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引言
電力線四通八達(dá)覆蓋范圍甚廣，它不僅僅只能傳輸電能，還能傳輸通信數(shù)據(jù)。華為PLC-IoT通信技術(shù)就是利用電力線傳輸通信數(shù)據(jù)的技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，如配電物聯(lián)網(wǎng)、智慧路燈等場(chǎng)景。
PLC-IoT簡(jiǎn)介
PLC-IoT概念
電網(wǎng)是全球覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò)，電流過(guò)的區(qū)域遠(yuǎn)比人踏足的區(qū)域要寬廣的多，如果在人力無(wú)法觸達(dá)的場(chǎng)景下，通過(guò)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集及遠(yuǎn)程控制，將真正實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián),
PLC-IoT（Power Line Communication Internet of Thing），是一種利用電力線通信的技術(shù)，是華為推出的面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的中頻帶PLC電力線載波通信技術(shù)。
PLC-IoT的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是將需要傳輸?shù)腎oT終端數(shù)據(jù)調(diào)制成高頻信號(hào)在電力線上傳輸。電力線傳輸使用的頻段大致可以分為三類(lèi)：窄帶PLC、中頻帶PLC和寬帶PLC，它們采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及適用場(chǎng)景不同，
PLC-IoT使用的頻段范圍在0.7~12MHz，屬于中頻帶PLC技術(shù)，該頻段噪聲低且相對(duì)穩(wěn)定，信道質(zhì)量好，有利于終端數(shù)據(jù)的傳輸。
表1-1?PLC技術(shù)分類(lèi)
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窄帶PLC (Narrowband power line communications) |
<148.5 kHz(EU) <4920 kHz(FCC) |
IEEE P1901.2 |
低速率大連接： 速率：小于150kbps 時(shí)延：一般大于200ms 連接數(shù)：最高可達(dá)1000個(gè) 傳輸距離大于1km |
常用于低速率連接的中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化、電表抄表等場(chǎng)景。 |
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中頻帶PLC （Meium frequency power line communications） |
0.7～12MHz | IEEE1901.1 |
低時(shí)延高可靠： 速率：150kbps～10Mbps 時(shí)延：小于50ms 可靠性：99.999% |
常用于高可靠和實(shí)時(shí)控制類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，如智能電表、智能交通燈控制、智慧路燈單燈燈控等場(chǎng)景。 |
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寬帶PLC (Broadband power line communications) |
1.8～30MHz 1.8～100MHz |
IEEE1901 ITU-T G.hn |
增強(qiáng)大帶寬： 速率：200Mbps～1.5GMbps 時(shí)延：小于50ms 距離：小于200米 |
常見(jiàn)于家庭寬帶接入、互連場(chǎng)景。 |
| 帶寬類(lèi)別 | 頻段范圍 | 國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | 技術(shù)場(chǎng)景 | 適用場(chǎng)景 |
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PLC-IoT的優(yōu)勢(shì)
在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下，IoT終端接入技術(shù)分為兩類(lèi)：
無(wú)線通信技術(shù)：
微功率無(wú)線通信技術(shù)，如藍(lán)牙(Bluetooth)、無(wú)線局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)、Zigbee、RF(Radio Frequency)、近場(chǎng)通信(NFC)等。
蜂窩無(wú)線通信技術(shù)，如NB-IoT（Narrowband Internet of Things）、GPRS、LTE等運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)。
有線通信技術(shù)：
工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)：一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，主要用與智能化儀表、控制設(shè)備等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的數(shù)字通信，常見(jiàn)的有RS485和CAN總線等。
電力線通信技術(shù)：一種通過(guò)電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，不需要額外部署通信線路，復(fù)用電力線通信等，如PLC-IoT。
PLC-IoT作為新興的電力線通信技術(shù)，相較于其他電力線通信技術(shù)，解決了電力線路信號(hào)干擾、衰減問(wèn)題。相較于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)，優(yōu)勢(shì)如表1-2所示。
