DL/T 1880-2018 智能用电电力线宽带通信技术要求
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息采集、智能用电管理等多类电力线宽带通信应用共同存在时,为避免信号的相互十扰,宜将各不同 应用场景所使用的频带划分开。电能信息采集与管理系统宜使用1MHz~12MHz,智能用电管理系统 宜使用12MHz以上频段
7.3物理层基本技术要求
物理层对信号处理的支持功能应包括: a)应支持对特别子载波的规避(陷波); b)对数据链路层提供高可靠的通信信道,用于信道分配和网络的组织与管理; c)支持前向纠错编码,码率软件可配置; d)提供信道中每个子载波的SNR信息。
物理层关键技术参见附录A。
数据链路层应包括介质访问控制子层和汇聚控制子层: a)介质访问控制子层应能实现对信道访问的控制,支持CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制 竞争物理信道,实现数据报文的可靠传输; b)汇聚控制子层应能实现对数据报文进行汇聚、分发,确定发送策略等转发管理城市道路标准规范范本,以及组网、路 由评估等电力线通信网络管理工作。
8.2介质访问控制子层基本功能
8.2.1CSMA/CA信道访问
应支持CSMA/CA信道访向。在CSMA时隙中,站点应通过信道竞争,冲突避免后,才能占用信 道,进行报文发送。在CSMA时隙中发送的报文,应能在相应的CSMA时隙中传送完成,不能跨超 时。
CS,实现在CSMA时隙中预判信道将来的状态
8.2.3TDMA信道访问
应支持TDMA信道访问。由CCO分配给指定节点相应TDMA时隙,在该时隙内,节点不需要 竞争,可以独占被分配的TDMA时隙,进行报文的发送。
8.2.4报文分片和重组
应支持报文分片和重组。在发送端,对从应用层、网络层等上层应用传送过来的报文,应能按 的特性,进行分片传输;在接收端,对从物理层接收到的分片报文,应能重组成为一个完整 分发给上层应用。
8.25RTS/CTS
支持RTS/CTS。发送方站点应能通过发送RTS报文,请求一段时间独占电力线信道传输报文; 站点应能批准该请求:在该协商好的时间内其他站点应退避。
8.2.6突发传送模式
支持突发传送模式。在有较大传输需求时,可根据物理层特性,启动突发传送模式。突发传 快速地进行报文传输,但使用较少的确认顿,甚至不使用确认顿。
8.2.7网络时钟同步
立支持网络时钟同步。CCO和全网络的STA的基准网络时钟应能实现同步,实现TDMA VCA等时隙精确控制。
8.2.8报文确认和重传
应支持报文确认和重传。一次数据的传输,数据的接收方应对数据的发送方传送的数据进行确 认。确认应通过发送确认报文给发送方来完成,确认报文中应有对数据接收结果的说明。发送方应能 根据是否收到数据传输的确认报文,判断数据的传输是否成功。发送方确认数据传送失败时,应能启 动重传。
8.2.9重复报文过滤
应支持重复报文过滤。在数据传输过程中,对接收到的报文,应能判断是否存在重复报文,对重 复报文应能过滤。对传送给应用层的报文,应能确保在一定范围内不重复
应支持报文校验。在一次数据传输的过程中,数据的发送方和接收方应能进行数据的完整性和正 确性校验。
8.2.11单播报文和广播报文
应支持单播报文和厂播报文的发送和接收。 a)单播报文,应能确保发送方指定的接收站点,能够监听到该报文并且接收,其他监听到的站 点,不会接收该报文; b)广播报文,应支持本地广播和全网广播。 注1:本地广播是指某个站点发送的报文,该站点周边能够监听到该报文的站点都可以接收该报文。 注2:全网广播是指由CCO发送的报文,通过中继等使得全网的站点都能够接收到该报文。
8.2.12相位识别和相位发送
应支持相位识别。STA站点应能实现对自已所在电力线介质的逻辑相位的识别;CCO站点应 能实现对不同目标站点所在介质的逻辑相位识别并在该站点所在逻辑相位的电力线介质上进行数据 传输。
8.2.13报文优先级控制
应支持报文优先级区分。 应能提供较高的传输能力:优先级较低 优先级较高的数据同时存 传输能力
8.3汇聚控制子层基本功能
应支持多路径。通过路由评估,每个站点获得到达CCO或到达子站点多路径,形成到达某一个站 点的多个路由表项。
应支持用户自定义的静态路由表项。可由用户根据网络情况,设置报文的静态转发路径。
8.3.6站点上线和离线
应支持站点上线和离线的感知。CCO端应支持对网络中站点上线、离线的动态感知。
8.3.7多网络协同工作
