ГОСТ Р МЭК 870-5-1-95

Группа П77

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Часть 5. Протоколы передачи

Раздел 1. Форматы передаваемых кадров

Telecontrol equipment and systems.
Part 5. Transmission protoсols.
Section 1. Transmission frame formats

ОКП 42 3200

ОКС 33.260*

__________________

* В Указателе "Государственные стандарты

2002 год" ОКС 33.200. Примечание "КОДЕКС".

Дата введения 1996-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН АО "Научно-исследовательский институт электроэнергетики" (ВНИИЭ)

ВНЕСЕН Министерством топлива и энергетики Российской Федерации

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России N 153 от 23 марта 1995 г.

Настоящий стандарт содержит полный аутентичный текст международного стандарта МЭК 870-5-1-90 "Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 1. Форматы передаваемых кадров"

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

В настоящем стандарте установлены конкретные требования и условия передачи данных в системах телемеханики, указаны пути выполнения этих требований. Требования существующих стандартов на протоколы передачи данных учитываются, если они подходят к устройствам и системам телемеханики конкретного вида (типа).

По терминологии ВОС (OSI)* модель МОС - МККТТ (ISO-CCITT)** делит связь на семь уровней. Настоящий стандарт устанавливает требования для двух низших уровней, а именно физического и канального. В частности, стандарт определяет форматы для последовательной двоичной передачи кадров при определенных классах достоверности данных.

________________

* ВОС - Взаимодействие открытых систем.

OSI - Open System Interconnection.

** МОС - Международная организация по стандартизации.

МККТТ - Международный консультационный комитет по телеграфии и телефонии.

ISO - International Organisation for Standartisation.

CCITT - International Telegraph and Telehone Consultative Committee.

ГОСТ Р МЭК 870-5-2, раздел 2 "Процедуры передачи", является следующим стандартом для канального уровня и более высоких уровней. Настоящий стандарт рассматривает расположение данных внутри кадров при различных видах трафика и для различных конфигураций каналов связи и сетей.

Основная цель функции связи в процессе управления и контроля - достижение максимальной системной достоверности, обеспечивающей идентичность между физическим состоянием переменных процесса и их представлением в базе данных систем телемеханики. Эта конечная цель не может быть достигнута полностью, поскольку информация о состоянии процесса запаздывает, а внешние помехи или повреждения элементов могут ее искажать. Система связи должна обеспечивать высокую степень согласованности всей системы. Поэтому метод передачи данных должен обладать высокой надежностью и эффективностью, особенно для коротких и срочных сообщений. Поскольку допустимая ширина полосы частот в канале связи ограничена, то использование этой полосы является основным критерием протокола передачи в системах телемеханики с учетом надежности и эффективности передачи.

При наличии помех требования высокой достоверности данных и эффективности передачи данных являются противоречивыми: возрастающие требования к достоверности данных могут обеспечиваться за счет уменьшения скорости передачи информации. Поэтому необходимо найти приемлемый компромисс между этими двумя характеристиками, основываясь на анализе требований. Для выбора решения необходимо объективное измерение требуемых характеристик.

Передача данных - это только одна из функций всей системы телемеханики. Требования к скорости и достоверности передачи данных должны быть выбраны согласующимися с точностью всей системы, то есть все параметры должны быть согласованы. Кроме требуемого компромисса, между скоростью и достоверностью передачи имеются дополнительные условия, которые влияют на выбор протокола передачи в системе телемеханики, как показано на диаграмме.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на устройства и системы телемеханики с передачей информации кодированной последовательностью битов для контроля и управления территориально распределенными процессами. В стандарте рассматриваются асинхронная передача данных, использующая полудуплексные и дуплексные протоколы связи, работающие с размером окна, равным единице.

2 ОБЪЕКТ

В настоящем стандарте устанавливаются основные требования к функциям, выполняемым на канальном и физическом уровнях в системах телемеханики. В частности, устанавливаются требования по кодированию, форматам и синхронизации кадров данных переменной и фиксированной длины, отвечающие заданным требованиям по достоверности данных.

Рассматриваемые блочные коды пригодны для передачи последовательными кадрами по двоичным симметричным каналам передачи с использованием метода декодирования бита "без памяти". Это значит, что сигнал, определяемый каждым передаваемым битом, не должен зависеть от сигналов, передаваемых до этого бита.

