1.电力线载波

电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。目前常见的且有国际标准/联盟支持的电力线载波通讯协议有2种-Prime or G3，这里先介绍Prime，G3另外开贴再表。

2. Prime 网络结构

Prime的网络结构大体如下

3. 物理层

Prime协议没有免俗，使用了时下最流行的OFDM（正交频分复用）技术。像G3 PLC或者更为大众所熟知的LTE，也都使用了OFDM这项技术。关于OFDM的具体细则这里就不做展开了。
Prime PLC工作在 42-89 kHz Band A or 100-500 kHz FCC（Prime 1.4新加入）
以下以 Band A为例子：
物理层的OFDM调制工作在41.992kHz~88.867kHz,在这个频段上共有97个子载波（等距子载波）
子载波的间隔 Δf=0.488kHz（488.28125Hz）。
一个Prime OFDM symbol时间为 1/Δf+192μs (循环前缀)=2240μs

4. MAC层

4.1 MAC Frame

MAC Frame是Prime网络的立身之本，决定了各节点对Prime网络的使用
MAC Frame的定义是–Time is divided into composite units of abstraction for channel usage。
MAC Frame在1.36和1.4中的定义分别如下

###4.1.1 CFP
CFP-Contention Free Part: 在CFP period内只有被授权的节点才能使用网络
关于CFP的时间

1.36中CFP并不是一定需要的，可以为0，在1.4中CFP时间至少为（MACBeaconLength1 + 2 x macGuardTime）
一般情况下CFP时间是通过CFP MAC control packet获得的，在1.4中CFP这种特权会在中继节点转发Beacon-Slot时获得。（Beacon-Slot是Prime网络中最精贵的packet）
站在Base node这一边，当处理多个service node的CFP请求时，Base node要合理分配，确保没有冲突。

###4.1.2 SCP
SCP-Shared Contention Period:在SCP周期类，节点可以‘征用’网络–CSMA-CA
关于BCN的介绍，下文中可以看到

4.2 MAC层基本概念

###4.2.1 Prime网络中两种节点—Base Nodes和Service Node
Prime为树状网络，Base Node作为根节点，通常为集中器；电表为Service Node
-Service Nodes，有3种状态：Disconnected, Terminal和Switch
扩展网络时，Base Nodes可以将Service Nodes的从Terminal State提升为Switch State

###4.2.2 地址
每个节点有其独立的48-bit MAC地址（EUI-48），出厂指定。其根节点的EUI-48即为其次级网络地址-Subnetwork Address（SNA）
-LNID(Local Node Identifier): 注册过程中，电表会收到由集中器分配的LNID.
-LCID(Local Connection Identifier): 连接过程中，电表会收到集中器分配的LCID.
-LSID(Local Switch Identifier): 为每个中继节点的unique identifier。根节点分配给每个中继节点。这样中继节点可以被SNA和LSID所定义

###4.2.3 消息类型
不同类型的消息用作不同的目的,整个PDU的类型大概分为如下三个大类。理解了不同的消息类型，可以帮助我们快速分析log。
-Generic MAC PDU
GPDU主要分为两种data和control，其中control message主要有下图几类。

-Promotion Needed PDU
-Beacon PDU

4.3 MAC行为

接下来介绍MAC主要层行为

4.3.1 注册（Register）

处在Disconnected状态下的service node会广播REG control packet
下图中 REG_REQ的LNID：3fff即为广播地址。如果一个网络中存在多个集中器，可能所有集中器都会回REG_RSP，但表只会Ack一个。(REG control packet是control message中的一种)

Base node在回复REG_RSP时候，就会分配LNID给电表,下图REG_RSP中的LNID-2e8f，即为集中器分配的LNID

REG_RSP会被确认，通过电表回复的ACK

相关log如下

注册完成后，Node D的状态从Disconnected变为Terminal

4.3.2 建链（Connection）

注册完成后，接下来就是建链，通过CON control packet建立连接，这一部分主要由CL432 Layer完成；LCID也在这里进行分配，这里LCID为100.

