stringtranslate.com

IEEE 1901

IEEE 1901 — это стандарт для высокоскоростных (до 500 Мбит/с на физическом уровне) коммуникационных устройств по линиям электропередач, часто называемых широкополосной связью по линиям электропередач (BPL). [1] Стандарт использует частоты передачи ниже 100 МГц. Этот стандарт может использоваться всеми классами устройств BPL, включая устройства BPL, используемые для подключения (<1500 м до помещения) к службам доступа в Интернет , а также устройства BPL, используемые внутри зданий для локальных сетей , интеллектуальных энергетических приложений , транспортных платформ (транспортных средств) и других приложений распределения данных (<100 м между устройствами). [2]

Стандарт IEEE 1901, созданный в 2010 году, установил первый всемирный стандарт для связи по линиям электропередач, адаптированный для мультимедийных домашних сетей, аудио-видео и интеллектуальной сети. Этот стандарт претерпел изменения в IEEE 1901a-2019, введя улучшения в физический уровень HD-PLC (вейвлет) для приложений Интернета вещей (IoT). Он был дополнительно обновлен в 2020 году и стал известен как IEEE 1901-2020. [3]

Стандарт IEEE 1901 заменил дюжину предыдущих спецификаций линий электропередач. Он включает обязательный межсистемный протокол сосуществования (ISP). IEEE 1901 ISP предотвращает помехи, когда различные реализации BPL работают в непосредственной близости друг от друга. [4] Для обработки нескольких устройств, пытающихся использовать линию одновременно, IEEE 1901 поддерживает TDMA , но CSMA/CA (также используемый в WiFi ) чаще всего реализуется продаваемыми устройствами. [5] [6]

Стандарт IEEE 1901 является обязательным для инициирования зарядки постоянного тока электромобиля SAE J1772 (переменный ток использует ШИМ ) и единственным протоколом линии электропередач для гетерогенных сетей IEEE 1905 .1. Он был настоятельно рекомендован в стандартах интеллектуальных сетей IEEE P1909.1 , поскольку они в первую очередь предназначены для управления устройствами переменного тока, которые по определению всегда имеют подключения к сети переменного тока, поэтому никаких дополнительных подключений не требуется.

Обзор обновлений

Стандарт IEEE 1901 стал значительным шагом в развитии технологий связи по линиям электропередач (PLC). PLC позволяет осуществлять передачу данных по существующим линиям электропередач, что может быть особенно полезно в средах, где сложно проложить новую проводку или где беспроводная связь может быть проблематичной.

  1. IEEE 1901-2010 : Это был первоначальный стандарт, который заложил основу для широкополосного доступа по линиям электропередач (BPL) и домашних сетей электропередач. Он определил два несовместимых физических уровня:
    • OFDM (ортогональное частотное разделение каналов ) на основе БПФ (быстрого преобразования Фурье ): в основном используется для доступа BPL.
    • OFDM на основе вейвлетов : используется для домашних сетей и некоторых приложений BPL доступа.
  2. IEEE 1901a-2019 : эта поправка была направлена ​​на улучшение физического уровня HD-PLC (High Definition Power Line Communication) на основе вейвлетов . Основной целью было сделать его более подходящим для приложений Интернета вещей (IoT). Устройствам IoT часто требуется малое энергопотребление, низкая задержка и надежная связь, и улучшения в этой поправке были направлены на удовлетворение этих потребностей.
  3. IEEE 1901-2020 : Это была переработка оригинального стандарта 1901 года. Пересмотр стандартов обычно включает обновления для учета технологических достижений, включения отзывов от отрасли и обеспечения того, чтобы стандарт оставался актуальным и эффективным. Пересмотр включает поправку IEEE 1901a-2019.
  4. IEEE 1901b-2021 : эта поправка добавила современные механизмы аутентификации и авторизации на уровень управления доступом к среде (MAC) с использованием стандарта IEEE 802.1X, обеспечивая безопасную и совместимую связь с сетями IoT и Smart Grid IEEE 1901.
  5. IEEE 1901c-2024 : эта поправка определяет, как применять спецификации IEEE 1901 к любым носителям. Целью было достижение бесшовной связи через различные носители и между различными каналами связи. Новые каналы связи, расширенные до низкочастотных диапазонов, были добавлены к физическому уровню Nessum на основе вейвлетов (новое название HD-PLC High Definition Power Line Communication) для решения проблемы дальних и надежных коммуникаций на этих новых носителях. Поправка также определяет, как использовать протокол точного времени IEEE Std 1588 (PTP) в сетях IEEE 1901.

