华为：PLC-IoT产业发展白皮书（15页）.pdf

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。