IEC61850協(xié)議通信的“基石”

摘要：IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是迄今為止變電站自動(dòng)化領(lǐng)域最為完善的通信標(biāo)準(zhǔn)，其中ASN.1編碼規(guī)范是IEC61850使用的MMS協(xié)議最基礎(chǔ)的編碼方式，這里給大家介紹一下IEC61850協(xié)議通信的“基石”— ASN.1編碼。

早期計(jì)算機(jī)通信使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，沒有采用統(tǒng)一的編碼規(guī)則，不同編碼規(guī)則的信息如果要再兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通信，開發(fā)人員要實(shí)現(xiàn)不同信息的編解碼。

ASN.1(抽象語法標(biāo)記)規(guī)范的應(yīng)用，對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信來說是一個(gè)具有里程碑意義的變革，它使得通信雙方更加關(guān)注信息交換的內(nèi)容，而不是具體編解碼過程。

IEC61850協(xié)議定義的ACSI(抽象通信服務(wù)接口)具體映射至MMS(制造報(bào)文規(guī)范)協(xié)議，而MMS協(xié)議正是采用了ASN.1的編碼規(guī)范。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)不再關(guān)心具體的通信過程，而是把重點(diǎn)放在變電站內(nèi)IED之間的數(shù)據(jù)交換模型和互操作上，因此ASN.1的應(yīng)用是IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)用性、規(guī)范性、靈活性和易擴(kuò)展性都強(qiáng)于傳統(tǒng)規(guī)約的原因之一。

主要內(nèi)容

ASN.1規(guī)范位于ISO/OSI七層開放互連模型的第六層表示層，主要分為語法規(guī)則和編碼規(guī)則兩部分：語法規(guī)則用于描述信息對象的具體構(gòu)成，包括數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容順序或結(jié)構(gòu);編碼規(guī)則定義了信息的具體編解碼語法。

ASN.1定義的數(shù)據(jù)類型既有簡單的基本數(shù)據(jù)類型，也有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)類型，如下表所示。

編碼規(guī)則：

ASN.1提供了多種編碼規(guī)則，如BER(Basic encoding rules)、DER、CER、PER等，本文主要介紹IEC61850在MMS編解碼中使用的基本編碼規(guī)則BER，其他編碼規(guī)則可參考ASN.1官網(wǎng)文檔。

ASN.1基本編碼規(guī)則BER采用的編碼結(jié)構(gòu)由標(biāo)記Tag、長度Length、內(nèi)容Value三部分組成，簡稱TLV結(jié)構(gòu)，基本編碼規(guī)則采用8位位組作為基本傳送單元。

標(biāo)記Tag共4種類型，通用類、應(yīng)用類、上下文相關(guān)類以及專用類。分類信息如下：

ASN.1 BER編碼規(guī)則定義了一批簡單類型的Tag值，但這些Tag值無法滿足MMS應(yīng)用需要，如無法區(qū)分整型和無符號整型，因此MMS擴(kuò)展定義了一組專用的Tag值，具體可查閱ISO/IEC 9506-2規(guī)范。

長度Length字段指明Value部分所含的8位位組的數(shù)目。

內(nèi)容Value部分對于簡單類型來說，Value字段是數(shù)據(jù)的實(shí)際值，對于結(jié)構(gòu)類型來說，Value字段是一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)的TLV結(jié)構(gòu)，形成分層嵌套的結(jié)構(gòu)。

ASN.1提供了豐富的數(shù)據(jù)組織形式和靈活的擴(kuò)展機(jī)制，可以描述結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)。

MMS語法規(guī)范實(shí)現(xiàn)：

ISO/IEC 9506 – 1 以及ISO/IEC 9506 – 2 定義了MMS的服務(wù)規(guī)范和協(xié)議規(guī)范，這兩部分是MMS協(xié)議的核心部分，規(guī)范主要由ASN.1語法組成，如：

VariableSpecification ::= CHOICE {

name ObjectName,

invokeID Unsigned32,

variableDescription IMPLICIT SEQUENCE {

address Address,

typeSpecification TypeSpecification

},

}

定義了一個(gè)選擇復(fù)雜結(jié)構(gòu)類型VariableSpecification，第一個(gè)成員是一個(gè)BITSTRING位串，第二個(gè)成員是無符號32位整型，第三個(gè)成員是一個(gè)強(qiáng)調(diào)成員順序的復(fù)雜類型的序列。

由上述內(nèi)容可看出，ASN.1規(guī)范在MMS協(xié)議實(shí)現(xiàn)過程中起到非常重要的作用，正確的數(shù)據(jù)編碼是確保IEC61850應(yīng)用的重要前提。

致遠(yuǎn)電子E8000、E8300電能質(zhì)量分析監(jiān)測終端率先通過開普實(shí)驗(yàn)室IEC61850一致性測試認(rèn)證，每一組MMS報(bào)文都是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)而且高度符合ASN.1編碼規(guī)范，使得設(shè)備與主站通信更加健壯穩(wěn)定。