应支持多网络协同工作。多个CCO同时存在的场景中,CCO端应能进行协商,协商后多个网络 可以同时共存工作。支持的多网络数不应少于3个
应支持身份认证。对于要加入网络的站点应能进行身份认证,不能通过身份认证的站点,不能够 加入网络。
中继设备在数据链路层应支持中继。STA端可作为普通站点加入网络,也可在加入网络后承担中 继的功能,作为其他STA站点与CCO之间的中继。 应用于电能信息采集与管理系统的BPLC设备宜支持8级及以上中继;应用于智能用电管理系统 的BPLC设备宜支持3级及以上中继
8.3.11支持TCP/IP
应支持TCP/IP协议。应能将TCP/IP报文封装为MAC报文,在BPLC网络中传输。
8.3.12支持应用层报文
9物理层与数据链路层接口
在发送方向,物理层应能从数据链路层获取以下内容: a)物理层工作模式; b)子载波调制方式; c)MPDU,包括顿控制信息和MPDU有效载荷
在接收方向,物理层应能从数据链路层获取以下内容: a)物理层工作模式; b)子载波调制方式。 通过这些信息,物理层应能在数据链路层的控制下,将接收到的MPDU提交到数据链路层处理
9.3物理层对数据链路层的支持功能
物理层对数据链路层数据处理应满足的功能要求如下: a)具有信道评估功能,能够根据信道状态,对于每个子载波的调制方式做出及时响应; b)支持CSMA/CA的信道竞争方式,可选TDMA; c)支持数据链路层广播; d)对于单播数据和管理信息包,接收端收到顿后,应向发送端回复确认,
宜支持多种加密方式选择,包括以下常用方式: a)AES加密算法,密钥128位; b)3DES加密算法,密钥128位; c)DES加密算法,密钥64位。
宜支持多种加密方式选择,包括以下常用方式: a)AES加密算法,密钥128位; b)3DES加密算法,密钥128位; c)DES加密算法,密钥64位。
a)支持入网认证方式;
a)支持入网认证方式; b)站点间采用安全保密通信。
BPLC系统在1:1的情况下,TCP吞吐量不应低于512kbit/s。 注:1:1指两个BPLC设备进行点对点通信。
LC系统在1:1的情况下,上、下行平均时延应
11.3网络节点容量要求
个电力线通信局端通信区域,网络节点容量不应
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网络管理系统应具有对BPLC局端设备和BPLC用户端设备运行进行管理和维护的功能,宜支持 以下协议和接口: a)SNMP协议。网络管理系统通过SNMP协议对BPLC局端和用户端设备进行管理,管理信息 库(MIB)中给出网管系统所需的全部信息,包括管理代理中的有关配置和性能的数据。 b)CORBA北向接口。支持对告警、配置和性能数据的获取,宜具备接入综合网管的能力
BPLC系统网络管理结构如图4所示。
12.3网络管理基本功能
图4BPLC系统网络管理结构图
网络管理系统应具有网内设备间的接口参数配置、BPLC设备频段和发送功率配置、故障告警配置 等参数配置功能。应支持组网拓扑管理,宜支持加密方式的配置。
DL/T1880—2018 障管理功能。
网络管理系统应具有对BPLC设备间的物理速率和流量进行实时监测、记录和统计分析等性能管 理功能。
网络管理系统应具有用户登录安全管理功能、限制操作权限的功能等安全管理功能
物理层整体架构如图A.1所示。
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图A.1物理层整体架构框图
如图A.1所示,在发射端,物理层接收来自MAC层的输入,采用两个分开的链路分别处理FC、 截荷数据的编码。FC数据通过Turbo编码后,进行信道交织和分集拷贝:载荷数据经过Turbo编码、 加扰以及信道交织和ROBO交织后,和FC数据一起进入星座点映射。数据经过IFFT转换到时域信号 后,添加循环前缀和前导,并进行加窗处理,最终生成的OFDM的PPDU信号进入模拟前端。 在接收端,从模拟前端接收到数据协同采用AGC和时间同步分别对FC和载荷数据进行调整,并 对FC和载荷数据进行1024点FFT后,进入解码模块,最终恢复出原始的数据。
A.2物理数据单元顿结构
物理数据单元顿结构如图A.2所示。
电力线宽带通信发送的PPDU顿结构如图A.2所示。PPDU由前导、顿控制和载荷数据组成。其 中,前导为一个周期性序列,每个符号的顿控制和载荷数据的载波个数为512个。其中,符号的保护 间隔的类型包括顿控制的保护间隔、载荷数据第1个和第2个符号的保护间隔,载荷数据第3个符号 之后的保护间隔