Разработка и эволюция стандарта IEEE 1901 подчеркивает важность связи по линиям электропередач в современных сетевых сценариях. Поскольку IoT продолжает расти, подключая миллиарды устройств, наличие надежной и универсальной среды связи, такой как PLC, может оказаться бесценным, особенно в средах, где традиционные методы построения сетей могут быть сложными.

Статус

Рабочая группа IEEE P1901 начала работу в июне 2005 года. Более 90 организаций внесли свой вклад в стандарт. Половина организаций были из США, четверть из Японии и последняя четверть из Европы. [4]

IEEE 1901 завершил работу над формальным стандартом IEEE 1901-2010, опубликованным в декабре 2010 года. Рабочая группа, которая поддерживает и расширяет стандарты, спонсируется Комитетом по стандартам связи по линиям электропередач IEEE (PLCSC). [7] IEEE 1901-2020 был опубликован в январе 2021 года.

Усыновления

МСЭ-Т G.9972

Протокол сосуществования ISP IEEE 1901 был расширен для поддержки семейства стандартов домашних сетей Международного союза электросвязи, известных как G.hn , и принят МСЭ-Т в качестве Рекомендации МСЭ-Т G.9972 . [8]

СГИП

Группа по совместимости интеллектуальных сетей (SGIP), инициированная Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST), требует внедрения механизма сосуществования ISP IEEE 1901 (или ITU-T G.9972) во всех технологиях, работающих по линиям электропередач. NISTIR 7862: Руководство по внедрению сосуществования для стандартов широкополосной связи по линиям электропередач [9] Стандарт IEEE 1901 включен в Каталог стандартов SGIP [10]

DLNA

В 2012 году Альянс цифровых сетей для жизни (DLNA) объявил о поддержке стандартов IEEE 1901. [11]

SAE и МЭК 62196

Стандарты SAE J1772 и IEC 62196 для зарядки электромобилей включают IEEE 1901 в качестве стандарта для связи по линии электропередачи между транспортным средством, внешней зарядной станцией постоянного тока и интеллектуальной сетью , без необходимости использования дополнительного контакта; SAE International и Ассоциация стандартов IEEE делятся своими проектами стандартов, связанных с интеллектуальной сетью и электрификацией транспортных средств. [12]

IEEE 1905.1

IEEE 1901 — это стандарт связи по линиям электропередач, поддерживаемый стандартом IEEE 1905.1 для конвергентной цифровой домашней сети. [13]

Описание

Стандарты 1901 включают два различных физических уровня (PHY), один из которых основан на модуляции с ортогональным частотным разделением (OFDM) с быстрым преобразованием Фурье (FFT) , а другой — на модуляции Wavelet OFDM. Каждый PHY является необязательным, и разработчики спецификации могут, но не обязаны, включать оба. FFT PHY получен из технологии HomePlug AV и развернут в продуктах на базе HomePlug. Wavelet PHY получен из технологии HD-PLC и развернут в продуктах на базе HD-PLC. [14] Он доходит до 1024-QAM .

FFT PHY включает схему прямой коррекции ошибок (FEC), основанную на сверточном турбокоде (CTC). Второй вариант "Wavelet PHY" включает обязательную FEC, основанную на конкатенированном коде Рида-Соломона (RS) и сверточном коде , а также возможность использовать код с низкой плотностью проверки на четность (LDPC). [15]

Поверх этих двух физических уровней были определены два различных уровня управления доступом к среде передачи данных (MAC): один для домашней сети , а другой для доступа в Интернет . [16] Потребовалось два уровня MAC, поскольку каждое приложение предъявляет разные требования.

