華為：PLC-IoT產業發展白皮書（15頁）.pdf

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1、PLC(Power Line Communication，電力線通信)是一種利用電力線傳輸數據的通信方式，按頻段可分為窄帶、中頻帶和寬帶技術。窄帶電力通信技術是最早用在配電網絡中的 PLC 技術，有一系列國際標準，如 G3-PLC、PRIME、IEEE 1901.2 等，載波頻帶主要分布在 3 500 kHz，主要用于遠程抄表。中頻帶 PLC 技術發源于中國，基于國家電網公司HPLC 規范的中頻帶技術，廣泛用于國內用電信息采集領域，并于 2018 年在 IEEE 完成標準化，發布了 IEEE 1901.1 國際標準。PLC-IoT(Power Line Communication Intern

2、et of Things)是基于 HPLC/IEEE 1901.1，結合華為特有技術的，面向物聯網場景的中頻帶電力線載波通信技術。PLC-IoT 的工作頻段范圍在 0.712MHz，噪聲低且相對穩定，信道質量好;采用正交頻分復用(OFDM)技術，頻帶利用率高，抗干擾能力強;通過將數字信號調制在高頻載波上，實現數據在電力線介質的高速長距離傳輸。PLC-IoT 應用層通信速率在 100kbps 到 2Mbps，通過多級組網可將傳輸距離擴展至數公里，基于 IPv6 可承載豐富的物聯網協議，使能末端設備智能化，實現設備全聯接。低壓電力線的拓撲結構和物理特性都與傳統的通信傳輸介質，如雙絞線、同軸電纜、光

3、纖等不同，是在已加載工頻電力信號的通路上傳輸高速數據信息，因而具有工作環境惡劣、噪聲干擾嚴重以及時變性大等特點。同時，信號很容易產生反射、駐波和諧振等現象，使信號的衰減特性極其復雜，造成電力線通信信道具有很強的頻率選擇性。華為 PLC-IoT 方案精確有效地建立了電力線通信信道傳輸模型，根據頻率選擇特性確定最佳信號傳輸頻率，同時通過大量的實測數據，分析獲得電力線的信道特性，包括信號的衰減特性、阻抗特性、噪聲特性等。針對這些特征，設計有效的抗噪聲技術和抗衰減技術，最終大大地提高了電力線的通信性能，實現高速、可靠、實時的長距離通信。其中 PLC-IoT 物理層和鏈路層遵從 HPLC(Q/GDW 1

4、1612.41/42-2016)或 IEEE 1901.1 規范;物理層基本頻段為0.7MHz 12MHz，支持分段使用。鏈路層支持多級自組網和動態路由技術，最大支持 15 級中繼。PLC-IoT 支持鏈路層安全機制，通過 AES-128 數據加密保證數據機密性，通過完整性校驗保證數據防篡改，通過序列號校驗防止重放沖擊，增強鏈路安全性，防止網絡攻擊。網絡層支持 IPv6 和 6LoWPAN。6LoWPAN 即 IPv6 over Low Power WPAN，是一種報文分片和壓縮技術，通過對 IPv6報頭壓縮和解壓縮、 IPv6 報文分片和重組的機制，將 IPv6 報文承載在低速鏈路上。由于

5、IPv6 報文最小 MTU 為 1280 字節，而 HPLC 鏈路層最大幀長為 520 字節，我們將 6LoWPAN 技術引入到 PLC-IoT 協議架構中，除實現分片傳輸外，還可將40 字節的 IPv6 報頭壓縮到低至 4 字節，使 IPv6 無縫運行在低速網絡上。傳輸層支持 TCP/UDP 技術，可通過多個傳輸層端口承載多種業務，連接多種類型設備。應用層支持 DTLS 和 CoAP。DTLS 即 Datagram Transport Layer Security，數據包傳輸層安全協議，是一種承載于 UDP之上的安全認證和加密傳輸協議。PLC-IoT 采用 DTLS 協議實現 PLC 節點基于數字證書的接入認證，并通過 DTLS 加密通道傳輸協商鏈路層加密密鑰，實現鏈路層數據加密傳輸，為應用提供基礎的安全保障。CoAP 即 The Constrained Application Protocol，受限應用協議，是一種在物聯網世界的類 Web 協議，它基于 UDP 的應用層協議，采用 REST 架構，使用請求 / 響應工作模式。非常適合用于 PLC 網絡內承載業務。