)J
术语和定义
GB/T26790.1一2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T26790.1一2011中的某些术语和定义3.1
adaptivefrequencyhopping
自适应跳频
在工业无线网络超顿簇内通信阶段的每个时隙，根据实际的信道状况更换通信信道。[GB/T26790.1—2011,定义3.1.3]3.2
adaptivefrequencyswitch
自适应频率切换
在工业无线网络超顿中，信标阶段和活动期在一个超顿周期内根据实际的信道状况更换通信信道：在不同的超顿周期内使用不同的信道。[GB/T26790.1—2011.定义3.1.4]3.3
信标beacon
在工业无线网络中由接入点或充当交节点的终端节点设备广播节点的顿注：信标顿用于新的父节点或终端节点加人工业无线网络GB/T38618—2020
广播broadcast
将包发送给工业无线网络中所有可接收到的节点。[GB/T26790.1—2011，定义3.1.8]3.5
channel
从发送端到接收端传递包的无线射频媒质。3.6
簇cluster
包括一个父节点和多个终端节点的逻辑节点组3.7
共存coexistence
个网络在不被干扰或者不干扰同一环境下的其他网络的情况下具有执行任务的能力。注：这些网络遵循相同或者不同规则3.8
兼容compatibility
一个网络具有向其他网络提供服务或者接收来自其他网络服务，并且通过服务互换实现多个网络Ac&
之间有效运作的能力。
数据链路子层data linksub-layer位于MAC层之上，用于处理工业无线网络拓扑、链接和通信资源。[GB/T26790.1—2011,定义3.1.17]3.10
终端节点end node
安装在工业现场，连接或者控制生产过程的设备。3.11
跳频frequencyhopping
收发信道切换方法，目的为抗干扰和减少信号衰落。［GB/T26790.1-—2011，定义3.1.20]3.12
accesspoint
接入点
连接工业无线网络与其他工厂网络的设备，3.13
跳hop
工业无线网络中，包在两个相邻节点之间传递的过程，而没有其他节点的参与。注：多跳用于延长传输距离、绕过干扰源和避免阻塞。3.14
互操作interoperability
两个或两个以上的网络彼此交互信息且利用所交互信息的能力。3.15
加入joining
工业无线网络节点通过认证，并且充许接人工业无线网络的过程。2
链路link
规定了邻近节点间传输顿所需的通信参数。注：包括源地址和目的地址对、时隙、信道、方向和链路类型。networkmanager
网络管理者
负责配置网络、分配通信资源、管理路由表、监视和汇报网络性能的逻辑角色。注：在工业无线网络中有且仅有一个网络管理者。3.18
包packet
在物理媒体上同时发送的一组有格式的位。[GB/T26790.1—2011,定义3.1.32]3.19
父节点
parentsnode
工业无线网络中，负责终端节点的管理和包转发等功能的设备。3.20
seiKAca
superframe
周期性重复的时隙集合。
注：超顿用于规定周期性通信的收发时间。3.21
timeslot
在工业无线网络中交换数据所采用的基本时间单位注：工业无线网络中的时隙长度是可配置的，3.22
时隙跳频
timeslothopping
为了避免干扰和衰减，按照一定规律，在每个时隙改变收发频率。［GB/T26790.1—2011.定义3.1.40]4
缩略语
下列缩略语适用于本文件。
AFH自适应跳频（AdaptiveFrequencyHopping）AFS自适应频率切换（AdaptiveFrequencySwitch）CAP竞争接人期间（CompetitiveAccessPeriod）CFP免竞争期（ContentionFreePeriod)GB/T38618—2020
CSMA/CA载波侦听多路接人/冲突避免（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoid+ance)
数据链路子层数据实体（Datalinksub-LayerDataEntity）DLDE
DLDESAP数据链路子层数据实体服务访问点（DLDEServiceAccessPoint）DLME数据链路子层管理实体（Datalinksub-LayerManagementEntity）DLMESAP数据链路子层管理实体服务访问点（DLMEServiceAccessPoint）DLSL