表1-2?PLC-IoT技術(shù)優(yōu)勢(shì)
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免布專(zhuān)用通信線，免挖路破墻，提高部署效率和降低部署成本。 通信數(shù)據(jù)和電源同纜，節(jié)省戶外昂貴線纜的成本。 通信帶寬高，可綜合傳輸數(shù)據(jù)和圖片視頻。 通信時(shí)延低，可用于有實(shí)時(shí)性要求的控制場(chǎng)景。 具備加密傳輸和白名單認(rèn)證，提升了通信網(wǎng)絡(luò)安全。 |
組網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜度低，不需進(jìn)行復(fù)雜的無(wú)線覆蓋勘測(cè)，基站選址，以及覆蓋仿真設(shè)計(jì)。 不需架設(shè)基站和核心網(wǎng)，綜合部署成本低。 通信帶寬高，可綜合傳輸數(shù)據(jù)和圖片，有更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。 通信時(shí)延小，除了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，還可用于實(shí)時(shí)控制。 密集樓宇和地下室等特殊場(chǎng)景，無(wú)線信號(hào)覆蓋相對(duì)差，而PLC不受地理環(huán)境限制。 |
| 相較工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)優(yōu)勢(shì) | 相較無(wú)線通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)（微功率和蜂窩無(wú)線技術(shù)） |
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PLC-IoT亮點(diǎn)特性
支持IPv6，實(shí)現(xiàn)IP化PLC通信
窄帶和寬帶PLC技術(shù)PLC通信技術(shù)僅僅是利用電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)透?jìng)鞴δ埽?a target="_blank">網(wǎng)絡(luò)通信模型中沒(méi)有擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，不能承載IP報(bào)文，因此無(wú)法對(duì)接使用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型的場(chǎng)景。
所謂IP化PLC，是華為基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的IPv6技術(shù)，在PLC網(wǎng)絡(luò)通信模型中承載了IPv6協(xié)議，擴(kuò)展出了網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，不同類(lèi)型的末端設(shè)備可以共享PLC網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，同時(shí)不同業(yè)務(wù)用戶也可共享PLC網(wǎng)絡(luò)，獨(dú)立訪問(wèn)各自管理的低壓設(shè)備而互不影響，提升PLC網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)能力和通信效率。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)靈活，即插即用。
PLC-IoT技術(shù)同樣需要PLC調(diào)制和解調(diào)模塊（即PLC通信模塊），但結(jié)合了華為邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC通信模塊的管理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，同時(shí)采用即插即用架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)與末端設(shè)備快速建立業(yè)務(wù)通道，有效解決傳統(tǒng)末端設(shè)備上線流程復(fù)雜，安裝部署耗時(shí)的問(wèn)題。
無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別，避免設(shè)備歸屬問(wèn)題
所謂臺(tái)區(qū)，即一個(gè)變壓器所管轄的范圍，因?yàn)榕潆娮儔浩鲗?duì)電力載波信號(hào)具有阻隔作用，因此PLC通信技術(shù)僅能在一個(gè)變壓器的區(qū)域內(nèi)傳輸，這樣就會(huì)存在末端設(shè)備串?dāng)_的問(wèn)題，如本屬于一個(gè)變壓器下區(qū)域的信號(hào)傳輸串?dāng)_至另外一臺(tái)距離較近的變壓器下。
無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別是華為推出新一代臺(tái)區(qū)識(shí)別技術(shù)，無(wú)需任何外加設(shè)備，根據(jù)寬帶載波技術(shù)特點(diǎn)和電網(wǎng)及信號(hào)特性，僅通過(guò)軟件分析處理，在模塊本地自動(dòng)分析出末端設(shè)備所歸屬的變壓器。利用無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別的結(jié)果，可免除白名單配置，從而減少現(xiàn)場(chǎng)配置，提升設(shè)備部署效率。
PLC-IoT如何工作
PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)模型
