IEEE 1901.2a 介绍

概述：
在本文中，我们将详细讨论 IEEE 1901.2a。虽然大多数受限网络技术都是无线的，但 IEEE 1901.2a-2013 是一种更新原始 IEEE 1901.2 标准的有线技术。这是窄带电力线通信标准 (NB-PLC)。

NB-PLC 场景：
NB-PLC 常用于以下场景。

智能计量——
NB-PLC 可以自动读取电表、燃气表和水表等公用事业仪表。
配电自动化 –
NB-PLC 可用于配电自动化，这需要监视和控制所有电网组件。
公共照明——
它是 NB-PLC 的常见应用，包括在城市和道路、高速公路和公园等公共场所看到的灯光。
电动汽车充电站——
NB-PLC 可用于为电动汽车的充电站供电。
微电网——
NB-PLC 可用于创建微电网，这是可以独立于主电网运行的小型能源电网。
再生能源 -
NB-PLC 可用于太阳能、风能、水电和地热热应用。有几个 PLC 标准，但缺乏低频 PLC 解决方案促使创建了 IEEE 1901.2a。低于 500 kHz。

笔记：
IEEE 1901.2a 中规定了连续和直流电力线。数据速率可以增加到 500 kbps。在终端上，IEEE 1901.2a PHY 和 MAC 层可以与 IEEE 802.15.4g/e 混合，在某些情况下允许双 PHY 解决方案。

特征：

标准化和联盟——
可靠性差、吞吐量有限、缺乏管理和兼容性差影响了最早几代的 NB-PLC 系统。因此，许多组织都制定了自己的代际要求。当前的 NB-PLC 规范 (OFDM) 中使用正交频分复用。数字数据使用 OFDM 在多个载波频率上进行编码。 IEEE 1901.2a 是 Home Plug Netricity 计划的一部分，该计划是促进 PLC 技术营销和认证的关键行业组织之一。
物理层——
NB-PLC 定义为 3 到 500 kHz 的频带。 IEEE 1901.2 工作组整合了对世界所有地区的支持，以制定一个全球标准。 IEEE 1901.2a 支持最大的编码集，并支持鲁棒性和吞吐量。所有频段的色调映射和调制，例如稳健调制 (ROBO)、差分二进制相移键控 (DBPSK)、差分正交相移键控 (DQPSK)、差分 8 点相移键控 (D8PSK)，以及可选的 16某些频段的正交幅度调制 (16QAM) 包含在标准中。
MAC 层 –
IEEE 1901.2a MAC 帧格式与 IEEE 802.15.4 MAC 帧相关，但是，它结合了最新的 IEEE 802.15.4e-2012 修订，允许实现基本功能。信息元素是已从 IEEE 802.15.4e 转移到 IEEE 1901.2a 的重要组件之一。其他功能，例如 IE 支持、IEEE 802.15.9 密钥管理协议和 SSID 可用。段控制是 IEEE 1901.2 中的一个字段。这处理大于 MAC 协议数据单元 (MPDU) 可以承载的上层数据包的分段或分段。

IEEE 1901.2 的 MAC 帧格式

IEEE 1901.2a 的拓扑：
IEEE 1901.2a 场景和部署拓扑基于物理电源线。与无线技术一样，信号传输受到噪声、干扰、失真和衰减等变量的限制。由于这些变量随着距离的增加而变得更加突出，因此大多数 NB-PLC 实现都具有网状拓扑。网状网络提供的好处是允许设备中继来自其他设备的流量，从而可以分隔更远的距离。 IEEE 1901.2a 标准允许使用任何上层协议。因此，支持 IPv6 6LoWPAN 和 RPL IPv6 变体。这些协议允许使用网络层路由在 PLC 上创建网状网络。

IEEE 1901.2a 的安全性：
IEEE 1901.2a 安全性与 IEEE 802.15.4g 安全性相同。 AES 用于加密和身份验证。此外，在支持 IEEE 802.15.9 密钥管理协议方面，IEEE 1901.2a 与 IEEE 802.15.4g 兼容。其中的区别如下。

在所有携带加密帧段的 MAC 帧中，应设置 Frame Control 字段中的 Security Enabled A 位。
无论是否必要，都应在数据包分段之前进行数据加密。在数据包加密期间，段控制字段不包含在加密方法的输入中。
数据解密发生在接收方的数据包重组之后。
启用安全性时，加密有效负载加上非分段有效负载的消息完整性代码 (MIC) 身份验证标签构成 MAC 有效负载。如果有效负载被分段，则 MIC 仅出现在最后一个数据包（分段）中。

竞争技术：
NB-PLC 领域有两种技术与 IEEE 1901.2a 竞争：G3-PLC（以前的 ITU G.9903）和 PRIME（现在的 ITU G.9904）。这两种技术都是在考虑单一用例的情况下创建的：使用 CENELEC A 频段在欧洲实施智能计量。 IEEE 1901.2 非常接近 G3-PLC。 G3-PLC 需要选择数据链路层协议来引导和发布设备地址，并且它与 IEEE 802.15.4g/e 和端到端 IPv6 范例不兼容，仅举几例。 PRIME 更类似于 ATM 系统，第 7 层协议 (DLMS/COSEM) 直接在第 2 层之上运行。IP 支持需要添加第 3 层协议。