数据链路子层（DataLinkSub-Layer）设备管理应用进程（DeviceManagementApplicationProcess）DMAP
GB/T38618—2020
DSME确定性同步多信道增强网络（DeterministicandSynchronousMulti-channelEnhanced）ED能量检测（EnergyDetection）FFD全功能设备（FullFunctionDevice)FSK频移键控（FrequencyShiftKeying）GFSK高斯频移键控（GaussFrequencyShiftKeying）GTS有保障的时隙（GuaranteedTime Slot)LLDN低时延确定性网络（LowLatencyDeterministicNetwork）LQI链路质量指示符（LinkQualityIndicator）MAC媒体访间控制（MediumAccessControl）MLDESAPMAC子层数据实体服务访问点（MACsub-LayerDataEntityServiceAccessPoint）MLMEMAC子层管理实体（MACsub-LayerManagementEntity）MLMESAPMAC子层管理实体服务访问点（MLMEServiceAccessPoint）MPDUMAC协议数据单元(MACProtocolDataUnit）MPSK多进制相移键控（M-aryPhase-ShiftKeying）O-QPSK偏置四相相移键控（OffsetQuadraturePhase-ShiftKeying）PAN个域网(PersonalAreaNetwork)物理层数据服务接人点（PhysicallayerData-ServiceAccessPoint）PDSAP
PHY物理层(PhysicalLayer)
PIBPAN信息库（PANInformationBase）PLMESAP
Point)
物理层管理实体服务接人点（PhysicalLayerManagementEntityServiceAccesse
物理协议数据单元（PhysicallayerProtocolDataUnit）PSDU
物理层服务数据单元（PhysicallayerServiceDataUnit)RFSAP
射频服务接人点（RadioFrequencyServiceAccessPoint）简化功能的设备（ReducedFunctionDevice）RSSI接收信号强度值（ReceivedSignalStrengthIndication）SAP
服务接人点（ServiceAccessPoint）顿首定界符（StartofFrameDelimiter）SFD
TH时隙跳频（TimeslotHopping）TSCH时隙信道跳变（TimeSlottedChannelHopping）5概述
高可靠性仅指网络中通信模块的接收机灵敏度在满足6.3.1.2、6.3.2.2和6.3.3.2规定下误包率小于或等于1%的状态；低时延是指网络中端到端时延小于或等于50ms的状态。不涉及高可靠和低时延的细节及其实现。
物理层、数据链路层及其接口的概念略图见图1。物理层通过RFSAP访问物理媒体。物理层通过PDSAP向媒体访问控制层提供数据服务，通过PLMESAP向媒体访问控制层提供管理服务。数据链路层中的媒体访问控制层通过MLDESAP向数据链路子层提供数据服务，通过MLMESAP向数据链路子层提供管理服务。数据链路层中的数据链路子层通过DLDESAP向更高层次提供数据服务，通过DLMESAP向更高层次提供管理服务。图1中箭头表示接口。
6物理层
6.1概述
M1.DT.SAP
数据链路店
PLISAP
物理层
更高层次
数据链路子层
媒体访问控制层
物理媒介
MLMSAP
PLMESAJ
物理层、数据链路层及其接口的概念略图KAca
GB/T38618—2020
高可靠低时延场景下无线网络的物理层基于GB(/T15629.15—2010构建的物理层和GB15629.11-2003构建的物理层。相对于GB/T15629.15-2010，增加了433MHz操作中心频率、470MHz～510MHz操作频段以及相应的调制方式，规定了接收机灵敏度、接收端干扰抑制（相邻信道）、接收端干扰抑制（非相邻信道非相邻信道）、接收端ED，以及同频商用无线网络共存测试。6.2
操作频率范围
物理层相应的频段以及对应的调制和扩频方式如表1所示，设备应使用表1中的调制和扩频方式在一个频段上运行。
