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1、PLC(Power Line Communication,电力线通信)是一种利用电力线传输数据的通信方式,按频段可分为窄带、中频带和宽带技术。窄带电力通信技术是最早用在配电网络中的 PLC 技术,有一系列国际标准,如 G3-PLC、PRIME、IEEE 1901.2 等,载波频带主要分布在 3 500 kHz,主要用于远程抄表。中频带 PLC 技术发源于中国,基于国家电网公司HPLC 规范的中频带技术,广泛用于国内用电信息采集领域,并于 2018 年在 IEEE 完成标准化,发布了 IEEE 1901.1 国际标准。PLC-IoT(Power Line Communication Intern
2、et of Things)是基于 HPLC/IEEE 1901.1,结合华为特有技术的,面向物联网场景的中频带电力线载波通信技术。PLC-IoT 的工作频段范围在 0.712MHz,噪声低且相对稳定,信道质量好;采用正交频分复用(OFDM)技术,频带利用率高,抗干扰能力强;通过将数字信号调制在高频载波上,实现数据在电力线介质的高速长距离传输。PLC-IoT 应用层通信速率在 100kbps 到 2Mbps,通过多级组网可将传输距离扩展至数公里,基于 IPv6 可承载丰富的物联网协议,使能末端设备智能化,实现设备全联接。低压电力线的拓扑结构和物理特性都与传统的通信传输介质,如双绞线、同轴电缆、光
3、纤等不同,是在已加载工频电力信号的通路上传输高速数据信息,因而具有工作环境恶劣、噪声干扰严重以及时变性大等特点。同时,信号很容易产生反射、驻波和谐振等现象,使信号的衰减特性极其复杂,造成电力线通信信道具有很强的频率选择性。华为 PLC-IoT 方案精确有效地建立了电力线通信信道传输模型,根据频率选择特性确定最佳信号传输频率,同时通过大量的实测数据,分析获得电力线的信道特性,包括信号的衰减特性、阻抗特性、噪声特性等。针对这些特征,设计有效的抗噪声技术和抗衰减技术,最终大大地提高了电力线的通信性能,实现高速、可靠、实时的长距离通信。其中 PLC-IoT 物理层和链路层遵从 HPLC(Q/GDW 1
4、1612.41/42-2016)或 IEEE 1901.1 规范;物理层基本频段为0.7MHz 12MHz,支持分段使用。链路层支持多级自组网和动态路由技术,最大支持 15 级中继。PLC-IoT 支持链路层安全机制,通过 AES-128 数据加密保证数据机密性,通过完整性校验保证数据防篡改,通过序列号校验防止重放冲击,增强链路安全性,防止网络攻击。网络层支持 IPv6 和 6LoWPAN。6LoWPAN 即 IPv6 over Low Power WPAN,是一种报文分片和压缩技术,通过对 IPv6报头压缩和解压缩、 IPv6 报文分片和重组的机制,将 IPv6 报文承载在低速链路上。由于
5、IPv6 报文最小 MTU 为 1280 字节,而 HPLC 链路层最大帧长为 520 字节,我们将 6LoWPAN 技术引入到 PLC-IoT 协议架构中,除实现分片传输外,还可将40 字节的 IPv6 报头压缩到低至 4 字节,使 IPv6 无缝运行在低速网络上。传输层支持 TCP/UDP 技术,可通过多个传输层端口承载多种业务,连接多种类型设备。应用层支持 DTLS 和 CoAP。DTLS 即 Datagram Transport Layer Security,数据包传输层安全协议,是一种承载于 UDP之上的安全认证和加密传输协议。PLC-IoT 采用 DTLS 协议实现 PLC 节点基于数字证书的接入认证,并通过 DTLS 加密通道传输协商链路层加密密钥,实现链路层数据加密传输,为应用提供基础的安全保障。CoAP 即 The Constrained Application Protocol,受限应用协议,是一种在物联网世界的类 Web 协议,它基于 UDP 的应用层协议,采用 REST 架构,使用请求 / 响应工作模式。非常适合用于 PLC 网络内承载业务。