了解PLC-IoT如何工作，需要先了解PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)模型。PLC-IoT借鑒了OSI網(wǎng)絡(luò)模型，包括物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，如PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)模型所示，目的是能夠支持基于TCP/IP的通信與標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP進(jìn)行對(duì)接實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)電力線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)及不同類(lèi)型PLC終端之間能夠基于IP網(wǎng)絡(luò)通信（即IP化PLC），擴(kuò)展PLC-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景。
PLC-IoT技術(shù)按照IEEE1901.1國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，若需要更詳細(xì)地了解PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)模型及實(shí)現(xiàn)原理，可參考IEEE1901.1標(biāo)準(zhǔn)解讀。
圖1-2?PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)模型
物理層
PLC-IoT通信信號(hào)傳輸?shù)拿浇槭请娏€，物理層負(fù)責(zé)將需要數(shù)據(jù)鏈路層分發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸報(bào)文編碼、調(diào)制為載波信號(hào)，發(fā)送到電力線上，同時(shí)負(fù)責(zé)接收電力線上傳輸?shù)妮d波信號(hào)經(jīng)解調(diào)、解碼發(fā)送至數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行傳輸。
數(shù)據(jù)鏈路層
分為網(wǎng)絡(luò)管理子層和媒體訪問(wèn)控制子層：
網(wǎng)絡(luò)管理子層：負(fù)責(zé)PLC-IoT通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、路由管理及網(wǎng)路層報(bào)文的匯聚和分發(fā)。
媒體訪問(wèn)控制子層：負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)報(bào)文的可靠傳輸。
網(wǎng)絡(luò)層
物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下終端數(shù)量龐大，且需要輕量級(jí)IP報(bào)文實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效傳輸，PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)層支持的是輕量級(jí)IPv6協(xié)議（IPv6 over Low Power WPAN），實(shí)現(xiàn)PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)的IPv6通信。
傳輸層
向高層提供可靠的端到端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流服務(wù)。
應(yīng)用層
實(shí)現(xiàn)通信單元之間（即PLC通信單元）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互，為了保證電力線傳輸數(shù)據(jù)安全可靠，PLC-IoT支持 DTLS（Datagram Transport Layer Security，數(shù)據(jù)包傳輸層安全協(xié)議）和 CoAP（Constrained Application Protocol，受限制的應(yīng)用協(xié)議）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全和高效傳輸。
PLC-IoT組網(wǎng)
PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)典型組網(wǎng)如圖1所示，由邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)（包括PLC頭端通信模塊、Host、容器和APP）、PLC尾端通信模塊以及IoT終端組成：
邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中的Host提供容器環(huán)境，用戶可將管理IoT終端的業(yè)務(wù)APP部署在容器中，實(shí)現(xiàn)下發(fā)采集IoT終端數(shù)據(jù)及控制指令。
PLC頭端通信模塊負(fù)責(zé)處理應(yīng)用數(shù)據(jù)將其耦合至電力線上，向上與Host連接，實(shí)現(xiàn)將通過(guò)PLC-IoT網(wǎng)路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)上報(bào)給Host處理，向下將Host中的業(yè)務(wù)APP下發(fā)的采集IoT終端數(shù)據(jù)及控制指令通過(guò)電力線傳輸至PLC尾端通信模塊。
PLC尾端模塊集成在IoT終端中，負(fù)責(zé)采集IoT終端數(shù)據(jù)或執(zhí)行邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)側(cè)下發(fā)的命令。
圖1-3?PLC-IoT典型組網(wǎng)圖
在PLC-IoT通信網(wǎng)絡(luò)中，主要有PLC頭端通信模塊與PLC尾端通信模塊通過(guò)電力線連接實(shí)現(xiàn)電力線載波通信，PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)如圖1-4所示。
圖1-4?PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)
PLC頭端通信模塊與PLC尾端通信模塊并非一對(duì)一的連接方式，一個(gè)頭端通信模塊可與多個(gè)尾端通信模塊連接。根據(jù)電力線布線方式及實(shí)際環(huán)境要求，PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M網(wǎng)包括兩種樹(shù)型和星型，如圖1-5和圖1-6所示：