表1不同频带下的参数
430.00~432.79
433.00~434.79
779~787
779~787
470~510
码片(chip)速率
Mchip/s
调制方式
O-QPSK（可选）
MPSK（可选）
滤波2FSK
滤波4FSK
比特率
kbit/s
符号速率
ksymbol/s
GB/T38618—2020
470-510
O-QPSK
码片(chip)速率
Mchip/s
不适用：
高斯频移键控；
多进制相移键控；
多进制频移键控；
二进制频移键控；
四进制频移键控；
正交频分复用：
偏置四相相移键控。
物理层射频要求
433MHz频段射频要求
调制方式
表1(续）
调制方式
O-QPSK
比特率
kbit/s
符号速率
ksymbol/s
433MHz~510MHz频段模块接收端使用GFSK调制方式，PHY的数据速率为200kbit/s。6.3.1.2接收机灵敏度
433MHz～510MHz频段模块接收机灵敏度应符合：433MHz频段的每个信道内，当接收机灵敏度降至一110dBm时，误包率不大于1%。6.3.1.3接收端干扰抑制（相邻信道）433MHz~510MHz频段模块接收端干扰抑制（相邻信道）应符合：当干扰信号功率升至一50dBm时，误包率不天于1%
特定条件为工作信道内的输入功率等于一82dBm，间隔信道对工作信道的干扰信号输人功率相对值至少为0dB2。
6.3.1.4接收端于扰抑制（非相邻信道）433MHz～510MHz频段模块接收端干扰抑制（非相邻信道）应符合：当干扰信号功率升至一35dBml时，误包率不大于1%。特定条件为工作信道内的输入功率等于一82dBm，非相邻信道对工作信道的干扰信号输人功率相对值至少为30dB2)。
1）dBm为信道功率绝对值单位，计算公式为10log（功率值/1mW)）2）dB表征干扰信号功率比工作信道功率的相对值单位，计算公式为10log（干扰信号功率/工作信道功率）。6
6.3.1.5接收端ED
GB/T38618—2020
433MHz~510MHz频段模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.11—2003构建的较强干扰场景，即存在至少2个商用无线网络，且与其中2个商用无线网络持续网络连接，进行数据交换。在此场景下433MHz频段的每一个信道的ED曲线满足左右平移6dB精度要求，在此范围内呈线性和适度单调。
6.3.2470MHz510MHz频段射频要求6.3.2.1调制方式
470MHz～510MHz频段模块接收端使用GFSK调制方式，数据速率为100kbit/s。6.3.2.2接收机灵敏度
470MHz510MHz频段模块接收机灵敏度应符合：470MHz～510MHz频段的每个信道内，接收机灵敏度降至一107dBm时.误包率不大于1%6.3.2.3接收端干扰抑制（相邻信道）470MHz~510MHz频段模块接收端干扰抑制（相邻信道）应符合：当干扰信号功率升至一50dBm时，误包率不大于1%。
特定条件为工作信道内的输人功率等于一82dBm\，间隔信道对工作信道的干扰信号输人功率相对值至少为0 dB。
6.3.2.4接收端干扰抑制（非相邻信道）470MHz～510MHz频段模块接收端干扰抑制（非相邻信道）应符合：当干扰信号功率升至一35dBm时，误包率不大于1%。
特定条件为工作信道内的输入功率等于82dBm，非相邻信道对工作信道的干扰信号输人功率相对值至少为30dB2。
6.3.2.5接收端ED
470MHz～510MHz模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.11—2003构建的较强干扰场景，即存在至少2个商用无线网络，且与其中2个商用无线网络持续网络连接，进行数据交换。在此场景下470MHz～510MHz频段的每一个信道的ED曲线满足左右平移6dB2精度要求，在此范围内呈线性和适度单调。
6.3.3780MHz频段射频要求
6.3.3.1调制方式
780MHz频段模块接收端使用O-QPSK调制方式，数据速率为250kbit/s。6.3.3.2接收机灵敏度
780MHz频段模块接收机灵敏度应符合：780MHz频段的每个信道内·接收机灵敏度降至一100dBm时，误包率不大于1%。6.3.3.3接收端干扰抑制（相邻信道）780MHz频段模块接收端干扰抑制（相邻信道）应符合：当干扰信号功率升至一40dBml时，误包7