Для управления сосуществованием PHY и MAC был разработан межсистемный протокол (ISP). ISP позволяет различным устройствам и системам BPL совместно использовать ресурсы связи (частоту/время) при установке в сети с общей электропроводкой. ISP позволяет сосуществовать устройствам, совместимым с 1901, и устройствам, совместимым с ITU-T G.hn. Протокол обеспечивает настраиваемое разделение частот для доступа и разделение времени для использования в домашних условиях с гранулярностью, совместимой с требованиями к качеству обслуживания (QoS) самых требовательных аудио- и видеоприложений. [17]

Поправка IEEE 1901a-2019, внесенная в 2019 году, определяет более гибкий способ разделения каналов вейвлет-OFDM для приложений Интернета вещей . [18]

Вторая поправка 2021 года, IEEE 1901b-2021, добавляет современные механизмы аутентификации и авторизации к уровню управления доступом к среде (MAC) с использованием стандарта IEEE 802.1X. [19]

Третья поправка 2024 года, IEEE 1901c-2024, распространяет применение IEEE 1901 на любые носители и определяет новые каналы Nessum (ранее HD-PLC) для обеспечения надежной связи на больших расстояниях в этих новых носителях. [20]

Сопутствующие стандарты

Другая торговая группа под названием HomeGrid Forum была сформирована в 2008 году для продвижения стандартов домашних сетей ITU-T, известных как G.hn. Рекомендация ITU-T G.9972, одобренная в июне 2010 года, определяет механизм сосуществования для домашних сетевых трансиверов, способных работать по электропроводке. Эта рекомендация основана на IEEE 1901 ISP. [21]

IEEE 1675 был одобрен в 2008 году. Он предоставил стандарты тестирования и проверки для оборудования, обычно используемого для установок широкополосной связи по линиям электропередачи (BPL) (в первую очередь, соединители и корпуса), а также стандартные методы установки для обеспечения соответствия применимым нормам и стандартам. [22]

Другие стандарты IEEE, спонсируемые Комитетом по стандартам связи по линиям электропередач: [23]

Производные стандарты

Два приведенных ниже стандарта и их поправки также написаны тем же комитетом. Несмотря на различные полосы пропускания и частоты, они основаны на схожих технологиях, специализированных для их основных областей использования. Все три включают положения для криптографической безопасности и аутентификации. [23]