圖1-5?星型組網(wǎng)
圖1-6?樹(shù)型組網(wǎng)
星型組網(wǎng)下，頭端通信模塊與尾端通信模塊直接通過(guò)電力線連接，該組網(wǎng)下PLC通信傳輸距離僅有幾百米。
樹(shù)型組網(wǎng)下，部分尾端通信模塊可作為中繼節(jié)點(diǎn)與其他尾端連接，擴(kuò)展PLC-IoT載波數(shù)據(jù)通信的傳輸距離，可達(dá)數(shù)公里。
以樹(shù)型組網(wǎng)為例，介紹PLC-IoT各節(jié)點(diǎn)作用。PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)中包含三種節(jié)點(diǎn)角色：根節(jié)點(diǎn)CCO（Central Coordinator）中央節(jié)點(diǎn)、PCO代理節(jié)點(diǎn)（中繼節(jié)點(diǎn)）、STA（Station）三種節(jié)點(diǎn)：
根節(jié)點(diǎn)CCO中央節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)PLC-IoT組網(wǎng)控制、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理等，同時(shí)完成下掛所有尾端STA模塊的入網(wǎng)認(rèn)證、數(shù)據(jù)信息交互等，一個(gè)CCO最大支持512個(gè)STA接入。
PCO代理節(jié)點(diǎn)（中繼節(jié)點(diǎn)），作為葉子節(jié)點(diǎn)完成作為中繼級(jí)聯(lián)的作用。
STA站點(diǎn)（站點(diǎn)模塊），作為葉子節(jié)點(diǎn)完成網(wǎng)絡(luò)接入的作用。
組網(wǎng)流程
設(shè)備上電，CCO會(huì)進(jìn)行全網(wǎng)PLC檢測(cè)，根據(jù)電力線通信參數(shù)、到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信參數(shù)確定承擔(dān)PCO和STA角色的節(jié)點(diǎn)；
CCO啟動(dòng)偵聽(tīng)STA的請(qǐng)求報(bào)文或者主動(dòng)詢(xún)問(wèn)STA，通過(guò)載波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行傳輸管理和控制。
STA上電后會(huì)向頭端CCO發(fā)起入網(wǎng)請(qǐng)求，根據(jù)PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)將請(qǐng)求入網(wǎng)報(bào)文發(fā)送給PCO或直接發(fā)送給CCO，PCO收到連接請(qǐng)求并認(rèn)證成功后上報(bào)CCO請(qǐng)求入網(wǎng)，CCO接收到后即認(rèn)證完成，STA方可加入PLC網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
PLC-IoT上線流程
尾端通信模塊需要在頭端通信模塊上線后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，分別介紹星型組網(wǎng)和樹(shù)型組網(wǎng)下通信模塊的上線過(guò)程。
樹(shù)型組網(wǎng)認(rèn)證流程
樹(shù)型組網(wǎng)下，PLC通信模塊之間的交互流程如圖1-8所示：
圖1-7?樹(shù)型組網(wǎng)流程
上線流程如下：
設(shè)備上電后，頭端通信模塊會(huì)根據(jù)配置啟動(dòng)PLC-IoT組網(wǎng)，在工作頻段內(nèi)進(jìn)行全網(wǎng)PLC檢測(cè)，發(fā)送可入網(wǎng)廣播報(bào)文。
尾端通信模塊上電后，同樣在工作頻段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求，請(qǐng)求與頭端通信模塊建立連接。
頭端通信模塊接收到尾端通信模塊入網(wǎng)請(qǐng)求后，需要根據(jù)配置的尾端通信模塊入網(wǎng)策略判斷是否允許入網(wǎng)。PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)支持三種入網(wǎng)策略：
配置白名單，只允許白名單內(nèi)的尾端通信模塊才允許入網(wǎng)。
頭端通信模塊收到站點(diǎn)的關(guān)聯(lián)請(qǐng)求報(bào)文后，將請(qǐng)求入網(wǎng)尾端模塊信息（MAC地址、ESN和ODI）與CCO本地存儲(chǔ)的白名單表項(xiàng)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)請(qǐng)求入網(wǎng)尾端模塊信息在頭端通信模塊白名單內(nèi)時(shí)，頭端通信模塊允許該站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)請(qǐng)求入網(wǎng)的站點(diǎn)的MAC地址不在白名單內(nèi)時(shí)，頭端通信模塊拒絕該站點(diǎn)加入，并且通知該站點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)不可以再次請(qǐng)求加入本網(wǎng)絡(luò)。
不限制節(jié)點(diǎn)接入，即允許所有發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求的尾端通信模塊入網(wǎng)。
無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別方式入網(wǎng)：無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別是指無(wú)需額外增加任何設(shè)備，尾端通信模塊可以根據(jù)電力線寬帶載波技術(shù)及電力線的信號(hào)狀態(tài)信息判斷應(yīng)當(dāng)歸屬于哪個(gè)頭端通信模塊，并向其發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求。若頭端通信模塊配置了無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別功能，則允許向其發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求的所有尾端模塊入網(wǎng)。
