IEC61850協(xié)議通信的“基石”

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

　　早期計算機通信使用的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧在傳輸數據時(shí)，沒(méi)有采用統一的編碼規則，不同編碼規則的信息如果要再兩臺計算機之間通信，開(kāi)發(fā)人員要實(shí)現不同信息的編解碼。

　　ASN.1(抽象語(yǔ)法標記)規范的應用，對計算機網(wǎng)絡(luò )通信來(lái)說(shuō)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)注信息交換的內容，而不是具體編解碼過(guò)程。

　　IEC61850協(xié)議定義的ACSI(抽象通信服務(wù)接口)具體映射至MMS(制造報文規范)協(xié)議，而MMS協(xié)議正是采用了ASN.1的編碼規范。IEC61850標準不再關(guān)心具體的通信過(guò)程，而是把重點(diǎn)放在變電站內IED之間的數據交換模型和互操作上，因此ASN.1的應用是IEC61850標準在實(shí)用性、規范性、靈活性和易擴展性都強于傳統規約的原因之一。

　　主要內容

　　ASN.1規范位于ISO/OSI七層開(kāi)放互連模型的第六層表示層，主要分為語(yǔ)法規則和編碼規則兩部分：語(yǔ)法規則用于描述信息對象的具體構成，包括數據類(lèi)型、內容順序或結構;編碼規則定義了信息的具體編解碼語(yǔ)法。

　　ASN.1定義的數據類(lèi)型既有簡(jiǎn)單的基本數據類(lèi)型，也有復雜的結構類(lèi)型，如下表所示。

　　編碼規則：

　　ASN.1提供了多種編碼規則，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則BER，其他編碼規則可參考ASN.1官網(wǎng)文檔。

　　ASN.1基本編碼規則BER采用的編碼結構由標記Tag、長(cháng)度Length、內容Value三部分組成，簡(jiǎn)稱(chēng)TLV結構，基本編碼規則采用8位位組作為基本傳送單元。

　　標記Tag共4種類(lèi)型，通用類(lèi)、應用類(lèi)、上下文相關(guān)類(lèi)以及專(zhuān)用類(lèi)。分類(lèi)信息如下：

　　ASN.1 BER編碼規則定義了一批簡(jiǎn)單類(lèi)型的Tag值，但這些Tag值無(wú)法滿(mǎn)足MMS應用需要，如無(wú)法區分整型和無(wú)符號整型，因此MMS擴展定義了一組專(zhuān)用的Tag值，具體可查閱ISO/IEC 9506-2規范。

　　長(cháng)度Length字段指明Value部分所含的8位位組的數目。

　　內容Value部分對于簡(jiǎn)單類(lèi)型來(lái)說(shuō)，Value字段是數據的實(shí)際值，對于結構類(lèi)型來(lái)說(shuō)，Value字段是一個(gè)或者多個(gè)數據的TLV結構，形成分層嵌套的結構。

　　ASN.1提供了豐富的數據組織形式和靈活的擴展機制，可以描述結構非常復雜的數據。

　　MMS語(yǔ)法規范實(shí)現：

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

　　VariableSpecification ::= CHOICE {

　　name ObjectName,

　　invokeID Unsigned32,

　　variableDescription IMPLICIT SEQUENCE {

　　address Address,

　　typeSpecification TypeSpecification

　　},

　　}

　　定義了一個(gè)選擇復雜結構類(lèi)型VariableSpecification，第一個(gè)成員是一個(gè)BITSTRING位串，第二個(gè)成員是無(wú)符號32位整型，第三個(gè)成員是一個(gè)強調成員順序的復雜類(lèi)型的序列。

　　由上述內容可看出，ASN.1規范在MMS協(xié)議實(shí)現過(guò)程中起到非常重要的作用，正確的數據編碼是確保IEC61850應用的重要前提。

　　致遠電子E8000、E8300電能質(zhì)量分析監測終端率先通過(guò)開(kāi)普實(shí)驗室IEC61850一致性測試認證，每一組MMS報文都是經(jīng)過(guò)精心設計而且高度符合ASN.1編碼規范，使得設備與主站通信更加健壯穩定。