对控制顿进行Turbo编码,仅支持1/2码率,PB块大小为16字节。 对应于Payload的Turbo编码 的PB块长度有PB136和PB520两种,输出数据长度是输入数据长度的1/CodeRate倍,此处的CodeRate 有1/2和16/18两种可能。 将输入比特流进行Turbo编码,输出数据长度变为输入数据长度的1/CodeRate倍。 如图A.3所示,编码器由Turbo编码模块和打孔模块两部分组成
图A.3Turbo编码器的构成
a)编码模块。载荷数据支持PB136和PB520两种模式,支持1/2和16/18两种码率。 Turbo编码由两个相同的分量编码器(ENC1,ENC2)组成,每输入一对信息比特(uk,0,uk1),
图A.4Turbo编码器架构
图A.5ENC1/ENC2编码架构
每个成员码编码器的具体算法如下: 步骤1设置寄存器初始状态So=[So1,So2,So3],为[0,0,0]。 步骤2输入信息比特至分量编码器(ENC2输入的是交织后的信息比特),直至最后一位,用于 得到编码结束的末状态Sn=[SN1,SN2,SN3]。 步骤3 定义矩阵M: PB Size 为 520 和 16 时:
PBSize为136时:
001 M=101 111 [0 1 1] M=i 。o 010
令S=S×M(SN是行向量,实际中用一个查找表实现上式计算)。 步骤4将输入信息比特重新进入分量编码器,它的初始状态S由步骤3算出,再经过一次编码 后,它的末状态S%=S。,从而可以得出输出的Turbo编码校验位。 b)Turbo交织模块。Turbo交织器用于将原始数据交织后作为第二个成员码的输入,Turbo交织按 照双比特为单位进行,交织器长度等于原始数据块长度的双比特数量。Turbo交织的参数如表 A.1定义,不同的PB长度,采用不同的参数,有PB16(顿控制)、PB136、PB520三种。
表A.1Turbo交织参数表
汀孔模块。打孔模块就是根据所需码率,对Turbo编码比特进行打孔输出。 位从来不会被做打孔处理,打孔模块只是对ENC1和ENC2输出的p和g奇偶位做打孔处 原始顺序写入到奇偶输出缓存。对于不同的码率,打孔模式见表A.2、表A.3。
表A.2码率为1/2时的打孔模式
表A.3码率为16/18时的打孔模式
打孔的具体算法流程:
步骤1根据码率,设置打孔模式。 步骤2根据打孔模式,对Turbo编码比特中的校验比特进行打孔处理,最后将打孔剩下 编码比特排列输出,先依次输出信息位,再输出校验位。
A.4数据加扰与信道交织
扰码器应用于PB块,是将输入信号按照一定方式进行扰频。将输入数据与扰码多项式做异或运 算,得出输出数据。扰码多项式是一个10位的一位数组,由下式算出: S (x) =xl°+x3+1 扰码多项式的初始值全部为1,每输入一个数据,扰码多项式左移一位,并将它的第3位和第10位 做异或运算,输出的结果与输入数据再做异或运算,即可得到输出数据。扰码器实现流程如图A.6所示。
优码器应用于PB块,是将输入信号按照一定方式进行扰频。将输入数据与扰码多项式做异或 得出输出数据。扰码多项式是一个10位的一位数组,由下式算出:
S (x) =x+x+1
码多项式的初始值全部为1, 优码多项式左移一楼梯标准规范范本,开将它的第3位和第0 即可得到输出数据。扰码器实现流程如图A.6所示
图A.6扰码器流程图
c)信息码和校验码之间的交织。对于1/2码率,输出的前4bit为信息码,接着4bit为校验码,以 此类推。对于16/18码率,首先是3个4bit的信息比特,然后是4bit校验比特,最后是5个 4bit信息比特,重复这一模式。 d)半字节移位。半字节移位以4bit为单位进行移位,不论信息比特还是校验比特,每2个半字 节调整一次顺序,规则见表A.5。
表A.5中bo表示比特来自信息或者校验比特的Bank1,b1表示比特来自信息或者校验比特的 Bank2,b2表示比特来自信息或者校验比特的Bank3,b3表示比特来自信息或者校验比特的Bank4。 比特串行输出时,4bit中最左边的比特先输出,从左向右。 当输出半字节序号为10时,重新从1开始继续循环进行半字节比特移位,直至完成所有输出码
A.5.1多样性拷贝器
多样性拷贝器应用于FC闸阀标准,将输入256bit的FC数据按照一定的方式拷贝到I路和Q路信号中。FC 支持BPSK或QPSK调制方式,对应的拷贝模式见表A.6。
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