頭端通信模塊判定允許尾端通信模塊入網(wǎng)后，向其發(fā)送入網(wǎng)響應(yīng)報(bào)文。
尾端通信模塊上報(bào)尾端通信模塊接收到入網(wǎng)確認(rèn)報(bào)文后，發(fā)送狀態(tài)、證書(shū)等信息。
頭端通信模塊根據(jù)上報(bào)的尾端信息，確定尾端通信模塊在PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)中的角色（PCO或STA），并下發(fā)給響應(yīng)的尾端通信模塊。
尾端通信模塊根據(jù)分配到的角色信息上報(bào)確認(rèn)報(bào)文，同時(shí)PCO節(jié)點(diǎn)根據(jù)CCO發(fā)送的認(rèn)證信息完成自身認(rèn)證。
角色為STA的尾端通信模塊定期向鄰居廣播發(fā)送代理認(rèn)證信息請(qǐng)求。
角色為PCO的尾端通信模塊接收到代理認(rèn)證請(qǐng)求后，向STA發(fā)送認(rèn)證代理發(fā)現(xiàn)確認(rèn)報(bào)文。
STA向PCO發(fā)送尾端通信模塊的設(shè)備信息及證書(shū)信息，請(qǐng)求認(rèn)證。
PCO接收到STA的認(rèn)證請(qǐng)求報(bào)文后，根據(jù)代理認(rèn)證信息完成節(jié)點(diǎn)認(rèn)證，并將認(rèn)證結(jié)果（包含設(shè)備證書(shū)）上報(bào)給CCO。
CCO根據(jù)上報(bào)認(rèn)證結(jié)果及STA節(jié)點(diǎn)證書(shū)完成校驗(yàn)，并將PCO下發(fā)認(rèn)證響應(yīng)及網(wǎng)絡(luò)配置（IPv6前綴）等信息。
PCO接收到信息后，將認(rèn)證響應(yīng)及網(wǎng)絡(luò)配置等信息發(fā)送給STA。
STA根據(jù)獲取的參數(shù)信息完成網(wǎng)絡(luò)配置并將網(wǎng)絡(luò)配置及注冊(cè)響應(yīng)發(fā)送給PCO和CCO。
啟動(dòng)通信數(shù)據(jù)交互。
星型組網(wǎng)流程
星型組網(wǎng)下，PLC通信模塊之間的交互流程如圖1-8所示：
圖1-8?星型組網(wǎng)流程
上線流程如下：
設(shè)備上電后，頭端通信模塊會(huì)根據(jù)配置啟動(dòng)PLC-IoT組網(wǎng)，在工作頻段內(nèi)進(jìn)行全網(wǎng)PLC檢測(cè)，發(fā)送可入網(wǎng)廣播報(bào)文。
尾端通信模塊上電后，同樣在工作頻段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求，請(qǐng)求與頭端通信模塊建立連接。
頭端通信模塊接收到尾端通信模塊入網(wǎng)請(qǐng)求后，需要根據(jù)配置的尾端通信模塊入網(wǎng)策略判斷是否允許入網(wǎng)。PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)支持三種入網(wǎng)策略：
配置白名單，只允許白名單內(nèi)的尾端通信模塊才允許入網(wǎng)。
頭端通信模塊收到站點(diǎn)的關(guān)聯(lián)請(qǐng)求報(bào)文后，將請(qǐng)求入網(wǎng)尾端模塊信息（MAC地址、ESN和ODI）與CCO本地存儲(chǔ)的白名單表項(xiàng)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)請(qǐng)求入網(wǎng)尾端模塊信息在頭端通信模塊白名單內(nèi)時(shí)，頭端通信模塊允許該站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)請(qǐng)求入網(wǎng)的站點(diǎn)的MAC地址不在白名單內(nèi)時(shí)，頭端通信模塊拒絕該站點(diǎn)加入，并且通知該站點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)不可以再次請(qǐng)求加入本網(wǎng)絡(luò)。
不限制節(jié)點(diǎn)接入，即允許所有發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求的尾端通信模塊入網(wǎng)。
無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別方式入網(wǎng)：無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別是指無(wú)需額外增加任何設(shè)備，尾端通信模塊可以根據(jù)電力線寬帶載波技術(shù)及電力線的信號(hào)狀態(tài)信息判斷應(yīng)當(dāng)歸屬于哪個(gè)頭端通信模塊，并向其發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求。若頭端通信模塊配置了無(wú)擾臺(tái)區(qū)識(shí)別功能，則允許向其發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求的所有尾端模塊入網(wǎng)。
頭端通信模塊判定允許尾端通信模塊入網(wǎng)后，向其發(fā)送入網(wǎng)響應(yīng)報(bào)文。
尾端通信模塊接收到入網(wǎng)確認(rèn)報(bào)文后，發(fā)送狀態(tài)、證書(shū)等信息，并發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求。
入網(wǎng)成功，頭端通信模塊啟動(dòng)認(rèn)證流程。
認(rèn)證成功后，頭端通信模塊向尾端通信模塊發(fā)動(dòng)認(rèn)證成功報(bào)文及網(wǎng)絡(luò)配置等信息。
啟動(dòng)通信數(shù)據(jù)交互。
PLC-IoT數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程