Проект IETF RFC рассматривает более высокие уровни протокола, а именно особенности передачи пакетов IPv6 через уровни PHY и MAC систем PLC, таких как IEEE 1901. 6LoWPAN ранее использовался для этой цели, но он не совсем соответствует варианту использования. [27]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Nayagam, Arun; Rajkotia, Purva R.; Krishnam, Manjunath.; Rindchen, Markus. (февраль 2014 г.). "глава 13: IEEE 1901: широкополосная связь по сетям электропередач". В Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (ред.). MIMO Power Line Communications: Narrow and Broadband Standards, EMC, and Advanced Processing. CRC Press. стр. 391–426. doi :10.1201/b16540-17. ISBN 978-1-4665-5752-9. Архивировано из оригинала 19 мая 2014 года.
  2. ^ "Опубликован окончательный стандарт широкополосной связи IEEE 1901 Broadband Over Power Line". Пресс-релиз . Ассоциация стандартов IEEE. 1 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 г. Получено 23 декабря 2013 г.
  3. ^ Нессум. "IEEE 1901". Нессум .
  4. ^ ab Jean-Philippe Faure (май 2011 г.). "The Realities of IEEE 1901's Ratification". IEEE Smart Grid . Архивировано из оригинала 22 мая 2012 г.
  5. ^ "Система доступа IEEE 1901: обзор ее уникальности и мотивации" (PDF) . Morse.colorado.edu . Получено 15 мая 2018 г. .
  6. ^ "Справедливость протоколов MAC: IEEE 1901 против 802.11" (PDF) . Infoscience.epfl.ch . Получено 15 мая 2018 г. .
  7. ^ Жан-Филипп Фор (декабрь 2011 г.). "Комитет по стандартам связи по линиям электропередач". Официальный веб-сайт . IEEE Communication Society . Получено 6 ноября 2013 г.
  8. ^ ITU-T (июнь 2010 г.). "G.9972: Механизм сосуществования для проводных домашних сетевых трансиверов". Официальный веб-сайт .
  9. ^ NIST SGIP (1 июня 2012 г.). "NISTIR 7862". Официальный веб-сайт . Архивировано из оригинала 26 июня 2013 г.
  10. ^ NIST SGIP (31 января 2013 г.). "SGIP Catalog of Standards". Официальный веб-сайт . Архивировано из оригинала 19 февраля 2013 г. Получено 10 мая 2013 г.
  11. ^ DLNA (12 марта 2012 г.). «DLNA® одобряет HomePlug AV и HD-PLC Powerline Networking для повышения уровня подключений к цифровому дому». Пресс-релиз . Получено 23 декабря 2013 г.
  12. ^ Pokrzywa, Jack; Reidy, Mary (12 августа 2011 г.). "Комбинированный разъем J1772 от SAE для зарядки переменного и постоянного тока совершенствуется с помощью IEEE". SAE International . Архивировано из оригинала 14 июня 2012 г. Получено 12 августа 2011 г.
  13. ^ ab Cohen, Etan G.; Ho, Duncan; Mohanty, Bibhu P.; Rajkotia, Purva R. (февраль 2014 г.). "глава 15: IEEE 1905.1: Конвергентные цифровые домашние сети". В Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (ред.). MIMO Power Line Communications: Narrow and Broadband Standards, EMC, and Advanced Processing. CRC Press. стр. 391–426. doi :10.1201/b16540-19. ISBN 978-1-4665-5752-9.
  14. ^ "Изучите продукцию HD-PLC". Официальный веб-сайт HD-PLC Alliance . Февраль 2021 г.
  15. ^ Стефано Галли; О. Логвинов (июль 2008 г.). «Последние разработки в области стандартизации связи по линиям электропередач в IEEE». Журнал IEEE Communications . 46 (7): 64–71. doi :10.1109/MCOM.2008.4557044. S2CID  2650873.Обзор предложения P1901 PHY/MAC.
  16. ^ S. Goldfisher, S. Tanabe, «Система доступа IEEE 1901: обзор ее уникальности и мотивации», IEEE Commun. Mag., т. 48, № 10, октябрь 2010 г., стр. 150–157.
  17. ^ IEEE-SA (18 июня 2009 г.). "Рабочая группа IEEE по широкополосной связи по линиям электропередач утверждает положения для MAC/PHY и межсистемного протокола" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 июня 2010 г.
  18. ^ "IEEE 1901a-2019 — IEEE одобрил проект стандарта для широкополосной связи по сетям электропередач: поправка к спецификациям управления доступом к среде и физического уровня: улучшение для приложений Интернета вещей". IEEE .
  19. ^ "IEEE 1901b-2021 — Стандарт IEEE для широкополосной связи по сетям электропередач: Управление доступом к среде и спецификации физического уровня. Поправка 2: Улучшения для аутентификации и авторизации". IEEE .
  20. ^ "IEEE 1901c-2024 — IEEE одобрил проект стандарта для широкополосной связи по сетям электропередач: спецификации управления доступом к среде и физического уровня, поправка 3: улучшенные физические и медиа-уровни управления доступом к среде с помощью гибкого вейвлета канала (FCW) для использования на любых носителях". IEEE .
  21. ^ "G.9972: Механизм сосуществования для проводных домашних сетевых приемопередатчиков". ITU-T . Ноябрь 2011 г.
  22. ^ IEEE STD 1675-2008: Стандарт IEEE для оборудования широкополосной связи по линиям электропередачи . 7 января 2009 г. doi :10.1109/IEEESTD.2008.4747595. ISBN 978-0-7381-5810-5.
  23. ^ ab "Активные рабочие группы и проекты". Комитет по стандартам связи по линиям электропередач . Архивировано из оригинала 4 ноября 2018 г.; "Опубликованные стандарты". Комитет по стандартам связи по линиям электропередач .
  24. ^ IEEE 1901.1-2018: Стандарт для среднечастотных (менее 12 МГц) линий электропередач для приложений Smart Grid . doi :10.1109/ieeestd.2018.8360785. ISBN 978-1-5044-4820-8.
  25. ^ ab IEEE 1901.2-2013: Стандарт для низкочастотной (менее 500 кГц) узкополосной связи по линиям электропередач для приложений Smart Grid . doi :10.1109/ieeestd.2013.6679210. ISBN 978-0-7381-8793-8.
  26. ^ ЛеКлэр, Джим; Никташ, Афшин; Леви, Виктор (22 мая 2013 г.). "ПРИЛОЖЕНИЕ 5676: Обзор, история и формирование IEEE P1901.2 для узкополосного OFDM PLCr". Maxim Integrated .
  27. ^ Лю, Бин; Хоу, Цзяньцян; Перкинс, Чарльз; Тан, Сяоцзюнь; Хун, Юн-Гын. «Передача пакетов IPv6 по сетям PLC». tools.ietf.org .

Внешние ссылки