4.3.3 Keep alive

Keep –Alive的第一帧是注册过程中，集中器下发的REG_RSP，会有Keep-Alive相关的时间字段，如下图红线划出部分，超时时间为32秒。
电表在收到该帧之后，其内部计时器就开始工作。接下来有两种情况:

A. 在32秒之内收到了集中器的ALV_B信息，这个时候内部计时器会刷新（从0开始重新计时）同时电表会回复ALV_S；接着等待下一个ALV_B信息，持续Keep-Alive流程

B. 32秒之内未收到集中器的ALV_B信息，此时电表会认为自己已经Unregister

Keep –Alive的第一帧是注册过程中的REG_RSP,如下图，00即为32秒，电表在收到REG_RSP后，即开始计时器T-keep_alive（当前的状态就是从0递加到32则算超时）。每收到ALV_B,该计时器就重新计时，同时电表向集中器发出ALV_S。
如果在计时器到达REG.TIME或者ALV.TIME，则电表认为自己已经unregistered
ALV.TIME可以在keep alive过程中变大。Log中的 Rx/Tx起到计数器的作用

4.3.4 提升（Promotion）

当一个节点无法收到集中器的Becon，它会向周围的Terminal Node申请帮助。这个节点会向周围大喊’我需要帮助’即广播PNPDU（promotion-needed），在它附近收到这个PNPDU的节点还没办法立即帮助它，因为此时这些节点还是‘Terminal’的状态，需要将自身状态变为‘Switch’才能帮助这个节点,这个转变过程我们称之为Promotion

收到PNPDU的电表会向集中器发出’提升请求’即PRO_REQ_S。集中器可能会收到几个电表的PRO_REQ_S，他会决定提升哪一个节点，集中器有自己的算法决定提升哪一个电表，根据信号质量（PHYlevel）或者数据包的重发率，并回复PRO_REQ_B

下面我们有一些例子来说明
A. PNPDU是一个广播帧，其中的PNA：00 80 e1 30 74 30为需要帮助的节点的MAC地址

B. 如下是收到PNPDU的节点向集中器发出的PRO_REQ_S。实际上有两个节点发出了PRO_REQ_S(LNID 298d/2e3d),此时NSID为FF。

C. 集中器接受了LNID为298d电表的提升请求，并assign了LSID为 01（即NSID字段）

4.3.5 Beacon Slot

Beacon Slot information（BSI）只用于Base Node和Switch Nodes之间。 BSI定义了中继转发beacon相关信息。
-FRQ BN发送多少个beacon后中继表发送一个beacon，比如下图这一帧 FRQ为3，收到8（2的3次方）个Beacon，转发一次。
-SLT
-SEQ 该中继表什么时候发送第一个beacon；当BN发送的beacon序号（0~31循环）等于BSI.SEQ时。假设电表ACK BSI时，集中器的Beacon已经是序号7了，中继也不会从现在开始计数，到序号15就发送Beacon （BCN_S），而是等接收到Beacon序号0时，立即发送Beacon（BCN_S）,并且开始计数。

正常来说，集中器发出的Beacon，质量是7，但是经过中继转发其质量会变差,如下图，直接用Sniff从电力线上捞的Beacon，质量为7。BCN.QLTY的定义是集中器和中继之间的连接质量
Quality of round-trip connectivity from this Switch Node to the Base Node.
BCN.QLTY=7 for best quality (Base Node or very good Switch Node), BCN.QLTY=0
for worst quality (Switch having unstable connection to Subnetwork)

结合Promotion这一章节的内容–需要帮助的电表，收到了中继转发的BCN，开始尝试注册，SID为所连接的中继节点的LSID，整个注册流程与之前提到的注册流程是一致的，只是每条信息被中继转发了一次，所以在log中看到是双份。

5. 聚合层（Convergence layer）

Common Part Convergence Sub layer
分包和重新组包功能。
最多64包，每包最大256字节（当然每包字节数可以更小）
最大传输单元（MTU）为16384字节