尾端通信模塊上線完成后，即容器、APP、Host、PLC頭端通信模塊、PLC尾端通信模塊激IoT終端之間的數(shù)據(jù)通信：
容器、APP、Host及PLC頭端通信模塊之間基于標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型通信。
PLC頭端通信模塊和PLC尾端通信模塊利用電力線通信，采用的是PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行通信。PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)模型可以標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)通信。
華為PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)是基于IPv6地址的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能，是通過(guò)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)（即Host）下發(fā)IPv6網(wǎng)絡(luò)前綴，為PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)配置IPv6地址：
容器：IPv6網(wǎng)絡(luò)前綴結(jié)合根據(jù)槽位號(hào)生成的容器MAC地址，生成容器IPv6地址。
PLC尾端通信模塊：IPv6網(wǎng)絡(luò)前綴結(jié)合扣卡MAC地址，生成PLC尾端通信模塊IPv6地址。
如圖1-9所示，集成在容器中的APP，使用IP網(wǎng)絡(luò)通過(guò)電力線傳輸與遠(yuǎn)端IoT終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，
圖1-9?PLC-IoT網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程示意圖
容器內(nèi)的應(yīng)用程序與遠(yuǎn)端IoT終端的通信數(shù)據(jù)，經(jīng)IPv6協(xié)議棧轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，其數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程如下：
邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)接收到應(yīng)用數(shù)據(jù)報(bào)文后，采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)的形式將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到核心板的PLC頭端通信模塊中。
PLC頭端通信模塊對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文僅做中繼轉(zhuǎn)發(fā)，不感知IP，僅到達(dá)數(shù)據(jù)鏈路層，然后使用PLC二層協(xié)議對(duì)報(bào)文進(jìn)行封裝，并且耦合進(jìn)PLC物理層即電力線中進(jìn)行傳輸。
數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)過(guò)電力網(wǎng)絡(luò)的傳輸?shù)竭_(dá)IoT終端后，由IoT終端設(shè)備上的PLC尾端通信模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行解封裝，IPv6地址匹配成功后，通過(guò)基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)綉?yīng)用層。
PLC尾端通信模塊將解析得到的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，經(jīng)由服務(wù)代理所配置的數(shù)據(jù)通道傳給IoT終端。
華為PLC-IoT產(chǎn)品
華為 PLC-IoT 系列通信模塊是面向于電力線寬帶載波通信的通信模塊產(chǎn)品（包括PLC-IoT頭端和PLC-IoT尾端），采用華為 PLC-IoT 寬帶電力線載波技術(shù)，廣泛適用于電力、交通、工業(yè)制造等領(lǐng)域。同時(shí)結(jié)合邊緣計(jì)算核心板或網(wǎng)關(guān)作為行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和通信模塊的遠(yuǎn)程控制。
圖1-10?組網(wǎng)
PLC-IoT通信模塊
華為PLC-IoT系列通信模塊包含頭端和尾端兩種類(lèi)型，頭端配合邊緣計(jì)算核心板或網(wǎng)關(guān)使用，尾端被集成于不同的行業(yè)終端設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)復(fù)用電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)隨電通，免布線，可靠性高。
頭端通信模塊
頭端通信模塊分為兩類(lèi)：
配套邊緣計(jì)算核心板使用，型號(hào)分別為PLC-IH-1和PLCh-Power-1：
PLC-IH-1模塊，如圖1-11所示，是華為Inside解決方案中的頭端通信模塊，通過(guò)PLC通信方式上傳或下載數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。本產(chǎn)品使用場(chǎng)景豐富，如智能交通信號(hào)燈場(chǎng)景，通過(guò)PLC電力載波技術(shù)，充分利用舊電源、桿件、管道、線路等資源快速建立網(wǎng)絡(luò)，高效打通路口終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)新終端的快速部署。
審核編輯：湯梓紅
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工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論