GB/T38618—2020
率不大于1%
特定条件为工作信道内的输入功率等于一82dBm，间隔信道对工作信道的干扰信号输入功率相对值至少为0dB2。
6.3.3.4接收端干扰抑制（非相邻信道）780MHz频段模块接收端干扰抑制（非相邻信道）应符合：当干扰信号功率升至一25dBm时，误包率不大于1%。
特定条件为工作信道内的输入功率等于一82dBm，非相邻信道对工作信道的干扰信号输入功率相对值至少为30dB2\。
6.3.3.5接收端ED
780MHz频段模块接收端ED的测试场景应符合基于GB15629.11一2003构建的较强干扰场景，即存在至少2个商用无线网络，且与其中2个商用无线网络持续网络连接，进行数据交换。在此场景下780MHz模块的每二个信道的ED曲线满足左右平移6dB2精度要求，在此范围内呈线性和适度单调。6.3.4同频商用无线网络共存
6.3.4.1共存定义
同频商用无线网络共存定义为工作在2.4GISM频段的高可靠低时延无线网络不受工作在2.4G频段的基于GB15629.11—2003的无线网络的信道干扰，实现与GB15629.11一2003无线网络共存。共存测试主要在3个不同程度的基于GB15629.11一2003的无线网络干扰场景下进行。6.3.4.2干扰场景
基于GB15629.11—2003的3个无线网络干扰场景：a）干扰场景1——轻度干扰场景：本干扰场景中，存在1个商用GB15629.11—2003无线网络，与该商用无线网络未进行特意的网络连接，即未构造特意的数据交互干扰；b）十扰场景2一一般十扰场景：本十扰场景申，存在至少2个商用GB15629.11一2003无线网络，且与其中1个商用GB15629.11一2003无线网络进行特意的间断网络连接，即进行少量的数据交互，未进行持续干扰；
c）干扰场景3—较强干扰场景：本干扰场景中，存在至少2个商用GB15629.11—2003无线网络，且与其中2个商用GB15629.11一2003无线网络进行特意的持续网络连接，即进行持续的数据交互。
6.3.4.3同频商用无线网络共存判定2.4GHz模块与同频商用无线网络共存应符合分别在GB15629.11一2003无线网络于扰场景1、无线网络干扰场景2、无线网络干扰场景3下，2.4GHz模块能自动跳到2.4GHz频段中不受当前无线网络工作信道干扰的信道进行通信，实现与GB15629.11一2003无线网络共存。6.4物理层服务规范
6.4.1物理层参考模型
物理层（PHY)服务的参考模型如图2所示，物理层定义了两种服务：连接到物理层数据服务接入点（PDSAP)的PHY数据服务和连接到物理层管理实体服务接人点（PLMESAP）的PHY管理服务。物理层管理实体（PLME）维护一个与物理层GB/T38618—2020
相关的数据组成的物理层管理信息库（PHYPIB）。PHY通过RFSAP在物理发射信道上收发PHY协议数据单元（PPDUs）。
6.4.2物理层数据服务
6.4.2.1原语表示形式www.bzxz.net
IMISAP
物理层参考模型
物理层数据服务接入点支持在点对点MAC层的实体之间传输MPDU表2列出了物理层数据服务接人点所支持的物理层数据接入的请求、确认和指示接口，它们的原语表示形式分别是PD-DATA.request、PD-DATA.confirm和PD-DATA.indication，见6.4.2.2、6.4.2.3和6.4.2.4中定义。
表2物理层数据服务接入点接口
物理层数据服务接入点接口
接口定义
PDDATA.request(请求)
见6.4.2.2
PD-DATA.request（物理层数据请求）6.4.2.2
6.4.2.2.1语义
PD-DATA.confirm(确认）
见6.4.2.3
PDDATA.indication(指示）
见6.4.2.4
MAC层用PD-DATA.request请求）向本地物理层实体发送一个MPDU.即物理层服务数据单元PSDU。
PD-DATA.request的语义如下：
PD-DATA.request (
PsduLength,
表3列出了PD-DATA.request的参数。PD-DATA.request参数
参数名
PsduLength
无符号整型
取值范围
≤aMaxPHYPacketSize(物理层
最大数据包容量）
物理层实体发送PSDU的字节数
物理层实体发送由字节构成的PSDU内容
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