电力线载波 Prime PLC 通讯技术简介相关推荐

Web实时通讯技术简介
一.概述 1.Web端即时通讯技术即时通讯技术简单的说就是实现这样一种功能:服务器端可以即时地将数据的更新或变化反应到客户端,例如消息即时推送等功能都是通过这种技术实现的.但是在Web中,由于浏览器 ...
fx系列微型可编程控制器通信_三菱PLC各系列PLC通讯技术综述，绝对全面！
一.N:N通信网络 N:N通信网络,最多可以连接8台FX系列可编程程控制器之间的通信,通过485通信连接最大延长距离500m(混有485BD情况下最大延长距离50m),半双工双向通信,字格式是固定的 ...
XMPP - 即时通讯技术
XMPP-即时通讯技术简介 (IM -- Instant Messaging)支持用户在线实时交谈.如果要发送一条信息,用户需要打开一个小窗口,以便让用户及其朋友在其中输入信息并让交谈双方都看到交谈的 ...
plc通讯的握手信号_PLC通讯及网络技术
第 1 页共 9 页 PLC 通讯及网络技术 1. PLC 与计算机通讯为了适应 PLC 网络化要求,扩大联网功能,几乎所有的 PLC 为了适应可编程控制器网络化的要求, 扩大联网功能, 几乎所 ...
初探PLC远程通讯技术
上回收到有人咨询PLC远程通讯技术的问题,后来由于本人近期工作繁忙,未及时回复.PLC远程通讯现阶段使用的较多,有很多共性话题,本人在此就目前市场上所用到的PLC远程通讯技术进行相关的归纳及探讨,由于 ...
三菱q系列plc连接电脑步骤_三菱Q系列PLC与三菱变频器的CC-link通讯技术（我的学习笔记）...
三菱变频器可以通过CC-LINK的接线进行控制(但需要另购买选件FR-A7NC,这选件是与变频器配套的通讯适配器,插在三菱变频器的选件插槽中),从而可以减少接线提高效率减少错误,接CC-LINK只需4 ...
Profinet 技术简介
Profinet 技术简介转发知乎 PLC攻城狮 <想了解Profinet,这一篇就够了> profinet的历史 Profinet是一种工业总线标准,设计用于在工业系统中收集并传输数据 ...
kuka机器人if逻辑编程_【视频】说说工业机器人控制与PLC通讯
原标题:[视频]说说工业机器人控制与PLC通讯工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器.它可以接受人类指挥,也可以 ...
【原创】轻量级移动端即时通讯技术 MobileIMSDK 发布了
申明:MobileIMSDK目前为个人原创开源工程,投入了大量的时间和精力,希望对需要的人有所帮助.如需与作者交流,见文章底部个人签名处,互相学习.Q群:215891622,欢迎共同志趣者学习和交流. ...
PLC通讯之串口转以太网/WIFI的透传模块(DTU)的专用OPC软件和DLL通讯组件
http://blog.sina.com.cn/s/blog_16d7d3ecb0102x33a.html 一.概述在工业4.0的趋势影响下,很多串口型PLC控制的机器设备,须要满足信息化的要求,以 ...

电力线载波 Prime PLC 通讯技术简介

1.电力线载波

2. Prime 网络结构

3. 物理层

4. MAC层

4.1 MAC Frame

4.2 MAC层基本概念

4.3 MAC行为

4.3.1 注册（Register）

4.3.2 建链（Connection）

4.3.3 Keep alive

4.3.4 提升（Promotion）

4.3.5 Beacon Slot

5. 聚合层（Convergence layer）

电力线载波 Prime PLC 通讯技术简介相关推荐

最新文章

热门文章

电力线载波 Prime PLC 通讯技术简介

1.电力线载波

2. Prime 网络结构

3. 物理层

4. MAC层

4.1 MAC Frame

4.2 MAC层基本概念

4.3 MAC行为

4.3.1 注册 （Register）

4.3.2 建链（Connection）

4.3.3 Keep alive

4.3.4 提升（Promotion）

4.3.5 Beacon Slot

5. 聚合层（Convergence layer）

电力线载波 Prime PLC 通讯技术简介相关推荐

最新文章

热门文章

4.3.1 注册（Register）