IEC61850协议通信的“基石”

　　摘要：IEC61850标准是迄今为止变电站自动化领域最为完善的通信标准，其中ASN.1编码规范是IEC61850使用的MMS协议最基础的编码方式，这里给大家介绍一下IEC61850协议通信的“基石”— ASN.1编码。

　　早期计算机通信使用的网络协议栈在传输数据时，没有采用统一的编码规则，不同编码规则的信息如果要再两台计算机之间通信，开发人员要实现不同信息的编解码。

　　ASN.1(抽象语法标记)规范的应用，对计算机网络通信来说是一个具有里程碑意义的变革，它使得通信双方更加关注信息交换的内容，而不是具体编解码过程。

　　IEC61850协议定义的ACSI(抽象通信服务接口)具体映射至MMS(制造报文规范)协议，而MMS协议正是采用了ASN.1的编码规范。IEC61850标准不再关心具体的通信过程，而是把重点放在变电站内IED之间的数据交换模型和互操作上，因此ASN.1的应用是IEC61850标准在实用性、规范性、灵活性和易扩展性都强于传统规约的原因之一。

　　主要内容

　　ASN.1规范位于ISO/OSI七层开放互连模型的第六层表示层，主要分为语法规则和编码规则两部分：语法规则用于描述信息对象的具体构成，包括数据类型、内容顺序或结构;编码规则定义了信息的具体编解码语法。

　　ASN.1定义的数据类型既有简单的基本数据类型，也有复杂的结构类型，如下表所示。

　　编码规则：

　　ASN.1提供了多种编码规则，如BER(Basic encoding rules)、DER、CER、PER等，本文主要介绍IEC61850在MMS编解码中使用的基本编码规则BER，其他编码规则可参考ASN.1官网文档。

　　ASN.1基本编码规则BER采用的编码结构由标记Tag、长度Length、内容Value三部分组成，简称TLV结构，基本编码规则采用8位位组作为基本传送单元。

　　标记Tag共4种类型，通用类、应用类、上下文相关类以及专用类。分类信息如下：

　　ASN.1 BER编码规则定义了一批简单类型的Tag值，但这些Tag值无法满足MMS应用需要，如无法区分整型和无符号整型，因此MMS扩展定义了一组专用的Tag值，具体可查阅ISO/IEC 9506-2规范。

　　长度Length字段指明Value部分所含的8位位组的数目。

　　内容Value部分对于简单类型来说，Value字段是数据的实际值，对于结构类型来说，Value字段是一个或者多个数据的TLV结构，形成分层嵌套的结构。

　　ASN.1提供了丰富的数据组织形式和灵活的扩展机制，可以描述结构非常复杂的数据。

　　MMS语法规范实现：

　　ISO/IEC 9506 – 1 以及ISO/IEC 9506 – 2 定义了MMS的服务规范和协议规范，这两部分是MMS协议的核心部分，规范主要由ASN.1语法组成，如：

　　VariableSpecification ::= CHOICE {

　　name ObjectName,

　　invokeID Unsigned32,

　　variableDescription IMPLICIT SEQUENCE {

　　address Address,

　　typeSpecification TypeSpecification

　　},

　　}

　　定义了一个选择复杂结构类型VariableSpecification，第一个成员是一个BITSTRING位串，第二个成员是无符号32位整型，第三个成员是一个强调成员顺序的复杂类型的序列。

　　由上述内容可看出，ASN.1规范在MMS协议实现过程中起到非常重要的作用，正确的数据编码是确保IEC61850应用的重要前提。

　　致远电子E8000、E8300电能质量分析监测终端率先通过开普实验室IEC61850一致性测试认证，每一组MMS报文都是经过精心设计而且高度符合ASN.1编码规范，使得设备与主站通信更加健壮稳定。