Примечание - В процессе рассмотрения находятся рекомендации для условий передачи данных, использующих методы, отличные от метода декодирования без памяти, например, дискретная время-импульсная модуляция (ДВИМ), HDLC и дуплексный канальный протокол с размерами окна большими единицы.

2а. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р МЭК 870-1-1-93 Устройства и системы телемеханики. Часть 1. Основные положения. Раздел 1. Общие принципы

ГОСТ Р МЭК 870-5-2-95 Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 2. Процедуры в каналах передачи

3 ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРЕДАЧЕ ДАННЫХ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕМЕХАНИКИ

В соответствии с основными целями систем телемеханики и специфическими условиями окружающей среды необходимо, чтобы передача данных соответствовала требованиям, приведенным ниже.

3.1 Высокая достоверность и совместимость данных

При тяжелых условиях окружающей среды, таких как электромагнитные помехи, разность потенциалов земли, старение элементов и наличие других источников возмущений и случайных помех в канале передачи, требуется правильная передача данных. При этих условиях необходимо предусмотреть эффективную защиту сообщений от:

- необнаруживаемых ошибочных битов;

- необнаруживаемых ошибочных кадров, вызванных ошибками синхронизации;

- необнаруживаемых потерь информации;

- появления непредусмотренной информации (то есть образование сообщений из помех);

- разрывов или перестановок в связанных элементах информации.

3.2 Короткое время передачи в телемеханике

Обеспечение короткого времени передачи информации осуществляют путем применения эффективных протоколов передачи по каналу связи с ограниченной полосой пропускания и неизвестными точно характеристиками помех, особенно для спорадических сообщений.

3.3 Обеспечение побитной передачи данных (кодово-прозрачной)

На передаваемые данные нет никаких ограничений по видам кодов. Протокол канала передачи данных определяет прием и передачу произвольных последовательностей битов от источника данных.

4 КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ ДАННЫХ

Количественная оценка достоверности данных в системах передачи информации характеризуется соотношением достоверно и недостоверно принятых данных. Нарушение достоверности данных на приемной стороне вызывают:

i) частота появления необнаруженных ошибок, равная

ii) частота необнаруженных потерь сообщений, равная

Только частота появления необнаруженных ошибок или потерь сообщений вызывает нарушение достоверности передаваемой информации. В случае обнаруженных ошибок и потерь сообщений они исправляются или выявляются (автоматическая повторная передача или оповещение пользователя). Обнаруживаемые ошибки и потери сообщений могут влиять на готовность системы в целом. При выявлении таких ошибок протокол передачи данных завершает свои функции.

4.1 Количественные требования к достоверности данных в системах телемеханики

Для передачи данных в системах телемеханики установлены три различных класса достоверности данных: I1, I2, I3. Использование того или иного класса зависит от характера данных. На рисунке 1 приведено графическое представление верхних пределов частоты появления необнаруженных ошибок в зависимости от частоты искажений бита для трех указанных классов достоверности данных. Конец графика при частоте искажений бита =0,5 соответствует случаю произвольного приема бита, то есть сигнал отсутствует, а принимаются только помехи. Наклон кривых для соответствует кодовому расстоянию для применяемого метода кодирования. Так получается благодаря введению двойной логарифмической шкалы на рисунке 1 и того факта, что сообщения с инвертированными битами вносят наиболее значительный вклад в число необнаруженных ошибок при .

Рисунок 1 - Классы достоверности данных

Качество каналов передачи должно непрерывно контролироваться. Средняя вероятность ошибки на бит должна быть меньше 10, чтобы получить требуемую общую достоверность данных и общее время передачи информации.

Для низшего класса достоверности данных I1 требуется минимальное кодовое расстояние =2, в то время, как для классов I2 и I3 требуются коды с минимальным кодовым расстоянием =4. Кроме того, существует требование, что в классе I3 частота появления необнаруженных ошибок не должна превышать 10 для любой частоты искажений бита. Для иллюстрации смысла этих трех классов достоверности данных предположим, что имеется канал телемеханики с белым шумом, вызывающим частоту появления искажений бита , что определяет низкое, но не самое худшее качество передачи.

В системе телемеханики с непрерывной передачей по этому каналу блоков сообщений по 100 бит со скоростью 1200 бит/с ожидаемая вероятность появления необнаруженных ошибок в сообщении () и среднее время между необнаруженными ошибками () будут иметь значения, приведенные в таблице.

Таблица - Вероятность появления необнаруженных ошибок в сообщении

и среднее время между необнаруженными ошибками